Эта история телефона описывает развитие электрического телефона и включает краткий обзор его предшественников. Первый патент на телефон был выдан Александру Грэхему Беллу в 1869 году.
До изобретения электромагнитных телефонов существовали механические акустические устройства для передачи речи и музыки на большие расстояния. Это расстояние было больше, чем расстояние обычной прямой речи. Самые ранние механические телефоны были основаны на передаче звука через трубы или другие физические носители. [1] Акустический телефон из консервной банки , или «телефон влюбленных», известен уже много столетий. [1] Он соединяет две диафрагмы натянутой струной или проводом, который передает звук механическими колебаниями от одной к другой по проводу (а не модулированным электрическим током ). Классическим примером является детская игрушка, сделанная путем соединения донышек двух бумажных стаканчиков, металлических банок или пластиковых бутылок натянутой струной. [1] [2]
Некоторые из самых ранних известных экспериментов были проведены британским физиком и энциклопедистом Робертом Гуком с 1664 по 1685 год. [1] [3] Акустический струнный телефон, изготовленный в 1667 году, приписывается ему. [4] Ранняя версия также была обнаружена в употреблении у Чиму в Перу. Версия из тыквы и растянутой кожи находится в коллекции Смитсоновского музея и датируется примерно 7 веком нашей эры. [5]
В течение нескольких лет в конце 1800-х годов акустические телефоны продавались на рынке в качестве конкурента электрическому телефону. Когда патенты на телефоны Белла истекли и многие новые производители телефонов начали конкурировать, производители акустических телефонов быстро вышли из бизнеса. Их максимальный радиус действия был очень ограничен. [2] Примером одной из таких компаний была компания Pulsion Telephone Supply Company, созданная Лемюэлем Меллеттом в Массачусетсе, которая разработала свою версию в 1888 году и развернула ее на железнодорожных полосах отвода.
Кроме того, переговорные трубы уже давно стали обычным явлением, особенно внутри зданий и на борту кораблей, и они используются до сих пор. [6]
Телефон появился в результате создания и последовательных усовершенствований электрического телеграфа . В 1804 году испанский эрудит и ученый Франсиско Сальва Кампильо построил электрохимический телеграф . [7] Первый рабочий телеграф был построен английским изобретателем Фрэнсисом Рональдсом в 1816 году и использовал статическое электричество. [8] Электромагнитный телеграф был создан бароном Шиллингом в 1832 году. Карл Фридрих Гаусс и Вильгельм Вебер построили еще один электромагнитный телеграф в 1833 году в Геттингене . В Геттингенском университете они работали вместе в области магнетизма. Они построили первый телеграф, чтобы соединить обсерваторию и Институт физики, который мог отправлять восемь слов в минуту. [9]
Электрический телеграф был впервые коммерциализирован сэром Уильямом Фотергиллом Куком и вошел в эксплуатацию на Большой Западной железной дороге в Англии. Он протянулся на 13 миль (21 км) от станции Паддингтон до Уэст-Дрейтона и вступил в эксплуатацию 9 апреля 1839 года.
Другой электрический телеграф был независимо разработан и запатентован в Соединенных Штатах в 1837 году Сэмюэлем Морзе . Его помощник, Альфред Вейл , разработал алфавит сигнализации кода Морзе с Морзе. Первый телеграфный сигнал Америки был отправлен Морзе 6 января 1838 года по проводам на расстояние 2 миль (3 км).
Авторство изобретения электрического телефона часто оспаривается, и время от времени по этому вопросу возникают новые споры. Антонио Меуччи , Александр Грэхем Белл и Элиша Грей , среди прочих, были признаны изобретателями телефона. Ранняя история телефона стала и до сих пор остается запутанным болотом претензий и встречных исков , которые не были прояснены огромным количеством судебных исков, поданных для разрешения патентных претензий многих частных лиц и коммерческих конкурентов. Однако патенты Белла и Эдисона были решающими с коммерческой точки зрения, поскольку они доминировали в телефонной технологии и были поддержаны судебными решениями в Соединенных Штатах.
Современный телефон является результатом работы многих людей. [10] Александр Грэхем Белл был, однако, первым, кто запатентовал телефон как «аппарат для передачи голоса или других звуков телеграфным способом». Белла чаще всего приписывают как изобретателя первого практического телефона. Иоганн Филипп Рейс придумал термин «телефон». [11] Его модели были отправлены за границу, в Лондон, Дублин, Тифлис и другие места. Он стал предметом популярных лекций и статьей для научных кабинетов. Эдисон приписал его как «первого изобретателя телефона». [12] Итальянский изобретатель и бизнесмен Антонио Меуччи был признан Палатой представителей США за его вклад в работу над телефоном. [13] Несколько других споров также окружают вопрос приоритета изобретения телефона.
Телефонный спор Элиши Грея и Александра Белла рассматривает вопрос о том, изобрели ли Белл и Грей телефон независимо друг от друга, и если нет, то украл ли Белл изобретение у Грея. Этот спор уже, чем более широкий вопрос о том, кто заслуживает признания за изобретение телефона, на которое есть несколько претендентов.
Статья «Canadian Parliamentary Motion on Alexander Graham Bell» рассматривает спорную резолюцию Палаты представителей США от июня 2002 года, признающую вклад Меуччи «в» изобретение телефона (а не «за» изобретение телефона ). Та же резолюция не была принята в Сенате США, таким образом, резолюция Палаты представителей была названа «политической риторикой». Последующее встречное предложение было единогласно принято в парламенте Канады 10 дней спустя, который объявил Белла своим изобретателем. На этой веб-странице рассматриваются критические аспекты как парламентского предложения, так и резолюции Конгресса.
Основными пользователями электрического телеграфа были почтовые отделения, железнодорожные станции, наиболее важные правительственные центры (министерства), фондовые биржи, очень немногие общенациональные газеты, крупнейшие корпорации международного значения и богатые люди. [14]
Телеграфные станции работали в основном по принципу «храни и пересылай» . Хотя телефонные устройства использовались до изобретения телефонной станции, их успешность и экономичность были бы невозможны при схеме и структуре современных телеграфных систем.
До изобретения телефонного коммутатора пары телефонов были соединены напрямую друг с другом, что было в первую очередь полезно для соединения дома с офисом владельца (они фактически функционировали как примитивный интерком ). [15] Телефонная станция обеспечивает телефонную связь для небольшой территории. Либо вручную операторами, либо автоматически с помощью машинного коммутационного оборудования она соединяет между собой отдельные абонентские линии для звонков, совершаемых между ними. Это позволяло абонентам звонить друг другу дома, на работе или в общественных местах. Это сделало телефоны доступным и удобным средством связи для многих целей, и это дало толчок к созданию нового промышленного сектора.
Телефонная станция была идеей венгерского инженера Тивадара Пушкаша (1844–1893) в 1876 году, когда он работал на Томаса Эдисона над телеграфной станцией. [16] [17] [18] [19] [20] Первая коммерческая телефонная станция была открыта в Нью-Хейвене , штат Коннектикут, с 21 абонентом 28 января 1878 года, [21] в витрине здания Boardman в Нью-Хейвене, штат Коннектикут. Джордж У. Кой спроектировал и построил первый в мире коммутатор для коммерческого использования. Кой был вдохновлен лекцией Александра Грэхема Белла в оперном театре Skiff в Нью-Хейвене 27 апреля 1877 года. [21]
В лекции Белла, в ходе которой была продемонстрирована трехсторонняя телефонная связь с Хартфордом и Миддлтауном, штат Коннектикут , он впервые обсудил идею телефонной станции для ведения бизнеса и торговли. 3 ноября 1877 года Кой подал заявку и получил франшизу от Bell Telephone Company для округов Нью-Хейвен и Миддлсекс. Кой вместе с Херриком П. Фростом и Уолтером Льюисом, которые предоставили капитал, основали District Telephone Company of New Haven 15 января 1878 года. [21]
Коммутатор, построенный Коем, был, по словам одного источника, изготовлен из «болтов с кареткой, ручек от крышек чайников и проволоки для суеты». Согласно записям компании, вся обстановка офиса, включая коммутатор, стоила менее сорока долларов. Хотя коммутатор мог подключать до шестидесяти четырех клиентов, одновременно можно было обрабатывать только два разговора, и для каждого звонка приходилось делать шесть соединений. [21]
Окружная телефонная компания Нью-Хейвена начала работу всего с двадцатью одним абонентом, которые платили по 1,50 доллара в месяц. Однако к 21 февраля 1878 года, когда компания опубликовала первый телефонный справочник, в списке было пятьдесят абонентов. Большинство из них были предприятиями и списки, такие как врачи, полиция и почта; в списке было только одиннадцать домов, четыре из которых принадлежали лицам, связанным с компанией. [21]
New Haven District Telephone Company быстро росла и была реорганизована несколько раз в первые годы. К 1880 году компания получила от Bell Telephone Company право обслуживать весь Коннектикут и западный Массачусетс. По мере расширения компания была сначала переименована в Connecticut Telephone, а затем в Southern New England Telephone в 1882 году. [21] Место первой телефонной станции получило статус Национального исторического памятника 23 апреля 1965 года. Однако в 1973 году статус был отозван, чтобы снести здание и построить парковочный гараж. [21]
Ниже приводится краткое изложение истории развития телефона:
Ранние телефоны были технически разнообразны. Некоторые из них использовали жидкостные передатчики , которые вскоре вышли из употребления. Другие были динамическими: их диафрагмы вибрировали катушку провода в поле постоянного магнита или наоборот. Такие телефоны с питанием от звука сохранились в небольшом количестве в течение 20-го века в военных и морских приложениях, где способность создавать собственную электрическую энергию имела решающее значение. Большинство, однако, использовали угольные передатчики Эдисона/Берлинера, которые были намного громче других видов, хотя им требовались индукционные катушки , фактически действуя как трансформаторы согласования импеданса , чтобы сделать его совместимым с импедансом линии. Патенты Эдисона сохранили монополию Белла жизнеспособной в 20-м веке, к тому времени телефонные сети стали важнее инструмента.
Ранние телефоны питались локально от динамического передатчика. Одной из задач внешнего персонала завода было периодическое посещение каждого телефона для проверки батареи. В течение 20-го века работа « общей батареи » стала доминировать и питалась от «разговорной батареи» от телефонной станции по тем же проводам, по которым передавались голосовые сигналы. В конце века беспроводные трубки принесли возрождение локального питания от батарей.
Самые ранние телефоны имели только один провод для передачи и приема звука и использовали обратный путь заземления . Самые ранние динамические телефоны также имели только одно отверстие для звука, и пользователь слушал и говорил в одно и то же отверстие. Иногда инструменты работали парами на каждом конце, что делало разговор более удобным, но и более дорогим.
Сначала телефоны сдавались в аренду абоненту парами , например, один для дома и один для магазина, и абонент должен был договориться с телеграфными подрядчиками о строительстве линии между ними. Пользователи, которые хотели иметь возможность говорить с тремя или четырьмя различными магазинами, поставщиками и т. д., получали и устанавливали три или четыре пары телефонов. Western Union , уже использовавший телеграфные станции, быстро распространил этот принцип на свои телефоны в Нью-Йорке и Сан-Франциско, и Bell не замедлил оценить потенциал.
Сигнализация началась соответствующим примитивным способом. Пользователь оповещал другой конец или оператора станции, свистя в передатчик. Операция обмена вскоре привела к тому, что телефоны стали оснащаться звонком, сначала работающим по второму проводу, а затем по тому же проводу с использованием конденсатора. Телефоны, подключенные к самым ранним автоматическим станциям Строуджера , имели семь проводов: один для рубильника , один для каждого телеграфного ключа , один для звонка, один для кнопки и два для разговора.
Сельские и другие телефоны, не подключенные к общей телефонной станции, имели ручные генераторы типа « магнето », вырабатывавшие переменный ток для включения звонков других телефонов на линии и оповещения оператора станции.
В 1877 и 1878 годах Эдисон изобрел и разработал угольный микрофон, использовавшийся во всех телефонах вместе с приемником Bell до 1980-х годов. После длительной патентной тяжбы федеральный суд в 1892 году постановил, что изобретателем угольного микрофона был Эдисон, а не Эмиль Берлинер . Угольный микрофон также использовался в радиовещании и работе по оповещениям до 1920-х годов.
В 1890-х годах был представлен новый телефон меньшего размера, телефон-свеча , и он был упакован в три части. Передатчик стоял на подставке, известной как «свеча» за свою форму. Когда приемник не использовался, он висел на крюке с переключателем в нем, известном как «рычаг переключения». Предыдущие телефоны требовали от пользователя управлять отдельным переключателем, чтобы подключить либо голос, либо звонок. С новым типом пользователь был менее склонен оставлять телефон «снятым с крючка». В телефонах, подключенных к магнитным станциям, звонок, индукционная катушка, батарея и магнето находились в отдельной коробке звонка, называемой « коробкой звонка ». В телефонах, подключенных к общим батарейным станциям, коробка звонка устанавливалась под столом или в другом труднодоступном месте, поскольку для нее не требовалась батарея или магнето.
В то время также использовались конструкции люльки, с ручкой, к которой крепились приемник и передатчик, отдельно от основания люльки, в котором размещались рукоятка магнето и другие части. Они были больше, чем «свеча», и более популярны.
Недостатки однопроводной работы, такие как перекрестные помехи и фон от близлежащих проводов переменного тока, уже привели к использованию витых пар и, для междугородних телефонов , четырехпроводных схем . Пользователи в начале 20-го века не совершали междугородние звонки со своих собственных телефонов, а договаривались о встрече, чтобы воспользоваться специальной звукоизолированной междугородней телефонной будкой, оборудованной по последнему слову техники.
Около 1893 года страной, лидирующей в мире по количеству телефонов на 100 человек (известной как телефонная плотность), была Швеция с показателем 0,55 по всей стране, но 4 в Стокгольме (10 000 из 27 658 абонентов). [30] Это сопоставимо с показателем 0,4 в США в том же году. [31] Телефонная связь в Швеции развивалась посредством различных институциональных форм: International Bell Telephone Company (американская многонациональная компания), городские и деревенские кооперативы, General Telephone Company of Stockholm (шведская частная компания) и Swedish Telegraph Department (часть шведского правительства). Поскольку Стокгольм состоит из островов, телефонная связь давала относительно большие преимущества, но должна была широко использовать подводные кабели. Конкуренция между Bell Telephone и General Telephone, а позднее между General Telephone и Swedish Telegraph Dept. была интенсивной.
В 1893 году США значительно отставали от Швеции, Новой Зеландии, Швейцарии и Норвегии по плотности телефонной связи. США стали мировым лидером по плотности телефонной связи с появлением множества независимых телефонных компаний после истечения срока действия патентов Белла в 1893 и 1894 годах.
К 1904 году более трех миллионов телефонов были соединены с помощью ручных коммутаторов в США [32] К 1914 году США были мировым лидером по телефонной плотности и имели более чем в два раза большую телефонную плотность, чем Швеция, Новая Зеландия, Швейцария и Норвегия. Относительно хорошие показатели США были достигнуты, несмотря на то, что конкурирующие телефонные сети не были взаимосвязаны. [33] 7 января 1927 года президент American Telephone & Telegraph Company У. С. Гиффорд позвонил Эвелин П. Мюррей, чтобы протестировать первую коммерческую телефонную линию через Атлантический океан. [29]
То, что оказалось самым популярным и самым долговечным физическим стилем телефона, было представлено в начале 20-го века, включая телефон модели 102 компании Bell . Передатчик из углеродных гранул и электромагнитный приемник были объединены в одной литой пластиковой ручке, которая, когда не использовалась, помещалась в подставку в базовом блоке. Схема [34] модели 102 показывает прямое подключение приемника к линии, в то время как передатчик был индукционно связан, с энергией, подаваемой локальной батареей. Соединительный трансформатор, батарея и звонок находились в отдельном корпусе от настольного набора. Поворотный диск в базе прерывал ток линии, многократно, но очень кратковременно отключая линию от 1 до 10 раз для каждой цифры, а переключатель рычага (в центре схемы) навсегда отключал линию и батарею передатчика, пока трубка находилась на подставке.
Начиная с 1930-х годов, основание телефона также включало в себя звонок и индукционную катушку, что устраняло необходимость в отдельном звонке. Питание каждой абонентской линии осуществлялось от батарей центрального офиса вместо локальной батареи пользователя, которая требовала периодического обслуживания. В течение следующих полувека сеть за телефоном постепенно увеличивалась и становилась намного более эффективной, и после того, как был добавлен дисковый наборный диск, сам прибор мало изменился, пока в 1960-х годах сигнализация с тональным набором не начала заменять дисковый наборный диск.
Историю мобильных телефонов можно проследить до двухсторонних радиостанций, постоянно установленных в транспортных средствах, таких как такси, полицейские патрульные машины, железнодорожные поезда и т. п. Более поздние версии, такие как так называемые транспортабельные или «сумочные телефоны», были оснащены разъемом для прикуривателя, чтобы их можно было носить с собой, и, таким образом, их можно было использовать как мобильные двухсторонние радиостанции или как портативные телефоны, подключаясь к телефонной сети.
В декабре 1947 года инженеры Bell Labs Дуглас Х. Ринг и У. Рэй Янг предложили шестиугольные ячейки для передачи данных для мобильных телефонов. [35] Филип Т. Портер, также из Bell Labs, предложил, чтобы вышки сотовой связи располагались по углам шестиугольников, а не в центрах, и имели направленные антенны, которые передавали/принимали бы сигнал в трех направлениях (см. рисунок справа) в трех соседних шестиугольных ячейках. [36] [37] Тогда эта технология еще не существовала, и радиочастоты еще не были распределены. Сотовая технология не была развита до 1960-х годов, когда Ричард Х. Френкель и Джоэл С. Энгель из Bell Labs разработали электронику.
Между тем, открытие в 1956 году кабеля ТАТ-1 , а позднее и международного прямого набора стали важными шагами на пути объединения различных континентальных телефонных сетей в глобальную сеть .
3 апреля 1973 года менеджер Motorola Мартин Купер позвонил по сотовому телефону (в присутствии репортеров) доктору Джоэлу С. Энгелю, руководителю исследований в Bell Labs компании AT&T . Это положило начало эре портативных сотовых телефонов.
Компании кабельного телевидения начали использовать свои быстроразвивающиеся кабельные сети с прокладкой каналов под улицами Соединенного Королевства в конце 1980-х годов для предоставления услуг телефонии совместно с крупными телефонными компаниями. Один из первых кабельных операторов в Великобритании, Cable London , подключил своего первого клиента кабельного телефона примерно в 1990 году.
Быстрое развитие и широкое внедрение цифровой телефонии с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) стало возможным благодаря технологии металл-оксид-полупроводник (МОП). [38] МОП -транзистор с полевым эффектом (МОП-транзистор) был изобретен Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Telephone Laboratories в 1959 году, а вскоре после этого была предложена микросхема МОП-интегральной схемы (МОП-ИС), но изначально технология МОП была проигнорирована Bell, поскольку они не сочли ее практичной для аналоговых телефонных приложений, прежде чем она была коммерциализирована Fairchild и RCA для цифровой электроники, такой как компьютеры . [39] [38] Технология МОП в конечном итоге стала практичной для телефонных приложений с помощью МОП -интегральной схемы смешанного сигнала , которая объединяет аналоговую и цифровую обработку сигналов на одном кристалле, разработанной бывшим инженером Bell Дэвидом А. Ходжесом с Полом Р. Греем в Калифорнийском университете в Беркли в начале 1970-х годов. [38] В 1974 году Ходжес и Грей работали с RE Suarez над разработкой технологии схемы MOS- коммутируемого конденсатора (SC), которую они использовали для разработки чипа цифро-аналогового преобразователя (DAC), используя MOSFET и MOS-конденсаторы для преобразования данных. За этим последовал чип аналого-цифрового преобразователя (ADC), разработанный Греем и Дж. МакКрири в 1975 году. [38]
Схемы MOS SC привели к разработке микросхем кодека-фильтра PCM в конце 1970-х годов. [38] [40] Микросхема кодека-фильтра PCM CMOS (комплементарная MOS) с кремниевым затвором , разработанная Ходжесом и WC Black в 1980 году, [38] с тех пор является отраслевым стандартом для цифровой телефонии. [38] [40] К 1990-м годам телекоммуникационные сети , такие как телефонная сеть общего пользования (PSTN), были в значительной степени оцифрованы с помощью сверхбольшой интеграции (VLSI) CMOS PCM кодеков-фильтров, широко используемых в коммутационных системах для телефонных станций , частных телефонных станций (PBX) и систем телефонной связи (KTS); модемы на стороне пользователя ; приложения для передачи данных , такие как цифровые носители шлейфа , мультиплексоры с усилением пар , расширители телефонных шлейфов , терминалы цифровой сети с интеграцией услуг (ISDN), цифровые беспроводные телефоны и цифровые сотовые телефоны ; и такие приложения, как оборудование для распознавания речи , хранение голосовых данных , голосовая почта и цифровые безленточные автоответчики . [40] Пропускная способность цифровых телекоммуникационных сетей быстро увеличивается экспоненциально, как это наблюдается в законе Эдгольма , [41] в значительной степени обусловлено быстрым масштабированием и миниатюризацией технологии МОП. [42] [38]
Британские компании Pye TMC , Marconi-Elliott и GEC разработали цифровой кнопочный телефон на основе технологии MOS IC в 1970 году. Его называли по-разному: «MOS-телефон», «кнопочный телефонный чип» и «телефон на чипе ». Он использовал логику MOS IC с тысячами MOSFET на чипе для преобразования ввода с клавиатуры в импульсный сигнал. Это позволило использовать кнопочные телефоны с импульсным набором на большинстве телефонных станций. [43] [44] Технология MOS-телефонов представила новую функцию: использование микросхем памяти MOS для хранения телефонных номеров , которые затем можно было использовать для быстрого набора одним нажатием кнопки. [43] [44] [45] Это было продемонстрировано в Соединенном Королевстве компаниями Pye TMC, Marcno-Elliot и GEC в 1970 году. [43] [44] Между 1971 и 1973 годами компания Bell объединила технологию MOS с технологией тонального набора , чтобы разработать кнопочный телефон MOS с тональным набором, названный «Touch-O-Matic», который мог хранить до 32 телефонных номеров. Это стало возможным благодаря низкой стоимости, низким требованиям к питанию, небольшому размеру и высокой надежности MOSFET, более 15 000 из которых содержались на десяти микросхемах MOS IC, включая одну микросхему для логики, одну для интерфейса набора с клавиатуры и восемь для памяти. [46]
Телефон сыграл важную роль в модернизации. Он способствовал развитию пригородов и разделению домов и предприятий, но также стал причиной разделения женщин, занимающих частную сферу, и мужчин, занимающих публичную сферу. [47] Как исторически, так и в настоящее время, женщины в основном отвечают за телефонные звонки, которые связывают общественную и частную сферы, такие как звонки о визитах к врачу и встречах. [48]
Интернет-телефония (IP-телефония), также известная как интернет-телефония или передача голоса по интернет-протоколу (VoIP), представляет собой революционную технологию , которая стремительно завоевывает позиции на фоне традиционных технологий телефонных сетей.
IP-телефония использует широкополосный интернет-сервис для передачи разговоров в виде пакетов данных . Помимо замены традиционных телефонных систем (POTS), IP-телефония конкурирует с сетями мобильной связи, предлагая бесплатные или недорогие услуги через точки доступа WiFi . VoIP также используется в частных беспроводных сетях, которые могут иметь или не иметь подключение к внешней телефонной сети.
Телекоммуникации 21-го века были подчинены развитию смартфона . Это комбинация карманного компьютера, сотового телефона, цифровой камеры и доступа в Интернет. Одной из его особенностей является сенсорный экран, который облегчает основное взаимодействие для пользователей для большинства задач, таких как набор телефонных номеров. Некоторые из его программных функций также включают общение по электронной почте, а также воспроизведение и захват аудио и видео.
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )