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运输部署案例集/有线电话

来自维基教科书,开放书籍,开放世界

作者:马克·鲍尔斯

有线电话简介

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电话是第一个通过电线传输语音的电气设备。早期电话技术源于电报。这两种设备都使用电脉冲来传输电线上的信号。虽然亚历山大·格雷厄姆·贝尔被认为是在 1876 年发明了电话,但此事仍存在争议。电话在多个方面优于电报。首先,电报只能发送点和划的声响,而电话可以传输语音。其次,电报只能通过一根电线一次传输一个信号,而电话可以使用同一条电线发送多个信号。电话的使用在美国和世界各地迅速普及。

1870 年代和电话的发明竞赛

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电报的使用已十分广泛,并且是当时唯一能够在短时间内将信息传递到长距离的通信方式。电报的功能受到其技术的限制,许多发明家试图改进它。其中一个想法是开发一种利用电气来传输语音的方法。虽然许多人被认为是试图发明电话的人,但最后的竞争归结于亚历山大·格雷厄姆·贝尔和埃利沙·格雷。据说这两个人在同一天去了专利局,但贝尔比格雷早了一个小时到达,并获得了专利。[1]格雷试图起诉贝尔索要专利,但最终败诉。

电话的诞生和发展

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贝尔与一位名叫托马斯·沃森的年轻电工合作。最初,他们致力于改进电报,使其能够通过同一条电线发送多个信号。与沃森合作,他们能够确定不同的音调如何产生不同的电脉冲。1876 年 3 月 10 日,贝尔向隔壁房间的沃森发送了第一条电话信息,他用著名的“来这里,沃森先生,我想见你”这句话。贝尔电话公司成立于 1877 年 7 月,到当年年底,电话服务用户数量已达 3000 人,到第二年中期,用户数量已达 10000 人。第一批电话线建在波士顿,由铁和钢制成。不久之后,铁和钢就被铜线取代。电话服务继续扩展,第一个交换机建于 1878 年,位于康涅狄格州纽黑文。到那时为止,所有电话都使用单线电路,声音质量很差。为了改进这一点,贝尔于 1881 年发明了新的双线电路,该电路还包裹在铅中,以进一步减少噪音。同年,波士顿和塞勒姆之间开通了第一条长途电话服务。

电话的下一个巨大飞跃发生在 1891 年密苏里州堪萨斯城。一位名叫阿尔蒙·斯特劳格的殡仪馆老板对不断等待接线员感到厌烦,并且还担心一些接线员故意将他的客户的电话转接到他的竞争对手那里。为了解决这种情况,斯特劳格发明了第一台自动交换电话。这是现代电话的第一个原型,因为它能够直接拨号到对方,而无需接线员。

1894 年,贝尔的专利终于到期。这使得其他公司能够加入竞争。独立电话公司开始在全国各地出现。许多独立公司出现的区域是规模较小、地处偏远的地区,贝尔对此并不感兴趣。贝尔在 20 世纪初继续快速扩张,到 1915 年,该公司完成了从纽约到旧金山的第一个海岸到海岸的电话通话。扩张以指数级速度增长,直到 20 世纪 30 年代爆发大萧条。电话公司首次出现客户群下降的情况。大萧条结束后,生产迅速恢复,电话即将迎来重大发展。20 世纪 30 年代末,联邦通信委员会也随之成立。至今,FCC 仍然是监管电话公司的机构。

战争和电话的爆炸式增长

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虽然电话服务本身就在全国范围内快速扩展,但第二次世界大战成为其发展的催化剂。战争期间,电话服务的需求超过了电话公司,而电话公司当时将大部分精力投入到战争中。战争期间出现的一项创新是同轴电缆,它可以同时容纳 600 个电话呼叫。到 20 世纪 40 年代末,贝尔电话公司开始根据新的反托拉斯法进行拆分。诉讼于 1956 年最终解决,贝尔电话公司得以幸存。20 世纪 50 年代和 60 年代是电话创新和风格的时代。1963 年,按键式电话发明了。这些电话上使用的相同组合的泛音和次音仍然被用于所有现代电话。60 年代也带来了动荡,工会罢工使纽约的电话服务一度中断。

贝尔的衰落和扩张开始放缓

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到 20 世纪 70 年代,电话服务用户数量已超过 1 亿。1970 年,FCC 裁定,称为“普通运营商”的独立公司可以开始为企业提供服务。然后,在 1974 年,美国政府再次试图拆分贝尔系统。审判推迟到 1979 年,最终在 1983 年结束,但这次成功了,贝尔系统被拆分。20 世纪 80 年代末和 90 年代,固定电话开始让位于手机、有线电视和互联网等新技术。对固定电话的需求越来越少。

美国电话系统增长模型

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为了这个模型,数据是从美国人口普查局的记录中提取的,涵盖了美国电话线的里程数。

Figure 1 - Telephone Wire in the US and developed S-curve
图 1 - 美国电话线和开发的 S 曲线
Coefficients used in developing the S-curve
用于开发 S 曲线的系数

分析和结论

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正如预期,美国固定电话似乎已经达到峰值。已开发的 S 型曲线模型的上渐近线为 1,650,000,000 英里。拐点出现在 1971 年。如前所述,手机、有线电视和互联网行业已取代固定电话成为主要的通信方式。似乎可以预见,在不久的将来,固定电话线路将开始被拆除,为更新的基础设施让路。然而,这种模式可能永远不会完全消失。该服务的可靠性太好,以至于在紧急情况下,必须以某种方式保留它。

参考资料

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  1. 1
华夏公益教科书