人类一切的社会活动,总是会寻求时空最短的距离进行,这样消耗的能量最小,获得的收益最大。通信技术发展的目的,就是要降低乃至消除时空距离对社会活动的限制。而无线通信,更是极大地解放了人类,回顾过去,从0到5,人类已走过了很长的路,这一路看似平静无波,实则波澜壮阔。
从0到5:人类如何在缩短时空距离上做到极致 | 共七篇,本文为第一篇—铺垫,讲述从光到电,从烽火戏诸侯到电报,从电报到电话,以及电话四个阶段的发展。
铺垫
从广义上来看,通信的形式多种多样。中国早在西周时代就发明了烽火通信的机制,利用光来传递0(代表危机)和1(代表正常)的信息,人们更多地是记住了周幽王“烽火戏诸侯”的故事。彼时,采用光传输存在很多问题,一是:所能携带或表达的信息量太少,以烽火通信来看只能传递1比特的信息,简直少的可怜;二是:不可靠,假如某一天突然出现了大雾,几米之外就无法看清了,谈何传递信息?
后来,出现了电报(第一台电报机是1837年由英国人向世人展示的)。这是人类真正意义上的通信系统。电报对通信最大的改变就是将通信的传输媒介从光变成了电,这是一个非常重要的里程碑,因为这就很好地解决了传输的可靠性问题。但解决了可靠性问题,还不足以使电报能够为公众服务,它需要解决的最大问题就是通信系统的容量问题。而解决这个问题的方法就是编码,我们最熟知的就是摩尔斯电码,这使得人们可以通过电报线路进行复杂的信息沟通。
电报虽然解决了上述通信容量和传输可靠性的问题,也得到了一定范围的普及,但要做到人人都很方便的使用还是有一定的困难,毕竟摩尔斯电码的码本不是谁都可以记得住。这个时候为了方便使用,就出现了电报员的角色,在发送端电报员负责将用户的信息翻译成摩尔斯电码进行传输,在接收端将摩尔斯电码解读后再翻译成可理解的语言告知用户。那怎么能消除这种通信模式之间复杂的编码转换呢?能否可以让我们直接自由地通过语言(即声音)沟通?
奔着这个目标,人们发明了电话(意大利发明家安东尼奥-梅乌奇1856年),两个人可以直接对着电话筒就可以自由交流。而电话系统的发展,大体经过了四个阶段:
第一阶段就是一对一地拉专线,用户A和用户B之间想要打电话,需要申请在两位选定的位置拉专线,有点类似于有线的对讲机。这种方式存在的问题就是,用户容量太低了,线路固定、用户固定,如果用户A想和C/D/E...电话通信,那么他要分别和用户C/D/E...拉专线;
第二阶段就是交换电话(Switch Telephone)(美国,贝尔公司发明,19世纪末20世纪初),形成了一个类似星型组网的模式,中间有个电话接线员,用户A/B/C/D/E...都把线路接到中间的电话接线员这里,这个时候当用户A给用户C打电话时,需要先打给电话接线员,接线员再查表和用户C确定可以接通后,把用户A和用户C的通信线路接到一块,这样A和C就可以通话了。是不是看起来很好,在一开始的时候人们用的也很好,随着用户的增多,通信业务开始慢慢形成了一个网络级业务架构,出现了最早的通信系统——公共电话交换网络(Public Switched Telephone Network,PSTN)。但是随着接入的用户越来越多,电话交换机房越建越大,电话接线员的需求也越来越多,带来的问题就是成本太高导致商业价值太低,为了改进这种方式就迈入了第三阶段;
第三阶段就是步进制自动电话交换机(1982年,美国堪萨斯州一家殡仪馆的老板阿尔蒙-史瑞乔),就是我们看到的那种有一个转盘,打电话需要转圈拨号的那种。这个设计十分巧妙,控制系统使用拨号发出的脉冲信号,自动控制与电话机相连的交换机继电器完成接线动作,整个过程完全不需要人工参与,大大提高了行业的服务效率;
第四阶段大家也能想到了就是程控式交换机(世界上第一台程控式交换机于1970年在法国问世,中国的第一台程控式交换机直到1982年才在福州启用),进一步提升了电话交换网络的容量,降低了电话服务运营的成本,至此,电话逐步成了城市里每个家庭都能拥有的通信设备。