电信：历史，事件，意义

计算机和电话网络对当今社会产生了巨大的影响。从让你打电话给卡尔加里的约翰，到让你在友好的ATM机上取款，他们控制着信息的流动。但今天复杂而昂贵的网络一开始并不是庞大而复杂的，而是1844年的一根电线和两个终端。从这些简单的网络到今天的通信巨头，我们将看看网络的演变和它的功能基础。

网络被定义为一个由交叉的线或结构组成的系统。在电信技术中，这是将外围设备连接在一起他们可以交换信息。第一次这样的信息交流是在1844年5月24日，塞缪尔·莫尔斯(Samuel Morse)用电报从华盛顿的美国国会大厦穿过37英里的电线到巴尔的摩，发送了著名的信息“上帝创造了什么”。电报基本上就是一个通过开关连接到电池上的电磁铁。当开关下降时，电流从电池流过按键，沿着电线，进入线路另一端的音响。电报本身只能表达两种状态，开或关。这个限制被消除了，因为是连接的持续时间决定了点和破折号的长短。这些点和划的组合形成了莫尔斯电码。这个代码包括了所有的英文字母、所有的数字和几个标点符号。电报的一个变体是莫尔斯发明的接收模块。该模块由一支机械操作的铅笔和一卷纸组成。 When a message was received the pencil would draw the corresponding dashes and dots on the paper to be deciphered later. Many inventors including Alexander Bell and Thomas Edison sought to revolutionize the telegraph. Edison devised a deciphering machine. This machine when receiving Morse code would print letters corresponding to the Morse code on a roll of paper hence eliminating the need for decoding the code.

第一部成功的电话是亚历山大·格雷厄姆·贝尔发明的。他和以利沙·格雷争分夺秒地发明了电话并获得了专利。他们在同一天(1876年2月14日)申请了专利，但是贝尔比格雷早到了几个小时，通过电话拿到了专利。贝尔获得的专利编号为174465，被认为是有史以来最有价值的专利。贝尔很快他想把他的发明卖给西联电报公司，但是他们拒绝了，并雇佣了伊莱沙·格雷和托马斯·爱迪生去发明一种更好的电话。一场电话大战在西联公司和贝尔公司之间打响。不久，贝尔对西联公司提起诉讼并胜诉，因为他拥有电话的基本权利和专利。作为和解，西联把整个电话网络交给了贝尔，让他垄断了电话市场。在贝尔的实验中，他设计了两种不同的电话发射机。第一种方法是将一层膜附在一根金属棒上。把金属棒浸在一杯温和的酸中。当使用者对着传送器说话时，薄膜就会振动，这反过来又会使杆子在酸中上下移动。棒子在酸中的运动引起了棒子和酸杯之间电阻的变化。这种模式最大的缺点之一是，酸杯必须不断地加满。 The second of Bell’s prototypes was the induction telephone transmitter. It used the principle of magnetic induction to change sound into electricity. The membrane was attached to a metal rod which was surrounded by a coil of wire. The movement of the rod in the coil produced a weak electric current. An advantage was that theoretically it could also be used both as a transmitter and a receiver. But since the current produced was so weak, it was unsuccessful as a transmitter. Most modern day telephones still use a variation of Bell’s design. The first practical transmitter was invented by Thomas Edison while he was working for the Western Union. During his experiments Edison noticed that certain carbon compounds change their electrical resistance when subjected to varying pressure. So he sandwiched a carbon button between a metal membrane and a metal support. The motion of the membrane changed the pressure on the carbon button, varying the flow of electricity through the microphone. When the Bell Vs. Western Union lawsuit was settled the rights to this transmitter were also taken over by Bell.

第一个电话网是由交换机组成的。当客户想打电话时，他会在家里的电话终端机上转动曲柄。这将产生电流通过这条线。总机旁的一盏灯就会亮起来。打电话的人会告诉接线员他想要打电话的地方，接线员会把插头插到与想要的电话相对应的插孔上。早些年，他发现可以用地面作为电路的返回部分，但这使得电话很容易受到任何电气的干扰。所以在19世纪80年代中期，贝尔意识到他必须把电话网络从一根电线改为两根电线。1889年，阿尔蒙·布朗·史端乔发明了电话拨号，从而消除了电话接线员的使用。

法国发明家埃米尔·博多发明了第一台高效的印刷电报。印刷电报是第一个使用键盘一样的打字机，允许8个用户使用同一条线。更重要的是，他的机器不使用莫尔斯电码。博多的五层密码每传送一个字符就会发出五次脉冲。机器负责编码和解码，不需要操作员。在唐纳德·默里做了一些改进之后，机器的权利被卖给了西联和西电。这种机器被命名为电传打字机，它的昵称TTY也广为人知。西联电报公司提供电传服务。它允许订阅者彼此交换输入的消息。

第一批实用计算机使用穿孔卡片作为存储数据的方法。这些穿孔卡片每个有80个字符。他们在1890年回到Hermen Hollerith发明的机械投票计数机。但这种类型的计算机非常努力，操作昂贵。它们在计算速度下非常缓慢，打击卡可能很容易丢失或破坏。第一个VDT（视频显示终端）之一是Lear-Siegler ADM-3A。它可以显示24行80个字符（技术的显着壮举）。

AT&T通过的一项规定是，其他公司的设备不能与AT&T的任何线路或设备进行物理连接。这意味着，除非AT&T发明了外围设备，否则连接到电话插孔是不合法的。1966年，德克萨斯州一家名叫卡特丰(Carterfone)的小公司发明了一种简单的装置，可以绕过这些规定。卡特丰允许公司的无线电与电话系统相连。Carterfone的顶部由模压塑料组成。当无线电用户需要使用电话时，基站的无线电操作员将接收器放在卡特丰内并拨了号码。这使得用户可以通过无线电呼叫。AT&T在电话线路上质疑卡特丰公司的诚信，并在法庭上败诉。1975年，联邦通信委员会通过了第68部分的规定。这些规范如果得到满足，将允许第三方公司销售并将他们的设备连接到电话网络。 This turned the telephone industry upside down and challenged AT&T’s monopoly in the telephone business.

随着越来越多的电子通信和vdt的发明，博多码的缺点得到了充分的认识。所以在1966年，几家电信公司设计了一种博多代码的替代品。结果就是美国信息交换标准代码，简称ASCII。ASCII使用7位代码，允许它在不使用移位码的情况下表示128个字符。代码定义了96个可打印字符(大写和小写的A到Z，从0到9的数字，以及各种标点符号)和几个控制字符，如回车、换行、退格等。ASCII还包括一个错误检查机制。一个额外的位，称为奇偶校验位，被加到每个字符上。在偶校验模式下，如果有偶数个1，则位的值为1，如果有奇数个1，则位的值为0。IBM发明了它自己的代码，使用8位代码提供256个字符的可能性。该代码被称为EBCDIC，即扩展的二进制编码十进制交换代码，它不是顺序的。 The Extended ASCII was designed so that PCs could again attain compatibility with the IBM machines. The other upper 128 characters of the EASCII code include pictures such as lines, hearts and scientific notation. In 1969 guidelines were set for the construction of serial ports. The RS-232C standard was established to define a way to move data over a communications link. The RS-232C is commonly used to transmit ASCII code but can also transmit Baudot and EBCDIC data. The connector normally uses a 25 pin D shell connector with a male plug on the DTE (Data Terminal Equipment) and a female plug on the DCE (Data Communications Equipment).

在20世纪50年代，出现了通过普通电话线连接计算机终端的需求。美国电话电报公司的贝尔103调制解调器满足了这一需求。一个调制解调器(调制器/解调器)用来将计算机数据的开关数字脉冲转换成可通过正常电话线路传输的开关模拟音调。贝尔103以每秒300位的速度运行，这在当时对于速度较慢的打印终端来说已经足够了。贝尔103使用两对音调来表示RS-232C数据线的开关状态。一对用于呼叫的调制解调器，另一对用于应答呼叫的调制解调器。呼叫调制解调器通过在1070和1270赫兹之间切换发送数据，应答调制解调器通过在2025和2225赫兹之间切换发送数据。贝尔103的运行原理至今仍在使用。

在六七十年代，大型机网络的概念出现了。主机由一个非常强大的计算机组成，它连接着数千个终端。主机工作在一个分时进程上。分时是指终端上的许多用户可以使用主机上有限数量的资源，从而让许多用户同时访问主机。然而，这种类型的网络非常昂贵，而且由于在时间共享时，您只能使用主机的总计算能力(CPU)的一小部分，因此终端的使用非常缓慢。

在七十年代末，个人电脑被介绍给公众。个人计算机由监视器，键盘，CPU（中央处理单元）和各种其他连接器和存储器芯片组成。关于个人电脑的好东西是他们不必分享他们的CPU，而这些系统的运营成本则不那么少于他们的前辈。使用软件包，模拟端子和连接到大型机网络，计算机可以连接到大型计算机。

贝尔实验室发明了212a装置，其运行速度可达每秒1200位。然而，这台机器很容易受到噪音干扰。

在控制调制解调器行业的AT&T帝国解体后，许多其他公司开始设计新的调制解调器。海斯微型计算机产品公司，在PC调制解调器业务中处于领先地位。海斯率先在调制解调器内部使用微处理器芯片。1981年推出的Hayes智能调制解调器使用了Zilog Z-8 CPU芯片来控制调制解调器电路，并提供自动拨号和应答。海耶斯单位可以取下电话挂钩，等待拨号音，然后自己拨打电话号码。海斯智能调制解调器有时拥有比它们所连接的计算机更强大的cpu。下一个进步是每秒2400位的调制解调器的发明。这些规范来自CCITT，一个由全球数百家公司组成的行业标准制定组织。新标准被命名为V.22bis，至今仍在使用。其他CCITT标准是V.32 (9600 bps)、V.32bis (14400 bps)、V42(错误控制)和V42bis(数据压缩)。 Virtually all modems today conform to these standards.

下一个大型计算机发明是传真调制解调器。它使用开关数据传输作为调制解调器，但是为了创建黑白图像。每个开关信号表示图像上的黑色或白色区域。图像被发送为一组零，然后在接收端重建。

网络操作系统（OS）实际上是一组，使计算机和外围设备能够接受服务请求跨网络并给其他计算机提供正确使用这些服务的能力。服务器共享其硬盘，附加外设，如打印机和光驱，以及通信设备。他们检查请求是否适当授权，检查冲突和错误，然后执行请求的服务。有多种不同类型的服务器。文件服务器配备了大型硬盘驱动器，用于共享文件和信息以及整个应用程序。文件服务器软件允许在受控条件下共享访问数据文件的特定段。打印服务器接受网络上任何人发送的打印作业。这些服务器配备了假脱机软件（将数据保存到磁盘，直到打印机准备接受它）这在许多请求可以同时倒入的情况至关重要。网络操作系统从键盘的请求以及在连续的数据信封中的应用程序，以进行网络传输。例如，Novell的NetWare将在IPX（InternetWork Packet Exchange）数据包中打包目录请求，然后LAN适配器将将IPX请求重新包装为以太网帧。 In each step information about data and error control data is added to the packet.

网络接口卡或LAN适配器，是计算机和网络电缆之间的接口。在计算机内部，它负责在RAM(随机存取存储器)和卡本身之间的数据移动。外部，它负责控制进出网络布线系统的数据流。由于计算机通常比网络快，局域网适配器也必须作为两者之间的缓冲区。它还负责将数据的形式从一次8位的宽并行流转变为一次1位的进出网络端口的窄流。为了处理这些任务，局域网适配器配备了微处理器和8-64K的RAM。一些卡包括ROM芯片的插槽，称为Boot ROM，这些芯片允许没有硬盘驱动器的计算机从文件服务器启动操作系统。

以太网和令牌环网络适配器通过网线使用类似的电子信号系统。这些信号与博多码和莫尔斯码非常相似。一种被称为曼彻斯特编码的技术使用范围从-15v到+15v的电压脉冲来传输0和1。网络电缆只有一个缺点，它一次只能从一个网卡传送信号。因此，每个局域网架构都需要一个媒体访问控制(MAC)方案，以便使网卡轮流传输到电缆中。以太网卡监听电缆上的流量，只有在通道安静时流量中断时才进行传输。这种技术被称为带有冲突检测的载波侦听多址访问(CSMA/CD)。有了碰撞检测，如果两张卡同时开始传输，它们会看到碰撞，停止，并在一段时间后恢复。令牌环网络使用一个更复杂的过程，称为令牌传递。令牌环卡等待许可，以便传输到电缆，形成一个电气回路。 The cards use their serial numbers in order to find the master interface card. This card starts a message called a token. When a card with information to send receives the token, it sends the data across the network. After the addressed interface card receives the information and returns it to the originating card, the token is given back to the master to be passed onto the next card. The ARCnet network uses a very similar system to that of the Token Ring. Instead of using a token, the master card keeps a table of all active cards and polls each one in turn, giving permission to transmit.

各种类型的电缆被用来连接局域网适配器到服务器。非屏蔽双绞线速度较慢，价格低廉，体积小，只能跨很短的距离。这些线缆采用RJ-45连接器。同轴电缆速度快，价格昂贵，直径中等，可以跨越中等距离。同轴电缆采用BNC连接器。屏蔽双绞线速度快，比同轴电缆贵，直径大，只能跨很短的距离。这些电缆使用IBM数据连接器。光缆是可能最快的数据传输方式，成本高得惊人，直径小，可以跨越很长的距离。此电缆使用ST光纤连接器。网络接口卡线缆的中心点采用接线集线器。

一般有两种类型的局域网。基于服务器的网络依赖于一个主要的服务器来存储数据，提供对外围设备的访问，处理打印并完成与网络管理相关的所有工作。基于服务器的网络具有高启动成本，但提供了高安全性以及易于操作。随着更多计算机添加到网络，这些网络变得更经济。在对等网络的同行网络中，网络职责分为许多计算机之间。一些充当文件服务器，其他作为打印服务器，有些作为CD-ROM服务器，磁带机服务器等。这些网络的启动成本更便宜，但是当更多计算机添加到网络时，某些服务器可能不会能够处理额外的活动。

大多数网络的信息传递范围都很短。但是，在一个不断缩小的世界里，局域网之间的连接的需求从未如此之高。本节将解释连接局域网所需的组件和信息。当电流经过很长一段距离时，它的电荷就会减少，很容易受到电磁干扰。为了解决长度问题，设计了一个组件。中继器是插在电缆之间的一个小盒子。它的主要功能是将减弱的脉冲放大然后发送出去。网桥用于分析每个以太网数据包的站址，并确定消息的目的地。路由器剥除数据包的外部以太网数据包以获得数据。这些数据被发送到世界上其他地方的其他路由器，然后被这些路由器重新打包。 The removal of the excess data packets by the routers decreases the time required to transfer that data. If networks use the same addressing protocol, bridges can be used to link them, however, if they use different addressing protocols, only routers may be used. During these times MANs (Metropolitan Area Networks) are in use and development today. These use routers that are connected preferably via a fiber optic cable, to create one large network.

任何大于1000米的网络通常依赖于用于数据传输的电话数字线。这些网络称为电路交换数字网络。电路交换数字网络在电话公司的中央办公室使用交换矩阵，该公司将本地呼叫连接到长途服务。电话公司现在提供拨号电路，信号率为56,64和384千位，每秒1.544兆位。局域网连接的另一种类型的LAN是数据包交换网络。这些是网络路由器在数字线路上调用的服务。它们由一组分组交换机组成，该组件通过interwarewitch中继（通常是光纤）连接，该interwarewitch中继（通常是光纤），可在它们之间接收到涉及信息的信息包。一旦数据包到达目的地包交换机，它会通过与接收路由器的另一个数字连接发送它。