Коммутатор Strowger — первая коммерчески успешная система телефонной станции с электромеханическим шаговым коммутатором . Он был разработан компанией Strowger Automatic Telephone Exchange Company, основанной в 1891 году Элмоном Брауном Строуджером . Из-за своих эксплуатационных характеристик он также известен как шаговый ( SXS ) коммутатор .
Строуджер, гробовщик , был мотивирован на изобретение автоматической телефонной станции после того, как у него возникли трудности с телефонной связью. Он был убежден, что операторы ручной телефонной станции намеренно вмешивались в его звонки, что приводило к потере бизнеса. По словам местного менеджера Bell Telephone Company Германа Риттерхоффа, Строуджер поклялся «отомстить» телефонисткам и «лишить работы каждого из них». Риттерхофф утверждал, что настоящей причиной трудностей Строугера была металлическая табличка, висевшая на стене над телефоном, которая вызывала прерывистое короткое замыкание, когда ее сдувал ветер. [1]
Строуджер задумал свое изобретение в 1888 году и получил патент на автоматическую телефонную станцию в 1891 году. Первоначальная модель была сделана из круглой коробки для воротника и нескольких прямых булавок. [2]
Хотя Элмон Строуджер придумал первоначальную концепцию, он был не одинок в своих начинаниях и обратился за помощью к своему брату Арнольду, племяннику Уильяму и другим людям, разбирающимся в электричестве и финансах, чтобы реализовать эту концепцию. Компания Strowger Automatic Telephone Exchange Company была основана в 1891 году. [3] В оригинальном патенте на конструкцию четыре клавиши были добавлены рядом с телефоном, по одной для тысяч, сотен, десятков и единиц, причем каждая клавиша имела дополнительное проводное соединение с центральной станцией. Каждую клавишу нужно было нажать нужное количество раз, чтобы переключить переключатель и установить желаемое соединение. Чтобы подключиться к номеру 1256, пользователь должен был нажать первую клавишу один раз, вторую клавишу дважды, третью клавишу пять раз и последнюю клавишу шесть раз. [4]
Компания установила и открыла первую коммерческую телефонную станцию в его тогдашнем родном городе Ла-Порте, штат Индиана, 3 ноября 1892 года. [5] [6] У станции было около 75 абонентов. Установка следовала оригинальному запатентованному дизайну с четырьмя ключами и четырьмя дополнительными линейными проводами, подключенными к станции, но не все ключи были использованы.
Ранняя реклама называла новое изобретение «телефоном без девушек, без ругательств, без поломок и без ожидания». [7]
В 1896 году компания запатентовала циферблат с пальчиковым колесом как усовершенствование существующей конструкции с четырьмя клавишами. [8]
Компания Strowger Automatic Telephone Exchange Company стала компанией Automatic Electric Company , в создании которой принимал участие Строуджер, хотя сам Строуджер, по-видимому, не принимал участия в дальнейших разработках. Патенты Строуджера были эксклюзивно лицензированы для Automatic Electric Company. Строуджер продал свои патенты в 1896 году за 1800 долларов США (что эквивалентно 57 000 долларов США в 2023 году) [9] и продал свою долю в Automatic Electric в 1898 году за 10 000 долларов США (что эквивалентно 310 000 долларов США в 2023 году). [9] Его патенты впоследствии были проданы за 2 500 000 долларов США (что эквивалентно 48 000 000 долларов США в 2023 году) [9] в 1916 году. Инженеры компании продолжили разработку конструкций Строуджера и подали несколько патентов на имена своих сотрудников.
Система Строугера широко использовалась до тех пор, пока не был разработан более надежный поперечный переключатель — электромеханический переключатель с матрицей вертикальных и горизонтальных стержней и более простыми движениями. [10]
В патенте Строуджера [11] описывается оборудование для набора номера у клиента и коммутационное оборудование в центральном офисе.
Телеграфные ключи или телефонный диск создают последовательности импульсов тока включения-выключения, соответствующие цифрам 1–9 и 0 (который посылает 10 импульсов). Первоначально это оборудование состояло из двух телеграфных ключей, соединенных рубильниками , и эволюционировало в дисковый телефон.
Коммутационное оборудование центрального офиса имеет двухпозиционный шаговый переключатель . Контактный рычаг перемещается вверх для выбора одного из десяти рядов контактов, а затем поворачивается по часовой стрелке для выбора одного из десяти контактов в этом ряду, всего 100 вариантов. Шаговое движение управляется импульсами тока, поступающими от телеграфных ключей исходного клиента, а затем от поворотного диска.
Переключатель Strowger имеет три группы контактов. Ближе к верхнему концу каждого вала расположены два храповика . Верхний имеет десять пазов и поднимает вал. Нижний имеет длинные вертикальные зубцы (с другой стороны, скрытые).
Переключатель Strowger использует два телеграфных ключа на телефонном аппарате для набора номера. Для каждого ключа требуется отдельный провод к коммутатору. Клавиши нажимаются для переключения переключателя в два этапа. Первый набор входящих импульсов поднимает якорь электромагнита для перемещения вала, который выбирает нужный уровень контактов, зацепляя собачку с верхним храповиком. Другая собачка, поворачивающаяся на раме, удерживает вал на этой высоте во время его вращения. Второй набор импульсов от второго ключа управляет другим электромагнитом. Его собачка зацепляет (скрытые) вертикальные зубцы в нижнем храповике, чтобы повернуть вал в требуемое положение. Он удерживается там против натяжения пружины собачкой, поворачивающейся на раме. Когда переключатель возвращается в свое исходное положение, как правило, когда вызов завершен, расцепляющий магнит расцепляет собачки, которые удерживают вал в этом положении. Блокировка гарантирует, что пружина на валу поворачивает его в угловое исходное положение, прежде чем он упадет в исходное положение под действием силы тяжести.
Коммерческая версия коммутатора Strowger, разработанная компанией Strowger Automatic Telephone Exchange Company, использовала дисковый набор для подачи сигналов на коммутатор. Первоначальный конечный селекторный (соединительный) коммутатор, который подключался к 100 клиентам, был дополнен предшествующими каскадами группового селектора, поскольку «каскадирование» позволяло подключаться к гораздо большему количеству клиентов и к клиентам на других коммутаторах. Другим требованием к коммерческим системам была схема для обнаружения занятого соединения (линии) и возврата сигнала «занято» вызывающему абоненту.
Вместо того чтобы выделять каждому клиенту дорогостоящий селекторный переключатель первой ступени, как в первом случае, клиенту предоставлялся доступ к коммутатору первой ступени телефонной сети, часто с помощью искателя линии, который ищет «в обратном направлении» вызывающую линию; таким образом, для оборудования, необходимого для каждой клиентской линии, требовалось всего несколько реле (в большинстве случаев два: линейное и отключающее реле).
Более поздние станции Strowger (SXS) часто используют абонентский униселектор как часть линейного оборудования, индивидуального для каждой линии, который ищет «вперед» для первого селектора. Это более экономично для внутренних или корпоративных клиентов с более высокой скоростью вызова и имеет то преимущество, что доступ к дополнительным коммутаторам может быть легко добавлен, если трафик увеличивается (количество линейных искателей, обслуживающих группу, ограничено установленным количеством проводов). Поэтому станции с абонентскими униселекторами обычно использовались на британских станциях с высокой долей корпоративных клиентов, например, на станциях директоров , или в Новой Зеландии, где предоставление местных бесплатных звонков означало, что у частных клиентов были относительно высокие тарифы на звонки.
Фундаментальная модульность системы в сочетании с ее пошаговым (отсюда и альтернативное название) процессом выбора и почти неограниченным потенциалом для расширения дает системе Строуджера ее техническое преимущество. Все предыдущие системы были разработаны для фиксированного числа абонентов, которые напрямую коммутировались друг с другом в сетчатой конфигурации. Это становилось квадратично более сложным по мере добавления каждого нового клиента, поскольку каждому новому клиенту требовался коммутатор для подключения к каждому другому клиенту. В современной терминологии предыдущие системы не были « масштабируемыми ».
С 1912 года британское Главное почтовое управление , которое также управляло британской телефонной системой, установило несколько автоматических телефонных станций от нескольких поставщиков в испытаниях в Дарлингтоне 10 октября 1914 года и Дадли 9 сентября 1916 года ( роторная система ), Флитвуде (релейная станция из Швеции), Гримсби (Siemens), Херефорде (Lorimer) и Лидсе (Strowger). [12] Главное почтовое управление выбрало коммутаторы Strowger для малых и средних городов и поселков. Выбор коммутационных систем для Лондона и других крупных городов не был определен до 1920-х годов, когда была принята телефонная система Director . Системы Director использовали коммутаторы SXS для маршрутизации назначения и возможности преобразования номеров, аналогичные регистру, используемому в станциях с общим управлением. Использование аналогичного оборудования, как и в остальной части сети, было сочтено выгодным, и оборудование могло быть произведено в Великобритании.
