Miten puhelut yhdistyvät?

HERÄTKÄÄ!-LEHDEN KIRJOITTAJALTA JAPANISTA

JAPANISSA, missä on puhelimia suunnilleen yhtä paljon kuin ihmisiä, soitetaan yli 300 miljoonaa puhelua päivässä. Lisäksi Japaniin tulee päivittäin noin miljoona ulkomaanpuhelua, ja niitä lähtee sieltä saman verran.

Luultavasti sinäkin käytät puhelinta – joko lankapuhelinta tai matkapuhelinta – lähes päivittäin. Sitä mukaa kuin maailma on nykyaikaistunut, myös toiselle mantereelle soittamisesta on tullut monille jokapäiväistä. Mutta oletko koskaan pohtinut, miten puhelinyhteys syntyy?

Puhelinverkko

Ensiksikin puhelimen täytyy olla yhdistettynä puhelinverkkoon. Jos lähtisimme seuraamaan lankapuhelimen johtoa, se veisi pistorasiaan, joka taas on yhdistetty siihen tulevaan kaapeliin. Jos jäljittämistä jatkettaisiin, havaittaisiin, että tämä kaapeli on liitetty joko puhelinpylväässä tai maan alla olevaan toiseen kaapeliin, joka kulkee paikallisen puhelinlaitoksen puhelinkeskukseen. Tämä keskus on vuorostaan yhdistetty suurempaan keskukseen, ja näin syntyy puhelinverkko. Kun siis soitat samassa kaupungissa olevalle ystävällesi, sinun puhelimesi ja ystäväsi puhelimen välille muodostetaan puhelinverkon välityksellä puhekanava.

Entä kun käytetään matkapuhelinta? Tilanne on periaatteessa sama kuin lankapuhelinta käytettäessä. Matkapuhelin kytketään näkymättömien ”johtojen” eli radioaaltojen välityksellä matkapuhelinverkkoon, joka on yhdistetty tavalliseen puhelinverkkoon. Mutta miten kaikki tapahtuu silloin, kun puhut jollekulle, joka on toisella mantereella?

Meren poikki kulkevat kaapelit

Valtameren takaisten mantereiden yhdistäminen kaapelin avulla on suunnaton hanke. Tämä vaatii tuhansia kilometrejä pitkän kaapelin asentamista merenpohjaan ja merenalaisten hautojen ja vuorijonojen ylittämistä. Näin kuitenkin mannertenvälinen teleliikenne sai alkunsa. Ensimmäinen Atlantin alittava puhelinvesikaapeli valmistui vuonna 1956. * Se yhdisti Skotlannin ja Newfoundlandin, ja siinä oli 36 puhekanavaa. Vuonna 1964 laskettiin ensimmäinen Tyynenmeren kaapeli Japanin ja Havaijin välille. Tuossa kaapelissa oli 128 puhekanavaa. Tämän jälkeen meriin laskettiin monia muita kaapeleita, joiden avulla muodostettiin yhteyksiä mantereisiin ja saariin.

Millaisia kaapeleita merenpohjaan on laskettu puhelinyhteyksiä varten? Aluksi käytettiin tavallisesti koaksiaalikaapeleita, joissa on kuparijohdin ja kupari- tai alumiinipalmikko ulkojohtimena. Yksi viimeisimmistä koaksiaalikaapeleista laskettiin vuonna 1976, ja se kykeni välittämään 4200 puhekanavaa. 1980-luvulla tuli kuitenkin käyttöön valokaapeli. Ensimmäinen tämäntyyppinen kaapeli laskettiin mantereiden  välille vuonna 1988, ja se kykeni digitaalitekniikan avulla välittämään samanaikaisesti 40000 puhelua. Kaapeleiden suorituskyky on sittemmin kasvanut. Joidenkin Atlantin poikki kulkevien kaapelien kautta voidaan välittää samanaikaisesti 200 miljoonaa puhekanavaa!

Miten puhelinkaapelit on asetettu veden alle? Ne on asetettu merenpohjaan, ja ne myötäilevät sitä. Lähellä rannikkoa kaapeli on sijoitettu lujan suojuksen sisään, joka on pantu kauko-ohjauksisella laitteella kaivettuun uomaan. Suojus estää ankkureita ja kalastusverkkoja vahingoittamasta kaapelia. Kun siis soitat toisella mantereella asuvalla ystävällesi, jokin näistä kaapeleista saattaa välittää äänesi syvän meren toiselle puolelle.

Näkymättömät ”kaapelit” yhdistävät etäisiä paikkoja

Vedenalainen kaapeli ei ole kuitenkaan ainoa tapa muodostaa yhteyksiä mantereille ja saarille. Tähän tarkoitukseen käytetään yleisesti myös näkymättömiä ”johtoja”, radioaaltoja. Nämä aallot, joita sanotaan myös mikroaalloiksi, yhdistävät etäisiä paikkoja toisiinsa kansainvälisessä televiestinnässä. Koska mikroaalto etenee kapean valonsäteen tavoin suoraviivaisesti, se voi yhdistää vain sellaisia paikkoja, joiden välillä on suora (näkö)yhteys. Maapallon vastakkaisilla puolilla olevia paikkoja ei voida yhdistää suoraan toisiinsa, koska maapallon pinta kaareutuu. Jotta tällaiset toisistaan kaukana olevat paikat voitaisiin liittää yhteen radioaaltojen avulla, tarvitaan satelliittiviestintää.

Kun satelliitti sijoitetaan päiväntasaajan yläpuolelle noin 35800 kilometrin korkeudelle niin sanotulle geostationaariselle radalle, sen kiertoaika Maan ympäri on noin 24 tuntia – sama kuin Maan oma pyörähdysaika. Siten se pysyy käytännössä saman maapallolla olevan alueen yläpuolella. Tällainen satelliitti voi huolehtia alueesta, joka on noin kolmannes Maasta, ja tällä alueella olevat maa-asemat, jotka lähettävät ja vastaanottavat mikroaaltoja, voivat olla yhteydessä satelliittiin. Miten sitten kaksi toisistaan etäällä olevaa paikkaa voidaan yhdistää satelliitin välityksellä?

Satelliitin peittoalueella oleva maa-asema lähettää satelliittiin mikroaaltosignaalin, niin sanotun ylössyöttösignaalin. Aallon vastaanottaa satelliittiin kiinnitetty transponderi, joka muuttaa signaalin matalammalle taajuudelle ja lähettää sen eteenpäin sellaisessa muodossa, että toinen maa-asema voi ottaa sen vastaan. Tällöin voidaan puhua alassyöttösignaalista. Näin kaksi sellaista maa-asemaa, jotka eivät voi olla suoraan yhteydessä toisiinsa, voidaan yhdistää näkymättömän johdon avulla.

Vuonna 1965 laukaistiin ensimmäinen kaupallinen tietoliikennesatelliitti Intelsat I, joka tunnetaan myös nimellä Early Bird. Nykyään eri puolilla maailmaa olevia paikkoja yhdistää toisiinsa noin  200 tietoliikennesatelliittia, joista useimmat ovat geostationaarisia. Niitä ei käytetä vain kansainväliseen puheviestintään, vaan myös televisio-ohjelmien lähettämiseen, säähavaintojen tekemiseen ja muihin tarkoituksiin. Koska tällaisissa satelliiteissa on monia transpondereja, niiden avulla voidaan muodostaa lukuisia yhteyksiä samanaikaisesti. Esimerkiksi Early Bird kykeni välittämään yhden televisiolähetyksen tai 240 samanaikaista puhelinyhteyttä. Intelsat VIII -sarja, joka on ollut käytössä vuodesta 1997 lähtien, voi välittää yhtäaikaisesti kolme televisiolähetystä ja enimmillään 112500 puhekanavaa.

Osaatko sanoa?

Kaikki nämä muutokset ovat pudottaneet jyrkästi ulkomaanpuhelujen hintaa. Ehkä voit tämän ansiosta puhua useammin toisella mantereella asuvan ystäväsi tai sukulaisesi kanssa. Mistä tietää, onko yhteys saatu aikaan vedenalaisen kaapelin vai satelliitin välityksellä?

Satelliittiyhteydessä näkymättömän johdon pituus (matka yhdeltä maa-asemalta satelliitin kautta toiselle maa-asemalle) on yli 70000 kilometriä. Se on lähes kaksi kertaa maapallon ympärysmitta. Vaikka mikroaallot kulkevat valon nopeudella, niiltä menee tuon matkan kulkemiseen lähes sekunnin neljäsosa. Tämä merkitsee sitä, että ääni saapuu vastaanottajalle neljäsosasekuntia myöhemmin ja päinvastoin. Viive on siis noin puoli sekuntia. Koska emme ole tottuneet tällaiseen viiveeseen päivittäisissä keskusteluissamme, voimme huomata puhuvamme toisen ihmisen puheen päälle. Jos sinulle on käynyt näin, se voi olla merkki siitä, että olet puhunut satelliitin välityksellä. Mutta kun soitat samaan numeroon uudestaan, et ehkä huomaa mitään viivettä. Tämä voi johtua siitä, että tällä kertaa puhelusi on yhdistynyt vedenalaisen valokaapelin välityksellä. Monimutkainen puhelinverkko ratkaisee kulissien takana sen, miten puhelu yhdistyy toiseen maailmanosaan.

Vedenalaisia kaapeleita, maa-asemia ja satellitteja käsittävän monimutkaisen puhelinverkkojärjestelmän ylläpitäminen vaatii monien ihmisten ammattitaitoa ja vaivannäköä, jotta viestintä olisi vaivatonta. Kun siis seuraavan kerran soitat ystävällesi, mikset ajattelisi hetken kaikkea sitä, mitä on tehty, jotta yhteyden saanti olisi mahdollista.

[Alaviite]

[Kaavio/Kuvat s. 20, 21]

(Ks. painettu julkaisu)

RADIOAALTOJA

Ylössyöttösignaali

Alassyöttösignaali

[Kaavio/Kuvat s. 20, 21]

(Ks. painettu julkaisu)

MERENALAISIA KAAPELEITA

Matkapuhelin

[Kuva s. 20]

Nykyaikaiset valokaapelit voivat välittää 200 miljoonaa puhekanavaa samanaikaisesti

[Kuva s. 21]

Avaruussukkulan miehistö työskentelee Intelsat VI:n kimpussa

[Lähdemerkintä]

NASA photo

[Kuva s. 21]

Laivat laskevat kaapelit mereen ja huoltavat niitä

[Lähdemerkintä]

Courtesy TyCom Ltd.