Telekommunikatsioon

Telekommunikatsioon (ka "elektrooniline side", "kaugandmeside", "kaugside") tähendab informatsiooni edastamist ja sidepidamist pikemate vahemaade taha. 
Varasematel aegadel on olnud telekommunikatsiooni vahenditeks visuaalsed signaalid. Nendeks on olnud majakate valgus, suitsusignaal, semafortelegraaf, signaalilipud ja optilised halogrammid, samuti helisõnumite kaudu kodeeritud trummiheli, sarveheli ja vali vilistamine. Tänapäeval kasutab telekommunikatsioon elektrilisi seadmeid: telegraafe, telefone, teleprintereid, raadiosidet, kiudoptikat, orbitaalsatelliite ja Internetti.
Traadita telekommunikatsiooni revolutsioon algas 20. sajandi esimesel aastakümnel. Traadita raadioside teerajajateks olid Nikola Tesla ja Guglielmo Marconi. Marconi pälvis oma saavutuste eest füüsikas 1909. aastal Nobeli auhinna. Teised väga olulised telekommunikatsiooni arendajad ja nende avastused: Charles Wheatstone ja Samuel Morse (telegraaf), Alexander Graham Bell (telefon), Edwin Armstrong ja Lee de Forest (raadio), John Logie Baird ja Philo Farnsworth (televisioon).
Maailma võime vahetada teavet kahesuunalise telekommunikatsiooni võrgu kaudu kasvas 281 petabaidist informatsioonist 1986. aastal 471 petabaidini 1993. aastal ning 2,2 eksabaidist informatsioonist 2000. aastal 65 eksabaidini 2007. aastal. 1986. aastal oleks see olnud informatsiooniliselt samaväärne tänapäeva kahe ajalehe lugemisega iga inimese kohta päevas ning 2007. aastal tervelt kuue ajalehe lugemisega. Arvestades taolist kasvu, mängib telekommunikatsioon üha olulisemat rolli maailma majanduses. Ülemaailmse telekommunikatsioonitööstuse tulu oli 2008. aastal hinnanguliselt 3,85 triljonit USA dollarit. Prognoositi, et 2013. aastal on selleks 2,7 triljonit dollarit.
Ajalugu.
Vanaaeg.
Muistsed kreeklased ja roomlased kasutasid sõjateadete laialisaatmiseks põlevaid tõrvikuid. Mingi tähe edastamiseks tuli tõrvikut teatud arv kordi lehvitada, tõsta või langetada. Teate andis vahitornist vahetorni edasi signaalmeeskond.
Kreeklased kasutasid kodeeritud teadete edastamiseks ka päikesekiiri peegeldavaid peegleid.
Kreeklaste teist märguande süsteemi kasutati juba 4. sajandil eKr. See toimis nagu optiline telegraaf ja töötas valgussignaalide mõjul. Sellega sai saata piiratuid sõnumeid ainult hea nähtavuse tingimustes.
Keskajal kasutati mägedes majakatest moodustunud signaaliahelaid, et edastada märguanne.
Sel viisil sai edastada ainult vähest informatsiooni. Seega sõnumi tähendus, näiteks "vaenlane on tabatud", pidi eelnevalt olema kokku lepitud.
Hispaania armaada käigus kasutati majakate signaaliahelat Plymouthist Londonisse, et märku anda Hispaania sõjalaevade saabumisest.
Kirjavahetus.
Nüüdse Iraagi alal elanud assüürlastel oli juba 4000 aastat tagasi väga hästi toimiv postiteenistus. Sõnum kirjutati väiksele savitahvlile, mis pandi saviümbrikku.
Rooma posti – "cursus publicus"'e – asutas 1. sajandil eKr Rooma keiser Augustus.
Nii muistsed kreeklased kui ka roomlased kasutasid teadete edastamiseks linde. Esimesed tuviposti kasutanud inimesed olid tõenäoliselt 12. sajandi egiptlased, kes edastasid sõjas käsklusi.
Lõuna-Ameerika indiaanlased inkad rajasid oma riigi eri osade ühendamiseks ulatusliku teedevõrgu. Sellel oli kaks peateed: 400 kilomeetri pikkune rannikutee ja Kuninglik tee, mis oli 5200 kilomeetrit pikk. Riiklikud jooksjad – "chasquis"'ed – ootasid teel kolmekilomeetrise vahemaa tagant. Nad vahetasid ja edastasid nii õukonnast lähtunud kui ka sinna jõudma pidanud teateid ja pakke.
Euroopas toimus 15. sajandil side ajaloo tähtsamaid läbimurdeid – leiutati trükkimine. Enne 15. sajandit kirjutati Euroopas kõik kirjad ja raamatud käsitsi. Trükikunsti leiutamisega sai raamatuid ja sõnumilehti toota palju suuremas koguses ja odavamalt ning toodang jõudis palju enamatele inimestele.
14. sajandil lõid Euroopa kaupmehed oma kulleriposti. 1627 avas Prantsuse valitsus mitmes suuremas linnas avaliku postkontori ja kehtestas postimaksud.
1806. aastal rajati USA-s tõhus postiteenistus – poniekspress. Posti toimetamiseks 3165 kilomeetri kaugusele kulus kõigest 240 tundi. Ratsanik läbis korraga 160-kilomeetrise vahemaa, vahetades iga 25 kilomeetri tagant hobust.
Telegraaf ja telefon.
Charles Wheatstone ja William Fothergill Cooke konstrueerisid esimese elektrilise kommertstelegraafi. Seda hakati kasutama 9. aprillil 1839. Wheatstone ja Cooke kirjeldasid oma seadet kui "tõestus juba olemasolevast elektromagnetilisest telegraafist".
Ameerika Ühendriikidest pärit ärimees Samuel F. B. Morse ja füüsik Joseph Henry töötasid välja lihtsama versiooni elektrilisest telegraafist. Morse demonstreeris edukalt seda süsteemi 2. septembril 1837. Morse kõige tähtsam tehniline tööpanus selle telegraafi juurde oli morsekoodi lihtsus ja tõhusus. See andis eelise Wheatstone'i keerulisemast ja oluliselt kallimast telegraafi süsteemist. Morse ja tema koostööpartner Alfred Vail arendasid koodi empiiriliselt.
Esimene transatlantiline telegraafikaabel saadi lõplikult valmis 27. juulil 1866, võimaldades esimest korda transatlantilist elektersidet. Varasemat kaablit oli kasutatud mõned kuud 1859. aastal. See saatis tervitussõnumeid USA presidendi James Buchanani ja Suurbritannia kuninganna Victoria vahel.
Siiski muutus transatlantiline kaabel kasutuks. Ameerika kodusõja tõttu hilines asendusliini paigaldamise projekt viis aastat. Kuigi telefon oli juba leiutatud, oleksid need transatlantilised kaablid olnud võimetud telefonikõnede edastamiseks. Esimene transatlantiline telefonikaabel (sisaldas sadu elektroonilisi võimendeid) polnud kasutusel kuni 1956. aastani.
1876. aasta märtsis patenteeris Alexander Graham Bell tavalise telefoni, mis on nüüdseks kasutusel üle kogu maailma. Oli ka teisi suuri leiutisi, nagu raadio, televisioon, elektripirn ja digitaalne arvuti. Rühm leiutajaid tegid eksperimentaalset tööd "kasutades hääle edastamiseks traati". Nii said nad kommenteerida ja täiustada üksteise ideesid. Peamised innovaatorid olid siiski Alexander Graham Bell ja Gardiner Greene Hubbard. Nad lõid esimese telefonifirma Ameerika Ühendriikides – Bell Telephone Company. Sellest arenes hiljem välja ettevõte American Telephone &amp; Telegraph (AT&amp;T).
Esimene kommertstelefoniteenus loodi aastatel 1878 ja 1879 New Havenis ja Londonis.
Raadio.
Side areng astus suure sammu edasi siis, kui leiutati raadio ja tekkis võimalus edastada teateid ka kaabelühenduseta. See traadita seadeldis püüdis kinni signaale, mis levisid õhus raadiolainete vahendusel.
Raadio tegi võimalikuks tehnika areng. 1888. aastal avastas saksa füüsik Heinrich Hertz elektromagnetlained. 1895. aastal õnnestus itaallasel Guglielmo Marconil võtta neid lained vastu 3218,6 meetri kauguselt. 1896. aastal sai Marconi oma leiutisele patendi. 1901. aastal õnnestus tal luua side üle Atlandi ookeani (3600 km). Vene teadlane Aleksandr Popov võttis 1895. aastal vastu elektromagnetilisi lained allikast 64 meetri kaugusel. 1906. aasta jõuludeks oldi leiutist üsna palju täiendatud. Vastavate aparaatidega varustatud laevad võisid New Yorgi sadamas vastu võtta klassikalist muusikat ja piiblitsitaate. Seda võib nimetada raadio kui meediumi sünnipäevaks. Ingliskeelne sõna "broadcasting" tähendas esialgu, et põllumees külvab enda ümber seemet. "Broadcasting"'u eeskujul võeti saksa keeles kasutusele "Rundfunk" ja rootsi keeles "rundradio". Soomlastel on oma "yleisradio" 1923. aastast. Samal aastal tuli käibele ka eesti sõna "ringhääling". Selle mõtles välja Hindrek Rikand, kes oli tolleaegne postivalitsuse ülem.
Esimeseks avalikuks raadiosaateks peetakse 1920. aastal toimunud USA presidendivalimiste tulemuste teatavakstegemist raadio kaudu. Sellele järgnesid muusika, spordiuudised ja jumalateenistus. 1922. aastal oli eetris esimene raadioreklaam.
Ringhäälingu areng kulges Euroopas ja Põhja-Ameerikas eri teid mööda. Euroopas muutus raadio avalik-õiguslikuks, mis sisuliselt tähendas riiklikku monopoli. Eeskujuks oli seejuures BBC mudel. Ringhäälingu tegevust rahastati peaasjalikult loamaksust. Põhja-Ameerikas alustas raadio tegevust kommertsalustel. Mõnel maal (nt Saksamaal) muudeti raadio propagandavahendiks. Eestis sai regulaarne ringhääling alguse 1926. aastal. Riigi osalus oli seejuures tugev ja kontroll üksikasjalik. Täpselt samal aastal alustasid tegevust ka Saksamaa ja Soome ringhääling. II maailmasõja ajal pandi raadio kõikjal propaganda teenistusse ning saateid tsenseeriti.
Pärast sõda oli raadio kõige populaarsem meedium. 1950. aastatel võeti pikk- ja kesklaineala kõrval kasutusele ultralühilained. Samal aastakümnel hakkasid raadiolampe asendama transistorid, mis leiutati 1948. aastal. Eestis hakkas 1970. aastate lõpus levima stereoraadio ja 1990. aastatel digitaalraadio.
1980. aastatel lõppes Euroopas avalik-õigusliku raadio monopol. See on olnud tootmise poole suurim muutus. Selle tulemusel tekkis kommertsringhääling. Kommertsraadiojaama tulud tulevad üksnes reklaamist. Märkimisväärne osa on programmis muusikal.
Televisioon.
Televisiooni puhul edastavad raadiolained nii pilti kui ka heli.
Televisiooni põhimõtteline tehniline eeldus oli Nipkow' ketta leiutamine 1884. aastal.
Esimene avalik telesaade läks eetrisse 1925. aastal Londonis. 1926 korraldas Šoti insener John Logie Baird oma Londoni laboris esimese televisioonidemonstratsiooni. Televiisor näitas poisi näo udust pilti. Alguses ei suutnud Baird häält ja pilti korraga edastada, kuid 1930. aastal oli ta võimeline näitama oma stuudiost juba 30-minutilist näidendit. Algul oli televisioon must-valge.
Regulaarsed telesaated algasid Saksamaal 1935., Suurbritannias 1936. ja Ameerika Ühendriikides 1939. aastal. Need katkesid II maailmasõja ajal. USA-s tehti pärast sõda televisiooni arendamisel suuri edusamme, kus 1950. aastal oli vähem kui 10 protsendil perekondadest televiisor, 1955. aastal juba 60 protsendil ja 1960. aastal 90 protsendil perekondadest.
Raadio levik oli kestnud 20 aastat, kuid televisioon murdis end läbi 10 aastaga. 1954. aastal algasid USA-s juba regulaarsed värvisaated. 1962. aastal kanti sidetehiskaaslase Telstar abil Ameerikast Euroopasse üle esimene värvitelevisioonisaade. Värvitelevisioonile pandi alus USA-s, kus 1953. aastal näidati esimesi värvipilte. Suurbritannias alustas värvitelevisioon tööd 1960., Eestis 1970. aastatel. 1950. aastail õpiti pilti koos heliga lindile jäädvustama.
Eestis algas aastail 1934–1936 teleamatörism. 1955. aastal alustas tööd Tallinna telekeskus ja 1972. aastal oli esimene värvisaade. Esimesed videomagnetofonid olid kohmakad ja kallid. Neid kasutasid ainult telejaamad. 1970. aastal ilmusid müügile juba odavamad ja väiksemad videomagnetofonid. Neid sai ühendada koduteleviisoriga. Praeguseks on televisioon kõigis arenenud riikides valdav meedium. Siingi on arengu vältel toimunud muutused: uudiste ja vestlussaadete kõrval on koha leidnud haridussaated, dokumentalistika, muusika jne. Film sai televisiooni näol endale uue kanali. Isegi näidendeid kohandatakse televisiooni tarbeks.
Kõige väiksem televiisor on teler-käekell, mille valmistas 1982. aastal Jaapani ettevõte Seiko. Selle ekraan on vaid 30-millimeetrine.
Arvutivõrgud ja Internet.
1960. aastatel hakati USA-s Internetti välja töötama. Tekkis tungiv vajadus ühendada standardsesse ja töökindlasse võrku akadeemilises, kaitse- ja sõjandusvaldkonnas töötavad arvutid. Seega võib internetti pidada külma sõja saavutuseks, mis võeti tsiviilalal kasutusse alles hiljem. Võrk konstrueeriti nii, et mitte ühegi arvuti rivist väljaviimine ei kutsuks esile kogu võrgu halvamist.
1. septembril 1969 saadi esimene proovivõrk tööle. Tollal koosnes see küll ainult neljast arvutist ning kandis ARPANet'i nime, mida haldas organisatsioon Advanced Research Projects Agency. See jaotati hiljem tsiviilkasutusega ARPANETiks ja salastatud sõjaväeliseks MILNETiks. Aastail 1962–1968 arendati välja paketipõhine tsentraliseerimata andmesidevõrk, mis rajati selleks, et tagada töökindlus ka suurte purustuste (näiteks tuumasõja) korral. See tehnoloogia võimaldas andmepakettidel jõuda sihtkohta isegi mõne võrgulüli kahjustuse korral, sest nende edastamiseks on mitu liini. 1969. aastal toimusid esimesed õnnestunud katsed pakettedastusprotokolliga California Ülikoolis Los Angeleses (UCLAs) professor Kleinrocki juhtimisel ning 1970. aastate alguses töötasid Vint Cerf ja Robert Kahn välja TCP/IP-protokolli.
1983. aastal käivitati 200 hostarvutiga esimene TCP/IP-arvutivõrk. Järgmisel aastal alustas tööd sellel põhinev kommertsarvutivõrk.
1980. aastate lõpus hakati Genfis Euroopa Tuumauuringute Keskuse CERN-i teaduslaboris arendama jooniseid ja viiteid sisaldavate dokumentide edastamise süsteemi. Seda juhtis inglane Tim Berners-Lee. Aluseks võeti uus loodav hüpertekstikeel HTML (HyperText Markup Language).
1993. aastal formuleeris Tim Berners-Lee oma hüpertekstikeele (HTML-i) esimese versiooni. Teaberuumi, kus seda kasutama hakati, nimetati veebiks (World Wide Web, WWW). Samal ajal töötas Marc Andreessen Illinoisi Ülikoolist välja esimese mugava kasutajaliidesega veebibrauseri Mosaic 1.0 ja Interneti. Veebi laialdasem levik võis alata.
Mõisted.
Telekommunikatsioonisüsteem koosneb kolmest põhiüksusest, mis on alati mingis vormis olemas:
Telekommunikatsioonivõrgud.
Kommunikatsioonivõrk on saatjate, vastuvõtjate ja sidekanalite kogum, mis saadab üksteisele sõnumeid. Mõned digitaalsed kommunikatsioonivõrgud sisaldavad ühte või mitut ruuterit, mis töötavad koos selleks, et edastada teavet õigele kasutajale. Sidevõrgu analoog koosneb ühest või mitmest lülitist, mis loovad ühenduse kahe või enama kasutaja vahel. Mõlema võrgustikutüübi puhul võivad repiiterid olla vajalikud signaali võimendamiseks või loomiseks, kui seda edastatakse pikkade vahemaade taha.
Sidekanalid.
Mõistel "kanal" on kaks tähendust. Ühes tähenduses on kanal füüsiline kandja, mis kannab signaali saatja ja vastuvõtja vahel. Siia hulka kuuluvad näiteks atmosfäär sideheli jaoks, klaasi optilised kiud mõne optilise kommunikatsiooni jaoks, koaksiaalkaablid sideme jaoks pingete ja elektrivoolu vahel. Vaba ruum side jaoks, mis kasutab nähtavat valgust, infrapunakiirgust, ultraviolettkiirgust ja raadiolaineid. See viimane kanal on niinimetatud "vaba ruumi kanal". Raadiolained reisivad läbi ideaalse vaakumi just nagu nad reisivad läbi õhu, udu, pilvede või mis tahes muu gaasi puhul peale õhu.
Teine mõiste "kanali" jaoks sidesektoris on edastamise keskkonna alajaotus, nii et seda saab kasutada mitme voolu informatsiooni samaaegseks saatmiseks. Näiteks üks raadiojaam saab teha ülekande raadiolainetest naabruse vabasse ruumi sagedusel 94,5 MHz, samas kui teine raadiojaam võib üheaegselt eetrisse edastate raadiolained sagedusel 96,1 MHz. Iga raadiojaam võib saata raadiolained üle sageduse ribalaiuse, mis on umbes 180 kHz. Iga jaam selles näites on eraldatud selle kõrvaljaamast 200 kHz. Vahe 200 kHz ja 180 kHz (20 kHz) vahel on tehnika toetus kommunikatsioonisüsteemide puudujääkide korral.
Modulatsioon.
Modulatsioon on signaali kujundamine informatsiooni edastamiseks. See on protsess, millega genereeritud kõrgsageduslikku võimsust muudetakse ülekantava signaali rütmis. Modulatsioon on teabe edastamiseks kasutatava füüsikalise nähtuse mingi parameetri muutmine, seda vastavalt signaali muutusele. 
Modulatsiooni eesmärke on mitu:
Modulatsioon raadio- ja sidetehnikas on impulsijada või kõrgsagedusliku elektrivõnkumise mingi parameetri muutmine, mida muudetakse tunduvalt madalama sagedusega moduleeriva signaali rütmis. Saatjast väljakiirguv konstantse väärtusega võimsus on kandev laine. Teda on vaja selleks, et muutused kanda üle vastuvõtjani. Vastuvõtjas taastatakse kasutatud signaalide algkujud muudetud signaalidest. Tavaliselt on raadiosaatjast moduleeriva signaali algkujuks helisageduslikud võnkumised. Need muudetakse mikrofoniga amplituudilt ja sageduselt vastavaks vahelduvvoolu võimsuseks. Mikrofoni väljundvõimsus on väga väike. Seetõttu võimendatakse seda enne moduleerimist. Selle protsessiga rakendatakse signaali võimsust kas kandelaine sageduse, amplituudi või faasi muutmiseks.
Ühiskond ja telekommunikatsioon.
Telekommunikatsioonil on tänapäeva ühiskonnas oluline sotsiaalne, kultuuriline ja majanduslik mõju. 2008. aastal ennustati telekommunikatsioonitööstuse tuludeks 3,85 triljonit USA dollarit, napilt alla 3 protsendi maailma sisemajanduse kogutoodangust (SKT).
Majanduslik mõju.
Mikroökonoomika.
Mikromajanduse tasandil on ettevõtted kasutanud telekommunikatsiooni globaalse äri loomiseks. Isegi jaemüügiga tegelev Wal-Mart on saanud kasu telekommunikatsiooni infrastruktuurist võrreldes oma konkurentidega. Koduomanikud linnades üle kogu maailma kasutavad telefone, et korraldada koduteenuseid alates pitsa tellimisest kuni elektrikute väljakutsumiseni. Isegi suhteliselt vaesed kogukonnad on pööranud telekommunikatsiooni arengu enda kasuks. Bangladeshis Narshingdi piirkonnas kasutavad isoleeritud külaelanikud mobiiltelefoni hulgimüüjatega rääkimiseks, et saada parem hinnapakkumine. Elevandiluuranniku kohvikasvatajad kasutavad mobiiltelefone selleks, et järgida igas tunnis kohvihinna muutust. Nii saavad nad oma toodangut müüa parima hinnaga.
Makroökonoomika.
2003. aasta Rahvusvahelise Telekommunikatsiooni Liidu (ITU) uuringus selgus, et ühes kolmandikus riikides on vähem kui üks mobiilside- ja telefoniliin iga 20 inimese kohta. Umbes pooltes riikides on 20 inimese kohta vaid ühel internet. Selle teabe põhjal koostas ITU indeksi, millega võrrelda üldist kodanike informatsiooni ja kommunikatsioonitehnoloogiate juurdepääsu ja kasutust. Selle indeksi järgi on kõige eesrindlikumad Rootsi, Taani ja Island. Aafrika riigid Nigeeria, Burkina, Faso ja Mali olid edetabeli tagaotsas.
Muud mõjud.
Kultuuriliselt on telekommunikatsioon suurendanud avalikkuse juurdepääsu muusikale ja filmile. Inimesed saavad omas kodus vaadata televiisoriga filme. Selleks ei pea minema videolaenutusse või kinno. Raadio ja internetiga saavad inimesed ilma muusikapoodi minemata kuulata muusikat.
Telekommunikatsioon on muutnud ka uudiste edastamise viisi. Mittetulundusühing Pew Internet ja American Life Project viisid läbi uuringu, kus küsisid üle 3000 USA-s elava inimese käest, millisest allikast nad eile uudiseid said. Suurem osa inimestest vastas, et televiisorist või raadiost, mitte ajalehtedest. Tulemused on toodud järgnevas tabelis (kokku on rohkem kui 100%, sest mõned inimesed valisid rohkem kui ühe allika).
Telekommunikatsioonil on suur mõju reklaamile. 2007. aastal teatas TNS Media Intelligence, et Ameerika Ühendriikides kulutati reklaamiraha meediumitele, mis sõltusid telekommunikatsioonist. Tulemused on toodud järgmises tabelis.