电话发明时间(贝尔电话发明时间)

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█萌芽时期:现代传播的诞生

公元前600年左右，古希腊哲学家泰勒斯游手好闲，用他的琥珀棍摩擦一只小猫。搓着搓着，他发现琥珀棍吸起了小猫的毛。

现在我们都知道这是因为静电。但是，当时的人(包括泰勒斯)并不知道。

泰勒斯认为这和磁铁的原理是一样的，他把这种未知的神秘力量称为“电”。

事实上，人类文明对“电”的记录可以追溯到更早的时代。在公元前2750年的古埃及书籍中，人们记录了一种叫做电鱼的生物(其实就是电鳐)。这些鱼被称为“尼罗河的雷电使者”。

古埃及人和古希腊人都没有想到，这种“电”在几千年后彻底改变了人类的命运。

1600年，英国女王伊丽莎白一世的医生威廉·威廉·吉尔伯特用拉丁语“电”来描述某些物质相互摩擦时产生的力。他还写了一本著名的书——《论磁性》。在书中，他认为电需要摩擦力，而磁铁不需要，所以电和磁是两回事。

这个概念延续了很多年，人们一直把电和磁作为不相关的学科分开研究。

后来，越来越多的人开始研究电学，并取得了良好的进展。最伟大的发现之一是本杰明·富兰克林的风筝实验。

风筝实验——富兰克林用一根线把带钥匙的风筝放在云端。闪电击中了钥匙，富兰克林的手沿着电线感觉到了。

1820年，丹麦人汉斯·奥斯特(hans oersted)发现了电流的磁效应，重新建立了电与磁的联系。

1821年，英国人迈克尔·法拉第发明了电动机。十年后的1831年，他发现了电磁感应定律，并制成了世界上第一台能够产生连续电流的发电机。

法拉第

伟大的时代，伟大的发明不断诞生。

1837年，美国人莫尔斯发明了莫尔斯电码和有线电报。

莫尔斯和他的电报

电报的出现具有划时代的意义——它赋予人类一种全新的信息传递方式，是“看不见的”、“摸不着的”、“听不见的”，完全不同于以往的书信、旗语、号角、篝火。

1865年，英国人詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出麦克斯韦方程组，建立了经典电动力学，预言了电磁波的存在。

1876年，美国人亚历山大·贝尔申请了电话专利，成为电话之父。虽然电话的真正父亲应该是安东尼奥·穆齐，但他太穷了，无法申请专利，这导致他被贝尔选中。

1888年，德国人海因里希·鲁道夫·赫兹通过实验证明了电磁波的存在。至此，经典电磁理论大厦正式建成。

1896年，意大利人古列尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi)实现了人类历史上第一次无线电通信，通信距离达到30米(次年达到2英里)。

无线电之父——古列尔莫·马可尼

从此，人类正式开启了无线通信时代的大门。

█蛰伏期:等待，耐心等待。

之后的很长一段时间，有线通信和无线通信都在各自的轨道上发展，互不接近。

我们先来看看有线通信。

电话发明后，人们的声音可以通过电线传输。其实就是声信号转换成电信号，电信号通过导线传播，最后电信号转换成回波信号。对于通信网络来说，要解决的主要问题是如何铺设和连接这些电线。

刚开始是手动开关连接。

操作员和手动开关

随着用户的增加，电话网络变得越来越大。电话线的数量从几百根变成了几千根，几万根。

19世纪晚期的电线杆，上面有成千上万的电话线。

在这种情况下，显然手动开关已经不能满足需求。除了难以承受的工作量，出错率也很高。

1891年，一个叫史端乔的殡仪馆老板因为手动开关吃了大亏。

阿尔蒙·布朗·史端乔

他发现打到他店里的业务电话总是会被接线员转到另一家殡仪馆。后来才知道，当地经营者是殡仪馆老板的表弟。于是，他非常生气，发誓要发明一种不需要手动操作的开关。

结果他真的做到了。

他在自己的车库里制造了世界上第一台步进式电话交换机。

为了纪念他，这个开关也被称为“史端乔开关”。

这是一个带有机械工业时代烙印的机械开关。虽然代替了人工，但还是有很多缺点，比如滑动接触，可靠性差，容易损坏，动作慢，结构复杂，体积大等等。

1919年，瑞典工程师贝塔兰和帕尔姆格伦共同发明了一种“纵横连接器”的新型选择器，并为其申请了专利。

纵横连接器

这种连接器将过去的滑动式改为点接触式，减少了磨损，延长了使用寿命。

在“纵横制连接器”的基础上，1926年，世界上第一台大型纵横制自动电话交换机在瑞典松兹瓦尔投入使用。1938年，美国开通了第一号纵横制自动电话交换系统。然后，法国、日本等国家相继生产和使用了这种系统。

从此，人类正式进入纵横制交换机时代。到20世纪50年代，纵横制交换系统已经非常成熟和完善。

纵横开关

“纵横制”和“阶梯制”是通过电磁机械作用连接的，所以都属于“机电式自动电话交换机”。

机械毕竟是机械，效率低，容量小，故障率高，很难满足人类日益增长的通信需求。因此，人们期待一种全新的交换处理方式出现。

1947年12月，贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组发明了晶体管。

世界上第一个晶体管

晶体管的诞生掀起了微电子革命的浪潮，也吹响了后来集成电路诞生的号角。

随着半导体技术和电子技术的飞速发展，人们开始考虑将电子技术引入电话交换机。

当时电子元器件性能达不到要求，于是出现了电子与传统机械相结合的开关技术，被称为“半电子开关”和“准电子开关”。

后来微电子技术和数字电路技术进一步发展成熟，终于出现了“全电子开关”。

1965年，贝尔成功生产出世界上第一台商用存储程序控制交换机(即“程控交换机”)，型号为1号ESS(电子交换系统)。

1号ESS程控交换机

1970年，法国在拉尼翁开通了世界上第一个程控数字交换系统E10，标志着人类数字交换新时代的开始。

程控交换的实质是由电子计算机控制的交换。

NEC程控交换机

它采用预先编制的程序控制开关的开关动作，具有明显的优点:开关速度快、功能多、效率高、声音清晰、质量可靠、容量大。

在进入80年代之前，我们就此打住。让我们回顾一下无线通信的发展。

马可尼发明无线电报后的很长一段时间，无线通信处于单向通信(单工通信)状态。

单工通信，仅单向通信

也就是说，发送方发出信息，接收方接收，是一对多的方式。任何人都可以接收到发送者发出的无线电波，只有掌握密码本的人才能解密无线电波的内容。

如果是未加密的明文波，那么任何人都可以知道消息的内容。

广播就是这样一种“一对多”的单工工作模式。收音机出现后，在一定程度上取代了报纸，成为人们(富人)获取新闻的最快捷方式。

世界上第一个广播电台

它是高科技战争的催化剂，通信技术也是。

二战期间，摩托罗拉公司(成立于1928年)研制出一种跨时代产品——SCR-300军用对讲机，实现了远距离无线通信，通信距离达12.9公里。

SCR-300采用调频技术，具有一定的抗干扰能力，信号质量稳定，但重量不轻(16kg)，需要专门的通信兵携带，也可以安装在汽车或飞机上。

1946年，贝尔实验室制造了世界上第一部基于战场对讲机的所谓“移动通信电话”。然而，虽然它被称为手机，但它体积庞大，研究人员只能将其放在实验室的架子上，很快就会被遗忘。

此后的通信技术和之前有线通信遇到的一样，受限于电子元器件的技术瓶颈，一直没有大的突破。

同样，随着半导体技术的逐渐成熟，无线通信设备开始有了快速发展的基础。

1958年，苏联工程师列昂尼德·库普里扬·诺维奇发明了лк-1手机。这款手机只有安装在汽车上才能使用。

列昂尼德·库普里扬·诺维奇正在测试лк-1便携式手机(来源:苏联杂志зарулем，1957年第12期)。

20世纪60年代，以摩托罗拉和美国电话电报公司为代表的科技公司又开始对开发手机感兴趣。

进入70年代，终于迎来了无线通信技术的大爆发。

1973年4月的一天，一个人站在纽约街头，拿出一个大概两块砖大小的设备，对着它说话。他兴奋得手舞足蹈，吸引了路人的目光。

这个人就是手机的发明者马丁·库珀。他是摩托罗拉的一名工程师。

马丁·库珀和他的手机发明

世界上第一个移动电话是打给在贝尔实验室工作的马丁·库珀的对手的。当时对方也在研发手机，但一直没有成功。库珀后来回忆说，“我给他打电话说，‘乔，我在用便携式手机跟你说话。’我听到电话那头‘咬牙切齿’的声音——尽管他一直保持着相当的礼貌。"

马丁·库珀发明的手机是世界上第一部真正的手机，可以单人携带，可以在移动中通话。

手机的发明，标志着人类已经敲开了全民通信时代的大门，无线通信开始赶超有线通信。

█爆发期:从1G到4G，移动通信崛起

移动通信的开端自然被称为1G时代。摩托罗拉主导了1G时代。1G时代的标志是砖头一样的手机。

1980年后，手机逐渐走进人们的生活。人们开始用它进行远距离交流。

1G采用模拟通信技术，保密性差，容量低，通话质量差，信号不稳定。

20世纪80年代后期，随着大规模集成电路、微处理器和数字信号技术的成熟，人们开始研究模拟通信向数字通信的过渡。

于是，很快，我们迎来了2G时代。

这是第二代数字移动通信技术的首次亮相。

当初欧洲为了摆脱1G时代通信标准被美国垄断的局面，打算自己建立一个通信标准。于是，1982年，欧洲邮电管理委员会成立了“移动专家组”，专门负责通信标准的研究。

这个“移动专家组”的法文缩写是groupesécial Mobile，这个缩写的意思后来改成了“全球移动通信系统”，也就是著名的GSM。

1G的技术核心是FDMA(频分多址)。顾名思义，不同的用户使用不同的频率信道来实现通信。

2G GSM TDMA(时分多址)的核心。其特点是一个频道平均分配给八个呼叫者，一次只能有一个人发言，每个人轮流使用1/8的频道时间。

出人意料的是，美国的高通公司提出了第三种系统，即CDMA。

CDMA的核心是码分多址。与GSM相比，CDMA具有更大的容量、更好的抗干扰性和更高的安全性。

但CDMA起步较晚，GSM已经占据了全球大部分市场份额，形成了事实上的全球主流标准。再加上使用高通的CDMA，需要支付巨额的专利授权费。所以虽然属于2G标准，但是CDMA的影响力和市场规模是无法和GSM相比的。

高通总部的“专利墙”

在2G兴起之前的这段时间，又发生了一件重要的事情，那就是互联网的爆发。

到了80年代，计算机技术越来越成熟，计算机网络技术也蓬勃发展，相关基础理论逐渐完善，最终诞生了强大的互联网。

互联网兴起后，计算机之间的数据通信需求呈爆炸式增长。

在此之前，人们交流的主要传输内容是语音。现在，人们应该开始考虑如何传输计算机数据信息。这些数据信息是图像、音频、视频和其他文件的载体。

数据消息的传输，也称为“分组交换服务”。相反，电话属于“电路交换业务”。

分组交换业务快速增长的直接后果是对信道容量的巨大影响。

我们前面说过，在20世纪70年代，有线通信发展到了程控交换。程控交换，说白了就是以语音业务为主要用途的电路交换机。承载方式主要是TDM电路(就当是电缆)，不能满足分组交换业务的需求。

于是，以太网和网线被引入。网线是最适合传输IP包消息的传输介质。

左边的E1线(一种铜芯电缆)和右边的网线(双绞线)。

传输介质变了，当然传输设备和交换设备也会变。

因此，在20世纪80年代和90年代，传输设备从PDH/SDH发展到MSTP和PTN。交换设备从程控交换发展到NGN(下一代网络)和软交换。

不懂也没关系，只要记住这期间通信技术的重点发展方向是从模拟到数字，从电路到IP，从语音到多媒体。

现阶段的主要痛点是通信系统容量不足，运营商通信设备价格高。这种高成本也转嫁到了普通用户身上，导致通信产品消费水平高，无法完全普及。

然而，价格坚冰正在不断被打破，越来越多的人开始买得起固定电话和拨号上网。

让我们回到手机和移动通信。

手机到了2G以后，越来越多的用户开始用得起了。用户的需求已经从能够打电话进一步延伸到能够上网。

为了上网冲浪和支持分组数据业务，发展了2.5G，即GPRS，通用分组无线业务。

GPRS的上网速率很低，只有115Kbps，显然不能满足用户的需求。

于是，为了更快的网速，通信厂商开始引入3G技术。

3G的三大标准是欧洲主导的WCDMA，美国主导的CDMA2000，中国推出的TD-SCDMA。

从名字可以看出，这三项技术都与CDMA密切相关，这也让高通赚得盆满钵满。

3G网络的速率相比2.5G有了很大的提升，达到了14.4Mbps(WCDMA理论下行速率)。已经可以满足基本的多媒体业务需求。

与此同时，苹果公司的史蒂夫·乔布斯刚刚推出了iPhone。以iPhone为代表的智能手机彻底改变了我们的生活。

乔布斯和iPhone

再后来，就是4G LTE了。相信大家都很熟悉这个舞台的故事。

从1G到4G，从用户的角度来看，1G出现了移动通话，2G普及了移动通话，2.5G实现了移动上网，3G实现了更快的上网，4G实现了更快的上网，基本满足了所有人的上网需求。

从运营商和移动通信网络本身来看，从1G到4G是模拟到数字，从频分到时分到码分再到融合，从低频到高频，从低速到高速。系统的容量、安全性、稳定性不断提高，成本不断降低。最终，交流从少数人的特权变成了所有人的福祉。

有线通信的发展也是如此。

差点忘了提，还有一个重要的发明大大缓解了通信系统的容量瓶颈，那就是光纤。

1966年，中国科学家高锟创造性地提出光纤可以用于通信，开启了光通信世界的大门。

高锟(1933年11月4日至2018年9月23日)

几十年来，光纤以超高容量、超低成本成为通信系统中不可替代的重要组成部分，也给我们的生活带来了翻天覆地的变化。如果没有光纤，我们不会有这么快的网速，也不会有所谓的移动互联网生活。

到目前为止，由于无数传播者的努力，我们在传播领域取得了良好的成绩。凭借先进的通信技术和发达的通信网络，我们为全球社会经济发展提供了支持。

展望未来的█:通讯路在何方？

人类进步的步伐不会停止，通信技术的发展和进化也不会停止。

现在，我们又一次处于时代的转折点。

表面上看，这是4G和5G的转折点，我们迎来了激动人心的5G时代。

但真正意义上，现在是人联网时代和物联网时代的转折点。我们的目标是万物互联的星辰大海。

未来真的会像想象的那么美好吗？物联网应用会开启第二个黄金时代吗？

没有人知道答案。目前我们能做的就是努力工作，耐心等待。

但是对于眼前的通信技术和网络，我们能努力的方向真的不多。

无线通信的主要方向是wireless 空中接口的带宽。通过5G Massive MIMO增强天线阵、波束形成和更强的编码模式，进一步引流电磁波的潜力。

有线通信方面，光纤似乎已经能够满足带宽需求(目前光纤已经达到Pb/s级别，1Pb=1024Tb)，交换设备的处理能力也不存在技术瓶颈。目前主要的努力方向是如何实现更低的成本、更高的灵活性、可扩展性和安全性，以及如何找到性能、需求和成本的完美平衡。

AI的引入，以及云计算大数据技术的成熟，很可能有助于通信系统的下一步升级，有助于实现上述目标。

总之，电磁学作为现代通信技术的理论基础，已经有130多年的历史了。大师香农先生提出香农公式已经70多年了。在无数记者的接力下，我们已经接近极限了。我相信在不久的将来，伟大的科学家们会冲破穹顶，带来新世界的曙光。

作为一名通讯员，我期待这一天早日到来。

参考资料:

1.移动通信大话-张海军等。

2.通信方式，从微积分到5G》——《杨学志》

3.从1G到5G，回顾移动网络波澜壮阔的进化史——netyou雇佣军。

4.马丁·库珀词条，百度百科