artLIVE – Semaphore có thể được xem như một hệ thống truyền tin đầu tiên trên thế giới. Nhiều người thường nhầm lẫn giữa Semaphore và Morse, tuy nhiên, vẫn tồn tại sự khác biệt nhất định giữa hai hệ thống này.
Semaphore được phát minh vào năm 1792 bởi Claude Chappe và bắt đầu phổ biến trong khoảng cuối thế kỷ 18 cho đến đầu thế kỷ 19. Claude Chappe sinh ra ở Brulon, nước Pháp vào ngày 25 tháng 12 năm 1763.
Từ lâu, ông đã có niềm đam mê với khoa học, đầu năm 1790, Claude bắt tay vào việc nghiên cứu để phát triển các hệ thống tín hiệu đường dài. Ông đã thử nghiệm nhiều thiết kế khác nhau, thử qua các phương pháp dựa vào điện, âm thanh và khói.
Cuối cùng, ông đã quyết định sử dụng một hệ thống trong đó kính thiên văn được sử dụng để quan sát các tín hiệu thị giác mà sau đó có thể giải mã được. Hệ thống tín hiệu quang học có niên đại hơn hai nghìn năm, dưới dạng điện báo thủy lực (được sử dụng ở Hy Lạp cổ đại), đèn đuốc và tín hiệu khói, nhưng chưa được sử dụng trên quy mô lớn trong thế giới hiện đại.
Semaphore – Hệ thống điện báo đầu tiên trên thế giới
Sau khi phát minh ra hệ thống điện báo, mãi đến năm 1801, Claude Chappe mới dùng từ semaphore để đặt cho đứa con tinh thần của mình. Từ semaphore được hình thành từ các yếu tố trong tiếng Hy Lạp: σῆμα (sema, “dấu hiệu”); và từ φορός (phorós, “vác”),hoặc φορά (phorá, “vác”) từ φέρειν (phérein, “chịu”).
Từ semaphore được in lần đầu tiên bằng tiếng Anh vào năm 1816: “Semaphore cải tiến đã được dựng lên trên đỉnh của Bộ Hải quân”, ám chỉ việc lắp đặt một chiếc điện báo đơn giản hơn do Sir Home Popham phát minh. Điện báo Semaphore còn được gọi là “điện báo quang học”, “chuỗi điện báo màn trập”, “điện báo Chappe” hoặc “semaphore Napoleon”.
Semaphore được chuyển tiếp thông qua các dãy tháp có giàn đèn hiệu ở trên cùng được xây dựng trong tầm nhìn của nhau, với khoảng cách từ 5 đến 20 dặm (10 – 15km). Người điều hành ở mỗi tháp có nhiệm vụ quan sát tháp lân cận qua kính gián điệp.
Khi cánh tay đèn tín hiệu di chuyển để phát ra thông báo, họ sẽ ghi nhận và chuyển thông điệp đến tòa tháp tiếp theo. Có thể thấy, hệ thống truyền tin này nhanh hơn nhiều so với mạng lưới bưu điện và cũng có chi phí vận hành dài hạn rẻ hơn sau khi xây dựng.
Tuy nhiên, Semaphore cũng tồn tại một số nhược điểm nhất định. Khoảng cách tầm nhìn giữa các trạm chuyển tiếp bị giới hạn bởi địa lý và thời tiết, đồng thời ngăn cản điện báo quang học vượt qua vùng nước rộng lớn, trừ khi có thể sử dụng một hòn đảo thuận tiện cho trạm chuyển tiếp.
Các dẫn xuất hiện đại của hệ thống semaphore bao gồm semaphore cờ (hệ thống chuyển tiếp cờ) và nhật ký (điện báo quang học sử dụng phản xạ ánh sáng mặt trời hướng dương).
Semaphore được vận hành như thế nào?
Các trạm điện báo được đặt cách nhau từ khoảng 10 đến 15 km trong tầm nhìn, thường là trên những vị trí cao chẳng hạn như tháp chuông hoặc trên các tháp được xây dựng đặc biệt cho mục đích này.
Mỗi tháp điện báo sẽ được trang bị hai kính thiên văn – một cái hướng về trạm gần nhất trên tuyến, cái còn lại hướng về trạm gần nhất ở tuyến dưới. Semaphore của Claude Chappe bao gồm hai cánh tay gỗ màu đen có thể di chuyển được (mỗi cánh gọi là chỉ báo), được đối trọng bằng tạ sắt.
Chiều dài mỗi cánh tay là 2 mét, hiển thị bảy vị trí và thanh ngang có độ dài 4,6 mét – nối hai cánh tay để có thể biểu hiện được bốn góc khác nhau. “Những cánh tay” của Chappe có thể hiển thị lên đến 196 ký hiệu.
Hai cánh tay được nối với nhau bằng một thanh gỗ ngang (được gọi là bộ điều chỉnh) và vị trí của cả ba thành phần này sẽ cùng nhau để biểu thị một chữ cái. Bộ điều chỉnh và đèn báo được sơn màu đen để tăng độ tương phản với bầu trời.
Bộ điều chỉnh có thể được đặt theo chiều dọc hoặc chiều ngang (khi nó ở vị trí xiên hoặc chéo, nó không truyền tín hiệu). Mỗi chỉ báo có thể được đặt ở một trong bảy góc, mỗi góc cách nhau 45 độ (không bao gồm vị trí mà chỉ báo đang mở rộng bộ điều chỉnh).
Điều này dẫn đến việc hình thành tổng cộng 98 (2 x 7 x 7) vị trí. Sáu vị trí được dành riêng cho tín hiệu điều khiển, còn lại 92 vị trí cho tín hiệu được mã hóa (các chữ cái trong bảng chữ cái, số, âm tiết được sử dụng thường xuyên).
Để có thể tối ưu hóa tốc độ truyền tải, nâng cao tính bảo mật, một cuốn sách mật mã đã được phát triển bởi Tập đoàn nhà Chappe. Cuốn sách bao gồm 92 trang giới thiệu hệ thống tín hiệu hai bước. Tín hiệu đầu tiên cho biết trang của cuốn sách mã, tín hiệu thứ hai chỉ ra dòng bao gồm từ riêng lẻ, từ viết tắt, câu… được đánh số thứ tự từ 1 cho đến 92.
Điều này có nghĩa là có đến 8464 mã có thể được truyền đi. Những cải tiến sau này của cuốn sách đã tạo ra đến 40.000 mã Semaphore.
Mỗi trạm sẽ có hai nhân viên điều hành. Người điều khiển di chuyển cánh tay qua một chuỗi các vị trí, đánh vần một thông báo bằng mã. Người điều hành ở tháp tiếp theo đọc thông báo qua kính thiên văn, sau đó sao chép nó, chuyển nó sang tháp tiếp theo.
Người vận hành phải xác minh rằng trạm tiếp theo đang tái tạo chính xác từng tín hiệu để có thể giảm nguy cơ lỗi truyền. Việc mã hóa và giải mã chỉ diễn ra ở trạm cuối và tại các trạm phân chia (trạm thứ 10 đến trạm thứ 15). Tại các trạm ở giữa, người vận hành chỉ cần lặp lại tín hiệu mà không cần biết mã.
Các tín hiệu đặc biệt thường được sử dụng để cho biết mức độ ưu tiên của tin nhắn, điều này rất hữu ích trong các tình huống có tin nhắn truyền đi theo hướng ngược lại. Trong điều kiện thời tiết tốt, thời lượng truyền sẽ dao động từ 20 – 30 giây cho mỗi ký hiệu trên mỗi trạm.
Đến năm 1975, hệ thống Semaphore được sửa đổi, không chỉ truyền tải bộ mã mà còn cung cấp một giao thức vận hành nhằm tối đa hóa thông lượng đường dây. Các biểu tượng sẽ được truyền đi theo quy tắc “hai bước và ba chuyển động”.
Bước 1:
- Chuyển động 1 (thiết lập): Các cánh tay chỉ báo được xoay thẳng hàng với thanh ngang. Thanh ngang sau đó được di chuyển vào vị trí cho biểu tượng hiện tại.
- Chuyển động 2 (truyền): Các cánh tay chỉ báo đã được định vị cho biểu tượng hiện tại. Sau đó, người điều hành đợi trạm tuyến dưới sao chép nó.
Bước 2: Chuyển động 3 (hoàn thành): Thanh ngang được chuyển sang vị trí thẳng đứng hoặc nằm ngang, biểu thị sự kết thúc của một chu kỳ.
Theo cách này, mỗi ký hiệu có thể được truyền xuống đường truyền nhanh nhất có thể khi người vận hành có thể sao chép thành công với tốc độ từ 2 – 3 ký hiệu mỗi phút.
Sự khác biệt giữa Semaphore và Morse
Hệ thống truyền tin Morse và Semaphore vẫn thường bị nhầm lẫn là giống nhau, tuy nhiên, giữa chúng vẫn tồn tại những điểm khác biệt nhất định.
Khác với Morse, Semaphore không sử dụng âm thanh hay còi mà là sử dụng hình ảnh, động tác. Đồng thời, tốc độ truyền tin của Semaphore cũng nhanh hơn Morse, giữ được hiệu quả cao trong thời đại khoa học – kỹ thuật tiên tiến.
Để có thể thuận tiện trong việc truyền tin, ngày nay, người ta sử dụng cờ trong hệ thống Semaphore. Cờ Semaphore có hai màu chính: đỏ và trắng, có hình vuông với mỗi cạnh dài khoảng 40cm. Cán cờ thường có chiều dài khoảng 20cm.
Đối với người phát tín hiệu và người nhận tin trong hệ thống Semaphore cũng tồn tại những nguyên tắc cụ thể, rõ ràng hơn so với mạng điện báo mã Morse.
Đối với người phát tín hiệu
Trước khi bắt đầu truyền thông tin, người phát tín hiệu cần thực hiện động tác mở cờ hoặc thu hút sự chú ý của người nhận. Tiếp theo, người phát tín hiệu cần chờ người nhận đánh chữ K để bắt đầu truyền nội dung.
Để truyền một từ thì sẽ liên tục đánh các mẫu tự của chữ đó mà không cần ngừng. Khi truyền xong, người phát tín hiệu sẽ đánh hai cờ xuôi về phía trước. Khi hoàn thành bản tin, người phát tín hiệu sẽ giơ cao hai lá cờ lên trên đầu.
Nếu người nhận đánh chữ IMI, điều này có nghĩa là họ không thu được chữ cái cuối cùng. Trong trường hợp này, người phát tín hiệu cần lặp lại chữ và tiếp tục đó.
Cuối cùng, để người nhận hiểu rằng nội dung đã được truyền xong, người phát tín hiệu sẽ đánh chữ AR và đợi người nhận đánh trả chữ R. Điều này có nghĩa là họ đã nhận được đủ bản tin và hiểu rõ được nội dung.
Đối với người nhận tin
Nguyên tắc nhận tin trong hệ thống Semaphore chính là dựa trên thị giác. Một trạm nhận tin nên có hai người, một người quan sát để nhận các mẫu tự, người còn lại sẽ thực hiện thao tác ghi chép.
Việc kết hợp như vậy có thể giúp giảm thiểu những sự cố sai sót trong việc thu nhận thông tin được truyền đi từ phía người phát. Nếu như hiểu sai một chữ, cần đánh lại chữ C cho người phát tín hiệu.
Tham khảo
encyclopedia.pub
shannonselin.com
icantech.vn
