Как передается голос по телефону

Голос по проводам: как изобрели телефон

После изобретения в 1833 году прообраза современных коммуникаций, электрического телеграфа, изобретатели стали думать над следующим шагом – передачей голоса. В 1854 году идею озвучил француз Шарль Бурсёль, предложивший свое устройство в виде «очень гибкой мембраны, способной регистрировать малейшие колебания».

Пятница, братья и сестры, а по пятницам у нас подкаст с конспектом. Подкаст «Запуск завтра» выходит при поддержке Практикума, а мы тоже выходим при поддержке Практикума, поэтому синергия. Сегодня говорим об устройстве сотовой связи. Слушайте подкаст, если есть время, а если нет — читайте основные мысли ниже. 

О герое

Герой выпуска — Александр Чемерис, сотрудник компании YADRO. Руководил стартапом Fairwaves, где делал оборудование для сотовых операторов, обеспечивал связью африканские деревни и штат Оахака в Мексике.

Как Александр попал в мир сотовой связи

Я начал заниматься сотовой связью через софт. Писал диплом по коммуникациям Voice over IP (VoIP). Это возможность говорить голосом через интернет, например как в Skype или Telegram. Потом появился опенсорсный проект Open BTS, который, с помощью VoIP и железа под названием Software-Defined Radio позволял сделать сотовую станцию. Мы с приятелем подумали: «Это же прикольно!». Купили такую карточку и попробовали это дело запустить. Так я из софта перешёл в сотовую связь.

Оказалось, что сотовая связь — это отдельный мир, который можно изучать годами. Ты в него погружаешься, а потом раз — и десять лет прошло.

Как устроена сотовая связь

Она работает на радиоволнах. Вот как мы голосом говорим — и голос распространяется по воздуху на расстоянии. У радиоволн похожий принцип, но распространяются они гораздо дальше, воздух им не мешает. Ушами мы радиоволны слышать не можем, но в телефонах есть специальные антенны, которые умеют воспринимать эти колебания.

Почему по сотовому мы можем говорить одновременно

ТВ-вещание либо радиовещание — это симплексная связь, то есть односторонняя. Один источник сигнала облучает какую-то местность, и все приёмники в этой местности «слышат» этот сигнал. 

Сотовая связь — это дуплексная связь, двусторонняя. В сотовой связи есть «канал вверх» и «канал вниз», они так и называются — uplink и downlink. Вниз — это канал к абоненту, потому что вышка обычно выше него, а вверх, соответственно, от абонента туда, наверх, в сторону вышки. 

Два самых популярных способа разделения — это frequency division duplex и time division duplex, FDD и TDD соответственно. Классическая сотовая связь построена на FDD, когда у тебя на одной частоте телефон принимает, а на другой передаёт. То есть у тебя словно два радио на разных частотах: по одному ты передаёшь сигнал, по другому — передаёт вышка.

TDD — это то, что мы сейчас делаем. Пока я говорю, ты молчишь, когда ты говоришь, я молчу. Когда все начинают говорить одновременно, происходит интерференция — становится плохо слышно, у тебя начинает квакать телефон.

Стандартный TDD в сотовой связи построен на фреймах, где длина одного фрейма в 4G — 10 миллисекунд, в 5G — до одной миллисекунды. Дальше 10 миллисекунд разбиваются на uplink и downlink, ты 5 миллисекунд говоришь и 5 миллисекунд слушаешь. Это настолько мало, что тебе кажется: ты в любой момент можешь начать говорить, не надо ждать собеседника.

Какие железки отвечают за передачу сигнала

Исключая абонентские устройства, сеть состоит из трёх компонентов: софт у оператора, базовые станции на вышках и связь между ними — транспортная сеть, или бэкхолл. 

Вышка обычно подключена к мощному источнику электроэнергии. У неё большие антенны, которые усиливают сигнал. Ты физически не можешь носить телефон, у которого антенна два метра, поэтому антенна на вышке всегда большая. Если сравнить мощность излучения, то у телефона она намного меньше, чем у вышки. Это отчасти связано с какими-то медицинскими нормами, но на самом деле просто экономически невыгодно делать телефон, который будет передавать мощный сигнал: у него будет быстро садиться батарейка. 

Роль вышки — передать и принять сигнал с телефона. Причём сделать это качественно и так, чтобы телефон садился не за два часа, а за пару дней хотя бы. Вышка — это физическое устройство, которое ты видишь на улице, а есть базовая станция — это то, что находится на вышке. Если поставить одну такую базовую станцию в центре деревни, то у всех людей нормально будут работать телефоны, которые находятся в зоне доступа. А если навтыкать вышки рядом друг с другом, то начнутся проблемы со связью.

Почему сеть называется «сотовая»

Потому что у тебя вышки натыканы как медовые соты, а вокруг базовой станции зона приёма словно шестиугольник.

Есть целая наука и отдельные люди, которые занимаются радиопланированием. Они делают, так чтобы базовые станции друг другу не мешали и всё это хорошо работало. Говоря математически, если у тебя сотовые вышки передают с одинаковой мощностью, то оптимальное распределение этих вышек будет такое, что каждая стоит в центре шестиугольника. Если ты построишь изолинии равной мощности, то там, где мощность одной вышки падает настолько, что мощность второй вышки начинает вырастать, ты увидишь, что изолинии образуют шестиугольник. Это действительно так физически устроено и выглядит как соты.

Сейчас всё сложнее. Появились макростанции, пикостанции, маленькие станции, зонтичные станции, фемтостанции, которые можно дома поставить.

Кому принадлежат вышки

Не хочу углубляться в эту тему, это целая отдельная индустрия башенных компаний. Они продают то, что по-английски называется vertical real estate. По-русски это будет «вертикальная жилплощадь». Есть целое понятие — BTS Hotel, то есть отель базовых станций. Ставишь такую вышку, а дальше сдаёшь в ней номера.

В России по закону базовая станция должна принадлежать мобильному оператору, иначе её не разрешат вывести в эфир. Но бывает и по-другому. Например, Tinkoff Mobile — это виртуальный мобильный оператор. У него есть бренд, но нет своих базовых станций, то есть он с кем-то договорился. А настоящий мобильный оператор — это компания, которая владеет лицензией на частоты. Диапазон частот делится на маленькие кусочки и продаётся по частям за бешеные деньги разным операторам связи. 

Кто помимо государства в России владеет частотами

Из федеральных операторов, которые присутствуют в подавляющем большинстве регионов России, «большая четвёрка»: «МегаФон», «МТС», «Билайн» — он же VEON, и «Ростелеком» — он же «Теле2». Осталось несколько мелких региональных операторов, остальных выкупили крупные московские и питерские компании.

В чём отличие 1G от 5G

G — это Generation, «поколение». Новое поколение сотовой связи появляется примерно раз в десять лет. Нужно всё стандартизировать, изготовить оборудование, развернуть его и получить частоты. Это длительная процедура.

Сеть 1G появилась в 1979 году. Главная инновация была в том самом подходе, когда вышки ставятся по сотовому принципу. Сеть второго поколения 2G — это переход к цифровым коммуникациям, что позволило повысить ёмкость и безопасность. Повысилось количество абонентов и стало невозможно при помощи аудиоприёмника подслушать, о чём люди говорят по телефону. 

Сеть третьего поколения научилась нормально передавать интернет. Без 3G не было бы iPhone с его приложениями. 4G изначально задумывалась для интернета, а не для голоса. До сих пор во многих сетях 4G ты не можешь поговорить голосом. С этим помогает LTE — конкретная реализация голосовой связи, которая стала доминирующей.

В 2019 году начали появляться самые первые 5G — это попытка улучшить 4G, подстроить под промышленные юзкейсы. 

Первый юзкейс Massive IoT — условно, 10 тысяч устройств на квадратный километр. Используется на заводе, который обвешан датчиками. Второй юзкейс — Ultra Reliable Low Latency Communications. Это управление робототехникой, телемедицина, удалённое управление поездами, гейминг. Третье — это то, что называется Mobile Broadband, более быстрая передача данных.

Как родилась идея для стартапа

Люди на какой-нибудь шахте либо на нефтяной вышке тоже хотят говорить друг с другом по сотовому или, что ещё сложнее, звонить домой. Им нужно дать для этого инструмент. Одна базовая станция на какой-нибудь нефтяной вышке для монстра типа Nokia или Ericsson вообще не важна. Но для небольшой компании, если посчитать, это интересный бизнес-кейс.

Мы работали с легитимными сотовыми операторами. У них есть частоты, но есть проблема с тем, что на оборудовании крупных вендоров им невыгодно идти в деревню. Чтобы сделать связь в таких удалённых регионах, я продавал решение — оборудование и софт. Физически это выглядит как ребристая коробочка около 10 кг размером с небольшой рюкзак. Я её как раз в рюкзаке с собой и таскал на презентации. 

Внутри такой базовой станции компьютер и радиокомпоненты. Стоит разъём под большую внешнюю антенну, которую покупаешь отдельно. Антенны бывают разные. Ты выбираешь нужную под ландшафт и местность и затем прикручиваешь к вышке. Дальше прикручиваешь базовую станцию и соединяешь толстым радиокабелем с антенной.

В стандартной африканской деревне вышки с разумными антеннами покрывают радиус 5–7 километров. Это размер небольшого города или деревни. К такой базовой станции можно подключить дешёвую Nokia или даже iPhone.

Почему стартап закрылся

Мы не выдержали гонку с более обеспеченными стартапами. Сначала были богатые TIER 1 и несколько небольших компаний по всему миру. Мы все друг друга знали. С одной стороны, мы всегда соревновались, с другой — были против тех мужиков в костюмах от монополистов. 

Потом сработала трамповская война против Китая, которая привела к тому, что начал разваливаться единый телекоммуникационный мир. Индустрия поделилась на национальные анклавы. В Европе остались Ericsson и Nokia. В Штатах появились хорошо профинансированные стартапы. Параллельно такие же процессы начали происходить в Индии. Начали появляться национальные разработчики в Японии и во Вьетнаме.

Мой стартап назывался Fairwaves — «Справедливые волны». Я проработал там практически десять лет. Сейчас мы занимаемся тем же самым, чем занимались раньше, — создаём оборудование для операторов сотовой связи, только теперь не для США, а для России.

В полной версии подкаста

14:00 Как победить интерференцию 

18:00 Почему мегагерцы стоят денег

27:00 Как наследственность в сотовой связи сделала её уязвимой 

33:10 Что означают все эти G

38:00 Почему, когда говоришь по 4G, интернет виснет 

43:42 Как развернуть свою локальную сеть

51:20 Вышка из бамбуковой палки и государственная монополия на связь. Что Саша делал в Мексике 

58:30 Почему Саша закрыл стартап 

«Телефон» перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Телефон (значения).

Для карманного персонального компьютера см. Смартфон.

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Телефон»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Июль 2019) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

А телефон это телекоммуникации устройство который позволяет двум или более пользователям проводить беседа когда они слишком далеко друг от друга, чтобы их можно было услышать напрямую. Телефон преобразует звук, как правило и наиболее эффективно человеческий голос, в электронные сигналы которые передаются через кабели и другие каналы связи с другим телефоном, который воспроизводит звук для принимающего пользователя. Термин происходит от Греческий: τῆλε (tēle, далеко) и φωνή (Телефон, голос), вместе означающие далекий голос. Распространенная краткая форма термина Телефон, который вошел в обиход практически сразу после выдачи первого патента.^[1]

В 1876 г. Александр Грэхем Белл был первым, кто получил Соединенные Штаты патент для устройства, которое производило четко разборчивую репликацию человеческого голоса на втором устройстве.^[2] Этот инструмент был усовершенствован многими другими и быстро стал незаменимым в бизнес, правительство, И в домохозяйства.

Важнейшими элементами телефона являются микрофон (передатчик) говорить и наушники (приемник), который воспроизводит голос в удаленном месте.^[3] Кроме того, большинство телефонов содержат звонящий к объявить входящий телефонный звонок и набор номера или клавиатура для ввода номер телефона при звонке на другой телефон. Приемник и передатчик обычно встроены в трубка который во время разговора подносится к уху и рту. Диск может быть расположен либо на трубке, либо на базовом блоке, к которому она подключена. Передатчик преобразует звуковые волны к электрические сигналы которые отправляются через телефонную сеть на принимающий телефон, который преобразует сигналы в слышимый звук в приемнике или иногда в громкоговоритель. Телефоны есть дуплекс устройства, что означает, что они разрешают передачу в обоих направлениях одновременно.

Первые телефоны были напрямую подключены друг к другу от офиса или места жительства одного клиента до местоположения другого клиента. Будучи непрактичными, кроме нескольких клиентов, эти системы были быстро заменены централизованно расположенными вручную. распределительные щиты. Эти биржи вскоре были соединены вместе, в конечном итоге сформировав автоматизированный всемирный телефонная сеть общего пользования. Для большей мобильности в середине 20 века были разработаны различные радиосистемы для передачи между мобильными станциями на кораблях и автомобилях. Портативный мобильные телефоны были введены для персонального обслуживания, начиная с 1973 года. В последующие десятилетия их аналоговая сотовая система превратилась в цифровые сети с большими возможностями и меньшей стоимостью.

Конвергенция дала возможность большинству современных сотовых телефонов выходить далеко за рамки простого голосового общения. Большинство из них смартфоны, интегрируя всю мобильную связь и многие вычислительные потребности.

Основные принципы

Традиционный стационарный телефонная система, также известная как старая добрая телефонная служба (POTS), обычно передает как управляющие, так и аудиосигналы на одном витая пара (C на схеме) изолированных проводов, телефонной линии. Аппаратура управления и сигнализации состоит из трех компонентов: звонка, рычажного переключателя и циферблата. Звонок или звуковой сигнал, свет или другое устройство (A7) предупреждает пользователя о входящих вызовах. Выключатель сигнализирует центральному офису о том, что пользователь снял трубку, чтобы ответить на звонок или инициировать звонок. Набор, если он есть, используется абонентом для передачи телефонного номера в центральный офис при инициировании вызова. До 1960-х годов на циферблатах почти исключительно использовались вращающийся технология, которая была заменена двухтональная многочастотная сигнализация (DTMF) с кнопочные телефоны (A4).

Основная статья расходов на услуги проводной телефонной связи — это установка внешней проводной связи. Телефоны передают как входящие, так и исходящие речевые сигналы по одной паре проводов. Линия витой пары отклоняет электромагнитная интерференция (EMI) и перекрестные помехи лучше одиночного провода или нескрученной пары. Сильный исходящий речевой сигнал от микрофона (передатчика) не перекрывает более слабый входящий сигнал динамика (приемника) с самопрослушивание потому что гибридная катушка (A3) и другие компоненты компенсируют дисбаланс. Распределительная коробка (B) улавливает молнию (B2) и регулирует сопротивление линии (B1), чтобы максимизировать мощность сигнала для всей длины линии. В телефонах предусмотрена аналогичная регулировка длины внутренней линии (A8). Напряжение в линии отрицательное по сравнению с землей, чтобы уменьшить гальваническая коррозия. Отрицательное напряжение притягивает к проводам положительные ионы металлов.

Подробности операции

Стационарный телефон содержит рычаг (A4) и устройство оповещения, обычно звонок (A7), которое остается подключенным к телефонной линии всякий раз, когда телефон «на крючке «(т. е. переключатель (A4) разомкнут), и другие компоненты, которые подключены, когда телефон»с крючка «. Компоненты при снятой трубке включают передатчик (микрофон, A2), приемник (динамик, A1) и другие схемы для набора номера, фильтрации (A3) и усиления.

Сделайте телефонный звонок, вызывающая сторона поднимает трубку телефона, тем самым приводя в действие рычаг, закрывающий рычажный переключатель (A4). Это приводит в действие телефон, подключая передающий гибридный трансформатор, а также передатчик (микрофон) и приемник (динамик) к линии. В этом состоянии телефонная цепь имеет низкое сопротивление, обычно более 300 Ом. Ом, что вызывает поток постоянный ток (DC) в линии (C) от телефонной станции. АТС обнаруживает этот ток, подключает схему приемника цифр к линии и отправляет гудок для обозначения своей готовности. На современном кнопочный телефон, вызывающий абонент нажимает цифровые клавиши, чтобы отправить телефонный номер пункта назначения, вызванная партия. Клавиши управляют схемой тон-генератора (не показана), которая посылает DTMF тонов на обмен. А дисковый телефон использует импульсный набор, посылая электрические импульсы, которые АТС считает для декодирования каждой цифры телефонного номера. Если линия вызываемой стороны доступна, оконечная станция применяет прерывистый переменный ток (AC) сигнал вызова от 40 до 90 вольт, чтобы предупредить вызываемую сторону о входящем вызове. Однако, если линия вызываемой стороны используется, обмен возвращает сигнал занято вызывающему абоненту. Если линия вызываемого абонента используется, но подписывается на ожидание вызова службы, коммутатор отправляет прерывистый звуковой сигнал вызываемой стороне, чтобы указать на другой вызов.

Электромеханический звонок телефона (A7) подключается к линии через конденсатор (A6), который блокирует постоянный ток и пропускает переменный ток вызывной мощности. Телефон не потребляет ток, когда он положен на трубку, в то время как на линию постоянно подается постоянное напряжение. Схема обмена (D2) может передавать переменный ток по линии, чтобы активировать звонок и объявить о входящем вызове. В зонах ручного обмена услугами до того, как была установлена ​​услуга набора номера, телефоны включались вручную. генераторы магнето для создания вызывного напряжения обратно на коммутатор или любой другой телефон на той же линии. Когда стационарный телефон неактивен (положена трубка), схема на телефонной станции определяет отсутствие постоянного тока, чтобы указать, что линия не используется.^[4] Когда сторона инициирует вызов по этой линии, АТС отправляет сигнал вызова. Когда вызываемая сторона поднимает трубку, она приводит в действие двухконтурный рычаг (не показан), который может одновременно отсоединять устройство оповещения и подключать аудиосхему к линии. Это, в свою очередь, пропускает через линию постоянный ток, подтверждая, что вызываемый телефон теперь активен. Схема АТС отключает сигнал вызова, и оба телефона теперь активны и подключены через АТС. Теперь стороны могут разговаривать, пока оба телефона не снимают трубку. Когда абонент вешает трубку, кладя трубку обратно на подставку или крючок, постоянный ток в этой линии прекращается, сигнализируя коммутатору о прекращении вызова.

Звонки сторонним абонентам за пределами местной АТС переносятся хобот линии, которые устанавливают связи между биржами. В современных телефонных сетях опто-волоконный кабель и цифровая технология часто используются в таких соединениях. Спутниковые технологии может использоваться для связи на очень большие расстояния.

В большинстве стационарных телефонов передатчик и приемник (микрофон и динамик) расположены в трубке, хотя и в громкая связь эти компоненты могут располагаться в основании или в отдельном корпусе. Микрофон (A2), питаемый от линии, вырабатывает модулированный электрический ток, который изменяет его частота и амплитуда в ответ на звук волны прибывают на его диафрагма. Результирующий ток передается по телефонной линии на местную АТС, а затем на другой телефон (через местную АТС или через большую сеть), где он проходит через катушка приемника (A3). Переменный ток в катушке вызывает соответствующее движение диафрагмы приемника, воспроизводя исходные звуковые волны, присутствующие в передатчике.

Наряду с микрофоном и динамиком встроена дополнительная схема, чтобы входящий сигнал динамика и исходящий сигнал микрофона не мешали друг другу. Это достигается за счет гибридная катушка (A3). Входящий аудиосигнал проходит через резистор (A8) и первичную обмотку катушки (A3), которая передает его в динамик (A1). Поскольку токопровод A8 — A3 имеет гораздо более низкий импеданс, чем микрофон (A2), практически весь входящий сигнал проходит через него и не попадает в микрофон.

В то же время постоянное напряжение на линии вызывает постоянный ток, который разделяется между ветвью резисторной катушки (A8-A3) и ветвью микрофонной катушки (A2-A3). Постоянный ток через ветвь резистор-катушка не влияет на входящий аудиосигнал. Но постоянный ток, проходящий через микрофон, превращается в переменный (в ответ на звуки голоса), который затем проходит только через верхнюю ветвь первичной обмотки катушки (A3), которая имеет гораздо меньше витков, чем нижняя первичная обмотка. Это приводит к тому, что небольшая часть выходного сигнала микрофона возвращается в динамик, а остальная часть переменного тока выходит через телефонную линию.

А трубка обходчика это телефон, предназначенный для тестирования телефонной сети, который может быть подключен непосредственно к воздушным линиям и другим компонентам инфраструктуры.

История

До появления электрического телефона термин «телефон» применялся к другим изобретениям, и не все ранние исследователи электрического устройства называли его «телефоном». Возможно, самым ранним использованием этого слова для обозначения системы связи было телефон создан Готфридом Хутом в 1796 году. Хут предложил альтернативу оптический телеграф из Клод Шаппе в котором операторы сигнальных вышек кричали друг другу с помощью того, что он называл «говорящими трубками», но теперь их называли гигантскими мегафоны.^[6] Устройство связи для парусных судов под названием «телефон» было изобретено капитаном Джоном Тейлором в 1844 году. воздушные рожки для связи с судами в туманную погоду.^[7][8]

Иоганн Филипп Рейс использовал термин в отношении своего изобретения, широко известного как Телефон Рейса, в с. 1860. Его устройство кажется первым устройством, основанным на преобразовании звука в электрические импульсы. Период, термин телефон был принят в лексику многих языков. Это получено из Греческий: τῆλε, tēle, «далеко» и φωνή, Телефон, «голос», что вместе означает «далекий голос».

Кредит на изобретение электрического телефона часто оспаривается. Как и в случае с другими влиятельными изобретения Такие как радио, телевидение, то лампочка, а компьютер, несколько изобретателей начали экспериментальные работы передача голоса по проводам и улучшали идеи друг друга. Время от времени по-прежнему возникают новые споры по этому поводу. Шарль Бурсель, Антонио Меуччи, Иоганн Филипп Рейс, Александр Грэхем Белл, и Элиша Грей, среди прочего, всем приписывают изобретение телефона.^[9][4]

Александр Грэм Белл первым получил патент на электрический телефон от Ведомство США по патентам и товарным знакам (USPTO) в марте 1876 г.^[10] До патента Белла телефон передавал звук так же, как и телеграф. В этом методе использовались вибрации и схемы для отправки электрических импульсов, но отсутствовали ключевые функции. Белл обнаружил, что этот метод воспроизводит звук через прерывистый ток, но для того, чтобы телефон работал, флуктуирующий ток воспроизводил звуки лучше всего. Колеблющиеся токи стали основой рабочего телефона, на основании которого Белл получил патент.^[11] Этот первый патент Белла был главный патент телефона, из которого вытекали другие патенты на электрические телефонные устройства и функции.^[12] Патенты Bell были признаны победителями в судебном и коммерческом отношении.

В 1876 году, вскоре после подачи заявки Белла на патент, венгерский инженер Тивадар Пушкаш предложил телефонный коммутатор, который позволил сформировать телефонные станции, и в конечном итоге сети.^[13]

В Соединенном Королевстве воздуходувка используется как жаргонный термин для обозначения телефона. Термин произошел от военно-морского сленга для обозначения говорящая трубка.^[14] В США несколько устаревший сленговый термин относится к телефону как к «рогу», например, «я не мог поймать его на гудок» или «я сейчас отключусь». ^[15]

Хронология раннего развития

• 1844: Иннокенцо Манцетти впервые высказал идею «говорящего телеграфа» или телефона. Использование прозвищ «говорящий телеграф» и «звуковой телеграф» в конечном итоге будет заменено более новым, отличным названием «телефон».
• 26 августа 1854 г .: Шарль Бурсель опубликовал статью в журнале L’Illustration (Париж): «Transmission électrique de la parole» (электрическая передача речи), описывающая телефонный передатчик «перекидного» типа, позже созданный Иоганном Рейсом.
• 26 октября 1861 г .: Иоганн Филипп Рейс (1834–1874) публично продемонстрировал Телефон Рейса перед Физическим обществом Франкфурта.^[4] Телефон Рейса не ограничивался музыкальными звуками. Рейс также использовал свой телефон, чтобы передать фразу «Das Pferd frisst keinen Gurkensalat» («Лошадь не ест салат из огурцов»).
• 22 августа 1865 г. в La Feuille d’Aoste сообщалось: «Ходят слухи, что английские техники, которым г-н Манцетти проиллюстрировал свой метод передачи устных слов по телеграфному проводу, намереваясь применить это изобретение в Англии на нескольких частных телеграфных линиях «. Однако телефоны не будут демонстрироваться там до 1876 года с набором телефонов от Bell.
• 28 декабря 1871 г .: Антонио Меуччи файлы патентная оговорка № 3335 в Патентном ведомстве США под названием «Звуковой телеграф», описывающий голосовую связь между двумя людьми по проводам. «Патентная оговорка» не была изобретением патент арбитражное решение, но только непроверенное уведомление, поданное физическим лицом о том, что он или она намеревается подать обычную патентную заявку в будущем.
• 1874: Меуччи, продливший предупреждение на два года, не возобновляет его снова, и предупреждение теряет силу.
• 6 апреля 1875 г. Выдается патент США № 161739 «Передатчики и приемники для электрических телеграфов». В цепях отключения используются несколько вибрирующих стальных язычков.
• 11 февраля 1876 года: Элиша Грей изобретает жидкостный передатчик для использования с телефоном, но не создает его.
• 14 февраля 1876 г .: Грей подает патентная оговорка для передачи человеческого голоса по телеграфной сети.
• 14 февраля 1876 г .: Александр Грэхем Белл подает заявку на патент «Усовершенствования в телеграфии» для электромагнитных телефонов, использующих то, что сейчас называется амплитудной модуляцией (колебательный ток и напряжение), но которую он назвал «волнообразным током».
• 19 февраля 1876 г .: Патентное ведомство США уведомляет Грея о вмешательстве между его оговоркой и заявкой Белла на патент. Грей решает отказаться от своего предостережения.
• 7 марта 1876 года: патент США 174 465 «Усовершенствование телеграфии» Белла выдан, охватывающий «метод и устройство для передачи вокальных или других звуков телеграфно … путем создания электрических волн, похожих по форме на колебания воздуха, сопровождающие указанные вокал или другой звук «.
• 10 марта 1876 года: первая успешная телефонная передача четкой речи с использованием жидкостного передатчика, когда Белл сказал в свое устройство: «Мистер Ватсон, идите сюда, я хочу вас видеть». и Ватсон отчетливо слышал каждое слово.
• 30 января 1877 г .: Патент США 186,787 выдан Беллу на электромагнитный телефон с постоянными магнитами, железными диафрагмами и звонком.
• 27 апреля 1877 года: Эдисон подает заявку на патент на передатчик из углерода (графита). Патент 474,230 был выдан 3 мая 1892 года после 15-летней задержки из-за судебного разбирательства. Эдисон получил патент 222390 на передатчик гранул углерода в 1879 году.

Ранние коммерческие инструменты

Ранние телефоны были технически разнообразны. Некоторые использовали водяной микрофон, у некоторых была металлическая диафрагма, которая индуцировала ток в электромагните, намотанном вокруг постоянного магнита, а некоторые были динамичный — их диафрагма приводила в движение катушку с проволокой в ​​поле постоянного магнита или катушка вибрировала диафрагму. Звуковые динамические варианты выжили в небольшом количестве в течение 20-го века в военных и морских приложениях, где их способность создавать собственную электрическую энергию имела решающее значение. Однако большинство из них использовали Edison / Berliner углеродный передатчик, который был намного громче, чем другие, хотя и требовал индукционная катушка который был согласование импеданса трансформатор, чтобы он был совместим с полным сопротивлением линии. Патенты Эдисона сохранили монополию Bell жизнеспособной в 20-м веке, когда сеть была важнее инструмента.

Ранние телефоны питались локально, используя либо динамический передатчик, либо питание передатчика от местной батареи. Одна из работ внешний завод Персонал должен был периодически посещать каждый телефон для проверки батареи. В течение 20 века телефоны, питаемые от телефонной станции по тем же проводам, по которым передаются голосовые сигналы, стали обычным явлением.

Ранние телефоны использовали один провод для абонентской линии, с возврат земли используется для завершения схемы (как используется в телеграфы ). Самые ранние динамические телефоны также имели только один порт, открывающийся для звука, и пользователь поочередно слушал и говорил (или, скорее, кричал) в одно и то же отверстие. Иногда приборы работали парами на каждом конце, что делало разговор более удобным, но и более дорогим.

Сначала преимущества телефонной станции не использовались. Вместо этого телефоны сдавались в аренду парам подписчик, которые должны были договориться с подрядчиком по телеграфу о строительстве линии между ними, например, между домом и магазином. Пользователи, которым нужна была возможность разговаривать в нескольких разных местах, должны были получить и настроить три или четыре пары телефонов. Вестерн Юнион, уже использующая телеграфные станции, быстро распространила этот принцип на свои телефоны в Нью-Йорк и Сан-Франциско, и Белл не замедлил оценить потенциал.

Сигнализация началось достаточно примитивно. Пользователь предупредил другой конец или обмен оператор, к свист в передатчик. Операция обмена вскоре привела к тому, что телефоны были оснащены звонком в коробка звонка, сначала работали по второму проводу, а затем по тому же проводу, но с конденсатором (конденсатор ) последовательно с катушкой звонка, чтобы AC сигнал звонка, все еще блокируя ОКРУГ КОЛУМБИЯ (держа телефон «на крючке «). Телефоны, подключенные к самому раннему Переключатель Строуджера автоматические обменники имели семь проводов, один для рубильник, по одному для каждого телеграфный ключ, один для звонка, один для нажать кнопку и два для разговора. Большие настенные телефоны в начале 20-го века обычно включали в себя звонок и отдельные колокольчики количество настольных телефонов пришло в упадок в середине века.

Сельские и другие телефоны, которые не использовались в общей замене батарей, имели магнето генератор с ручным приводом для генерации переменного сигнала высокого напряжения для звонка на другие телефоны на линии и для предупреждения оператора. Некоторые местные фермерские сообщества, не подключенные к основным сетям, создали телефонные линии с колючей проволокой которые использовали существующую систему полевых заграждений для передачи сигнала.

В 1890-х годах был представлен новый телефон меньшего размера, состоящий из трех частей. Передатчик стоял на подставке, известной как «подсвечник «за его форму. Когда приемник не использовался, он подвешивался на крюке с переключателем в нем, известным как» рычаг переключения «. Предыдущие телефоны требовали, чтобы пользователь использовал отдельный переключатель для подключения голоса или звонка. новый тип, пользователь с меньшей вероятностью оставил телефон «не на крючке». В телефонах, подключенных к магнитообменникам, звонок, индукционная катушка, батарея и магнето находились в отдельной коробке звонка или «коробка звонка «.^[16] В телефонах, подключенных к обычным аккумуляторным коммутаторам, блок звонка устанавливался под столом или в другом труднодоступном месте, так как для него не требовалась батарея или магнето.

В то время также использовались конструкции люльки с ручкой с прикрепленным приемником и передатчиком, теперь называемой трубка, отдельно от основания люльки, в которой находился кривошип магнето и другие детали. Они были крупнее «подсвечника» и популярнее.

Недостатки однопроводной работы, такие как перекрестные помехи и гул от ближайших проводов питания переменного тока уже привели к использованию витых пар, а для междугородных телефонов четырехпроводные схемы. Пользователи в начале 20 века не размещали междугородние звонки со своих телефонов, но договорились о встрече по специальной звукоизолированной междугородней телефонная будка меблирована по последнему слову техники.

То, что оказалось самым популярным и долговечным физическим стилем телефона, было представлено в начале 20-го века, в том числе Bell’s 202-типа письменный набор. Передатчик из угольных гранул и электромагнитный приемник были объединены в одну формованную пластиковую ручку, которая, когда не использовалась, помещалась в подставку в базовом блоке. Принципиальная схема модели 202 показывает прямое подключение передатчика к линии, в то время как приемник имеет индуктивную связь. В конфигурациях с локальной батареей, когда локальный контур был слишком длинным, чтобы обеспечить достаточный ток от коммутатора, передатчик питался от местной батареи и был индуктивно связан, в то время как приемник был включен в локальный контур.^[17] Трансформатор связи и звонок были смонтированы в отдельном корпусе, называемом абонентским комплектом. Циферблатный переключатель на базе прерывал ток в линии, многократно, но очень кратковременно отключая линию от 1 до 10 раз для каждой цифры, а рычажный переключатель (в центре принципиальной схемы) отсоединял линию и батарею передатчика, пока трубка была на люльке.

В 1930-х годах были разработаны телефонные аппараты, в которых звонок и индукционная катушка сочетались с настольным гарнитуром, что позволило избежать отдельной коробки для звонка. В поворотный циферблат Став обычным явлением в 1930-х годах во многих областях, предоставлял возможность обслуживания по телефону, но некоторые магнито-системы оставались даже в 1960-х. После Второй мировой войны телефонные сети быстро расширились, и появились более эффективные телефонные аппараты, такие как телефон модель 500 в Соединенных Штатах были разработаны, что позволило создать более крупные локальные сети, сосредоточенные вокруг центральных офисов. Прорывной новой технологией стало введение тональной сигнализации с использованием кнопочные телефоны к Американская телефонная и телеграфная компания (AT&T) в 1963 году.

• 

  Ericsson DBH 1001 (ок. 1931 г.), первый комбинированный телефон с корпусом из бакелита и трубкой.

• 

Цифровые телефоны и передача голоса по IP

Изобретение транзистор в 1947 году в течение следующих нескольких десятилетий кардинально изменились технологии, используемые в телефонных системах и сетях дальней связи. Наряду с развитием сохраненное управление программой за электронные системы коммутации, и новые технологии передачи, такие как импульсно-кодовая модуляция (PCM), телефония постепенно эволюционировал к цифровая телефония, что улучшило емкость, качество и стоимость сети.^[18]

Развитие методов передачи цифровых данных позволило оцифровывать голос и передавать его в виде данных в реальном времени через компьютерная сеть и Интернет, дав начало области телефонии на основе протокола Интернет (IP), также известной как передача голоса по интернет-протоколу (VoIP), термин, который незабываемо отражает методологию. VoIP оказался прорывные технологии это быстро заменяет инфраструктуру традиционной телефонной сети.

К январю 2005 г. до 10% телефонных абонентов в Япония и Южная Корея перешел на эту цифровую телефонную службу. Январь 2005 г. Newsweek В статье говорилось, что Интернет-телефония может стать «следующим большим достижением».^[19] Технология породила новую отрасль, в которую входят многие компании VoIP, предлагающие услуги потребители и предприятия.

В IP-телефонии используются высокоскоростные Интернет-соединения и специализированное оборудование в помещениях клиентов для передачи телефонных звонков через Интернет или любую современную частную сеть передачи данных. Оборудование заказчика может быть аналоговый телефонный адаптер (ATA), который преобразует сигналы обычного аналогового телефона в IP-сообщения с коммутацией пакетов. IP телефоны объединить эти функции в автономном устройстве и компьютере программный телефон приложения используют микрофон и гарнитуру персонального компьютера.

В то время как традиционные аналоговые телефоны обычно получают питание от центрального офиса по телефонной линии, цифровые телефоны требуют местного источника питания. Цифровая услуга на основе Интернета также требует специальных положений для предоставления местоположения службы экстренной помощи, когда номер телефона экстренной помощи называется.

Мобильная телефония

В 2002 году только 10% населения мира использовали мобильные телефоны а к 2005 году этот процент вырос до 46%.^[20] К концу 2009 года во всем мире насчитывалось почти 6 миллиардов абонентов мобильной и фиксированной связи. В том числе 1,26 млрд абонентов фиксированной связи и 4,6 млрд абонентов мобильной связи.^[21]

Характерные значки и символы

В Unicode система предоставляет различные кодовые точки для графических символов, используемых в обозначении телефонных устройств, услуг или информации для печати, вывески, и другие СМИ.

• U + 2121 ℡ ТЕЛЕФОННЫЙ ЗНАК
• U + 260E ☎ ЧЕРНЫЙ ТЕЛЕФОН
• U + 260F ☏ БЕЛЫЙ ТЕЛЕФОН
• U + 2706 ✆ ЗНАК РАСПОЛОЖЕНИЯ ТЕЛЕФОНА
• U + 2315 ⌕ ТЕЛЕФОННЫЙ РЕКОРДЕР
• U + 01F4DE 📞 ТЕЛЕФОННЫЙ ПРИЕМНИК
• U + 01F4F1 📱 МОБИЛЬНЫЙ ТЕЛЕФОН (HTML📱)
• U + 01F4F4 📴 МОБИЛЬНЫЙ ТЕЛЕФОН ВЫКЛЮЧЕН (HTML📴)
• U + 01F4F5 📵 НЕТ МОБИЛЬНЫХ ТЕЛЕФОНОВ (HTML📵)
• U + 01F57B 🕻 ПРИЕМНИК ЛЕВОЙ РУКИ
• U + 01F57C 🕼 ТЕЛЕФОННЫЙ ПРИЕМНИК СО СТРАНИЦЕЙ
• U + 01F57D 🕽 ПРАВЫЙ ТЕЛЕФОННЫЙ ПРИЕМНИК
• U + 01F57E 🕾 БЕЛЫЙ СЕНСОРНЫЙ ТЕЛЕФОН (HTML🕾)
• U + 01F57F 🕿 ЧЕРНЫЙ СЕНСОРНЫЙ ТЕЛЕФОН (HTML🕿)
• U + 01F581 🖁 МОБИЛЬНЫЙ ТЕЛЕФОН CLAMSHELL (HTML🖁)

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Брукс, Джон (1976). Телефон: Первые сто лет. HarperCollins.
• Брюс, Роберт В. (1990). Колокол: Александр Грэм Белл и покорение одиночества. Издательство Корнельского университета. ISBN  978-0-8014-9691-2.
• Кассон, Герберт Ньютон. (1910) История телефона онлайн.
• Коу, Льюис (1995). Телефон и несколько его изобретателей: история. Джефферсон, Северная Каролина: McFarland & Co.
• Эвенсон, А. Эдвард (2000). Телефонный патентный заговор 1876 года: Противоречие между Элишей Грей и Александром Беллом. Джефферсон, Северная Каролина: McFarland & Co.
• Фишер, Клод С. (1994) Америка звонит: социальная история телефона до 1940 года (Калифорнийский университет Press, 1994)
• Huurdeman, Антон А. (2003). Всемирная история телекоммуникаций Хобокен: Нью-Джерси: Wiley-IEEE Press.
• Джон, Ричард Р. (2010). Network Nation: изобретение американских телекоммуникаций. Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета.
• Макдугалл, Роберт. Народная сеть: политическая экономия телефона в позолоченный век. Филадельфия: Университет Пенсильвании Press.
• Мюллер, Милтон. (1993) «Универсальная услуга в истории телефона: реконструкция». Телекоммуникационная политика 17.5 (1993): 352–69.
• Тодд, Кеннет П. (1998), Капсульная история системы Bell. Американская телефонная и телеграфная компания (AT&T).

внешняя ссылка

• Ранние данные телефонной отрасли США
• «Телефон». Новая международная энциклопедия. 1905.
• Кемпе, Гарри Роберт; Гарке, Эмиль (1911). «Телефон». Британская энциклопедия. 26 (11-е изд.). С. 547–557.
• Виртуальный музей ранних телефонов
• Телефон, 1877 г.
• Короткометражный фильм «Теперь ты говоришь (1927)» доступен для бесплатного скачивания на Интернет-архив
• Короткометражный фильм «Связь (1928)» доступен для бесплатного скачивания на Интернет-архив
• Короткометражный фильм «Телефонные воспоминания (Часть 1 из 2) (1931)» доступен для бесплатного скачивания на Интернет-архив
• Короткометражный фильм «Телефонные воспоминания (Часть 2 из 2) (1931)» доступен для бесплатного скачивания на Интернет-архив
• Короткометражный фильм «Говорящий далеко (ок. 1935)» доступен для бесплатного скачивания на Интернет-архив
• «174 465 долларов США». pdfpiw.uspto.gov.—Телеграфия (Первый патент Белла на телефон) — Александр Грэм Белл
• 186 787 США —Электротелеграфия (приемник с постоянными магнитами) — Александр Грэм Белл
• 474 230 долларов США —Говорящий телеграф (графитовый передатчик) — Томас Эдисон
• 203 016 долларов США —Говорящий телефон (передатчик с углеродной кнопкой) — Томас Эдисон
• 222 390 США —Углеродный телефон (передатчик углеродных гранул) — Томас Эдисон
• 485 311 США —телефон (сплошной углеродный передатчик) — Энтони К. Уайт (инженер Bell) Эта конструкция использовалась до 1925 года, а установленные телефоны использовались до 1940-х годов.
• 3 449 750 долларов США —Устройство дуплексной радиосвязи и сигнализации-ГРАММ. Х. Свейгерт
• 3,663,762 долларов США —Система сотовой мобильной связи—Амос Эдвард Джоэл (Bell Labs)
• 3 906 166 США —Радиотелефонная система (DynaTAC сотовый телефон ) —Martin Cooper et al. (Motorola)