Мы ловим информацию из Интернета. Казалось бы, нет никаких видимых каналов связи между разными точками земли, чаще даже проводов нет, но мы связываемся друг с другом безо всяких усилий. Это ли не чудеса? А многие знают, как это работает?
Мне стало интересно, и я залезла в тот же Интернет поискать информацию. Здесь привожу свою переписку с любимой многими Алисой. Умная «девочка» оказалась.
Как мы связываемся друг с другом?
Cвязь между разными точками земли, где нет видимых каналов связи (чаще всего — проводов), возможна благодаря разным технологиям Интернета. Существуют проводной, мобильный и спутниковый Интернет, которые обеспечивают передачу данных по разным каналам.
Проводной интернет
Данные передаются по кабельным линиям. Например, используется витая пара, которая передаёт сигнал с провайдерского узла на роутер в квартире.
Принцип работы:
· Устройство, которое хочет отправить данные, создаёт кадр данных.
· Кадр данных отправляется на сетевой адаптер устройства, который преобразует его в электрический или оптический сигнал, подходящий для передачи по кабелю.
· Сетевой адаптер отправляет сигнал по кабелю в коммутатор или маршрутизатор, который находится в той же локальной сети, что и устройство.
· Коммутатор или маршрутизатор получает сигнал, проверяет адрес MAC получателя и направляет кадр данных к соответствующему устройству.
· Устройство-получатель получает кадр данных, проверяет чексумму (FCS) и обрабатывает его.
Мобильный интернет
Данные передаются через специальные сети мобильных операторов (например, 3G, 4G, 5G).
Принцип работы:
· Телефон с SIM-картой подключается к ближайшей вышке оператора.
· Сигнал передаётся по радиоканалам на базовые станции, а дальше — в мировую сеть.
· Оператор выделяет устройству канал, по которому идут пакеты данных. Чем ближе вышка и чем меньше нагрузка, тем выше скорость.
Особенности:
Каждое поколение сети использует свой стандарт передачи данных.
Переход между типами сетей происходит автоматически в зависимости от покрытия и возможностей смартфона.
Спутниковый интернет
Данные передаются через спутники на околоземной орбите.
Принцип работы:
· Абонент отправляет запрос, который тарелка передаёт на спутник.
· Аппарат в космосе принимает сигнал, транслирует его на наземную узловую станцию, подключённую к точкам обмена трафиком с интернетом, и пересылает запрос абонента в сеть.
· Процесс загрузки данных на устройство пользователя происходит в обратном порядке.
Особенности:
1. Особенность спутникового интернета — независимость от кабельной или сотовой инфраструктуры.
2. Пользователь должен быть готов к задержкам в передаче данных, которые вызваны большим расстоянием между точкой подключения на Земле и космическим аппаратом на орбите.
3. Проходимость радиосигнала до спутника зависит от внешних условий, из-за чего в некоторых условиях связь будет работать хуже.
Все это чудесно, но каким же образом информация передается без проводов? Разве она может летать по воздуху?
Да, информация может передаваться без проводов, например, с помощью радиоволн. Один из примеров такой технологии — Wi-Fi.
Процесс передачи данных с помощью Wi-Fi:
· На антенны роутера или маршрутизатора подаётся ток, который используется для генерации радиоволн.
· Происходит модулирование сигнала: его характеристики (амплитуда, частота или фаза) изменяются в соответствии с битами информации, которые требуется передать.
· Модуляция «упаковывает» передаваемые данные (набор нулей и единиц) в форму радиоволны, пригодную для беспроводной передачи.
· На компьютере или другом гаджете приёмник демодулирует сигнал, переводя радиоволну в исходные данные, то есть в набор нулей и единиц, с которыми способны работать устройства.
Радиосигналы проходят через стены и другие преграды — это обеспечивает связь внутри помещений и на небольших расстояниях.
То есть, теоретически, человек тоже может передавать на расстояние свои мысли с помощью сгенерированных им самим радиоволн?
Нет научных доказательств, подтверждающих возможность передачи мыслей на расстояние с помощью сгенерированных человеком радиоволн.
Понятие «телепатия» (передача мыслей на расстоянии) считается гипотетической способностью, которая не имеет надёжных экспериментальных доказательств.
Учёные часто рассматривают представления о существовании телепатии как псевдонаучные. Философ и физик Марио Бунге писал, что телепатия противоречит законам науки, а утверждение о том, что «сигналы могут передаваться в пространстве без ослабевания на расстоянии, несовместимо с физикой».
С учеными все понятно, но, если информация летает по воздуху, почему же человек безо всяких устройств не может ее принимать или передавать?
Физические причины
Существуют физические причины, по которым человек не может напрямую, без специальных устройств, принимать или передавать информацию, летающую по воздуху.
Электромагнитные волны, которые используются для передачи информации, затухают в среде, через которую распространяются. Это происходит из-за того, что переменное электрическое и магнитное поле волны заставляет колебаться, вращаться и двигать заряженные частицы среды. В результате энергия волны теряется, частично превращаясь в кинетическую энергию частиц и, в конечном счёте, в тепло.
Расстояние
Общение между людьми требует, чтобы они находились рядом продолжительное время. Сложно что-то передать человеку, который находится в километре от рассказчика.
Таким образом, для передачи информации на большие расстояния и с учётом различных помех необходимы специальные устройства, использующие определённые технологии передачи сигналов.
Как устроена передача информации на расстояния? Какие устройства генерирую волны, способные распространять такую информацию?
Передача информации на расстояния происходит с помощью электросвязи, которая использует электрические и радиоволны.
Процесс передачи информации
Процесс передачи информации включает в себя несколько этапов:
1. Генерирование радиосигнала.
Информация, которую необходимо передать, преобразуется в радиосигнал. Это может быть сделано с помощью различных методов, включая амплитудную модуляцию (AM), частотную модуляцию (FM) или фазовую модуляцию (PM).
2. Передача радиосигнала. Радиопередатчик генерирует радиоволны, которые несут информацию. Он состоит из антенны, генератора радиочастот и модулятора. Генератор радиочастот создаёт радиоволны определённой частоты, а модулятор вводит в них информацию, полученную от источника данных.
3. Приём радиосигнала. Когда радиоволны достигают антенны приёмника, они создают электрический сигнал, который проходит через усилитель и демодулятор. Демодулятор извлекает информацию из радиосигнала и передаёт её на выход приёмника.
4. Обработка информации. На последнем этапе информация обрабатывается и представляется пользователю в виде звука, изображения или текста. Это выполняется с помощью соответствующего устройства, такого как динамик, телевизор или компьютер.
Некоторые устройства, генерирующие волны для передачи информации:
Осцилляторы. Генерируют электромагнитные колебания на определённой частоте. Эти колебания могут быть преобразованы в радиоволны для передачи через антенну.
Передатчики. Преобразуют информацию (например, голос или данные) в электромагнитный сигнал, который затем может быть передан в пространство с помощью антенны.
Что такое модуляция сигнала? Это кодирование?
Модуляция сигнала — это процесс изменения одного параметра сигнала (несущего) в зависимости от другого сигнала (модулирующего). Этот процесс позволяет кодировать информацию в несущем сигнале, что делает его пригодным для передачи по каналам связи или хранения данных.
Да, модуляция связана с кодированием, так как преобразование дискретного сообщения в сигнал состоит из двух операций: кодирования и модуляции. Кодирование определяет закон построения сигнала, а модуляция — вид формируемого сигнала, который должен передаваться по каналу связи.
Я правильно поняла, что для передачи сигнала на расстояние требуется модулятор сигнала, а для принятия информации - декодер сигнала?
Да, это правильное понимание роли модулятора и декодера в процессе передачи и приёма сигнала.
Модулятор преобразует исходное сообщение в первичный электрический сигнал, который пригоден для передачи по линиям связи. Декодер, в свою очередь, выделяет из принятого сигнала полезное сообщение.
Таким образом, модулятор отвечает за передачу сигнала, а декодер — за его приём и восстановление информации.
Теперь, когда мы выяснили всю эту сложную систему приема и передачи информации, получается, что эта самая информация, летает где-то в эфире, в воздухе, не прикрепленная ни к кому и ни к чему. Устройства считывают ее, кодируют и точно также выдают обратно в эфир. Это так?
Да, можно сказать, что информация «летает» в воздухе, так как для её передачи используют радиоволны.
Хранится информация в компьютерах в виде двоичного кода: есть сигнал или нет сигнала. Подключив к компьютеру радиопередатчик, можно передавать радиоволнами информацию: есть сигнал — это «1», нет сигнала — это «0». На другом компьютере стоит приёмник, который ловит сигнал и преобразует его в свой двоичный код.
Итак, лично мне после таких замечательных объяснений много стало понятнее. Итог в следующем:
1. Есть информация, то есть вся масса созданного человечеством культурного и научного массива.
2. Информация хранится в компьютерах.
3. При возникшей необходимости информация шифруется (кодируется) специальными модуляторами.
4. Информация передается с помощью радио и электромагнитных волн.
5. Информация принимается и расшифровывается декодером, после чего выдается в привычном виде людям.
Самое интересное во всем этом списке – невидимые волны, на которых любые данные переносятся в эфире! То есть какое-то время, пресловутая информация находится между передатчиком и приемником. С учетом скорости и объема современной передачи данных в воздухе витает просто нереальное количество всякой всячины, которую мы с вами, простые «человеки», случайно можем принять и декодировать.
А может не случайно?
О необыкновенных возможностях человеческого мозга, а вовсе не технических устройств, мы поговорим в следующей статье.
Следите за обновлениями.
Надеюсь, до скорых встреч.