Digitale communicatie

Uitleg over de historische ontwikkeling van communicatie-systemen. Telefonie en datacommunicatie. Uitleg over transport van informatie. Beschrijving van de zegeningen van digitale communicatie.

Historie digitale communicatie

De eerste communicatie-systemen die gebruik maakten van elektromagnetische middelen waren digitaal: de telegrafie werd al ontwikkeld in het midden van de 19e eeuw. Toen al speelden codering, multiplexing, lijntransmissie, en regeneratie een belangrijke rol. Nadat Bell echter in 1875 de telefoon had uitgevonden en Edison in 1878 de koolmicrofoon, was de opmars van de analoge transmissie niet meer te stuiten. Hierdoor onstond het inmiddels werldwijde telefoonnet, dat geheel geoptimaliseerd werd voor de analoge signaaloverdracht. De digitale transmissie bleef beperkt tot de telegrafie nadat experimenten om spraaksignalen op digitale wijze met behulp van trillende contacten over te brengen mislukt waren.

Het duurde tot 1928 voordat Nyquist fundamentele theoretische principes over de transmissie van digitale signalen via een analoog netwerk kon presentreren. hierbij werd het verband gelegd tussen de bandbreedte van een kanaal en het maximaal aantal tekens per tijdseenheid dat erover verzonden kan worden. Deze presentatie vormde mede de aanleiding om meer aandacht te besteden aan het digitaal overbrengen van analoge informatie. In 1936 werd dan ook door Reeves de principes van pulscodemodulatie (PCM) ontwikkeld. Hierbij wordt het analoge signaal zowel in de tijd als in de amplitude bemonsterd. Het resulterende digitale signaal is veel ongevoeliger voor ruis en storingen, hetgeen in eerste instantie vooral voor straalverbindingen van belang bleek.

Pas in 1948 presenteerde Shannon een theorie omtrent de hoeveelheid informatie die over een kanaal met een bepaalde bandbreedte en signaal-ruisverhouding getransporteerd kan worden, hetgeen een theoretische afronding van de digitale communicatie vormde.

Door de uitvinding van de transistor in 1948 en de ontwikkeling van geintegreerde circuits (zie ook Chips) aan het eind van de jaren vijftig werden snelle en betrouwbare schakelingen met een klein volume mogelijk.
(Zie ook digitale signaal bewerking).

Hierdoor kon na 1960 begonnen worden met de digitale transimissie van spraaksignalen over het bestaande telefoonnet. Daarnaast werd de introductie van digitale transmissie gestimuleerd doordat de laagfrequentkabels tussen centrales in de grote steden de verkeersgroei niet meer konden opvangen. Men stond voor de keus: verdergaande uitbouw van bestaande frequentiemultiplex (FDM) systemen of overgaan op digitale transmissie. Door de slechte hoogfrequent kwaliteit van de kabels bleek alleen digitale transmissie te voldoen. Voor digitale transmissie kon meestal een slechtere signaal-ruisverhouding worden toegestaan, terwijl de demping met regeneratoren om de 2 a 3 km gecompenseerd kon worden. De overgang naar een geheel digitaal net werd economisch aantrekkelijk door de inzet van digitale centrales, digitale telefoontoestellen, PCM-verbindigen op laagfrequentkabels tussen diverse centrales, en gedistribueerde gegevensverwerking met micorcomputers.

Inmiddels waren in 1966 door Kao en Hockham voorstellen voor optische communicatie via glasvezel gedaan. Nadat aanvankelijk prohibitief hoge demping door verbetering van de vezel was teruggebracht tot circa 1dB/km, wordt de glasvezel gezien als het digitale transportmdedium bij uitstek. Dempingen van 0.01 dB/km zijn theoretisch mogelijk zodat duizenden kilometers zonder regeneratoren kunnen worden overbrugd.

De digitalisering werd ook trend in de straalverbindingen en satellietverbindingen.

Datacommunicatie

De snelle ontwikkeling van de micro-elektronica bevorderde niet alleen de ontwikkeling van systemen voor digitale transport van analoge informatie. Ook het transport van en verwerking van oorspronkelijk digitale informatie (telematica) heeft een grote vlucht genomen. Voor de transport en routing van deze digitale informatie is een infrastructuur nodig. Het wereldwijde netwerk van computernetwerken wordt internet genoemd.

De huidige technologieën die aan de basis liggen voor deze infrastructuur (inbelverbinding, breedband (over een coaxiale kabel, glasvezel kabel of koperen kabel), Wi-Fi, satelliet, en 3G technologische mobiele telefoons) maken allemaal gebruik van bovengenoemde digitale communicatie.