Телефонное право: как изобретение Александра Белла изменило мир

С историей создания телефона (от греческого «теле» — «далеко» и «фоне» — звук), как, впрочем, и с другими великими открытиями, связано множество споров, неясностей и недоразумений. Несмотря на то что создателем телефонного аппарата принято считать Александра Белла, на самом деле к его открытию почти одновременно подошли несколько человек.

Триумф Белла

Немецкий изобретатель Иоганн Филипп Рейс на заседании Физического общества, состоявшемся в 1861 году во Франкфурте-на-Майне, сделал сообщение о созданном им проводном устройстве для электрической передачи звука на расстояние. Но так как этот аппарат, названный Рейсом телефоном, плохо передавал тон и сильно искажал тембр звука, то современниками он был признан как «бесполезная игрушка».

Прошло еще 15 лет, и два американца одновременно пришли к открытию «эффекта телефонирования». Одним из них был Элайша Грей, вторым — Александр Белл. И оба они подали заявки на изобретение принципа телефонирования в один и тот же день — 14 февраля 1876 года, хотя ни один, ни другой не располагали на тот момент действующим телефонным аппаратом. Так сложилось, что всего 2 часа разницы принесли Беллу славу, деньги и мировое признание, а Грею — унизительный судебный процесс и забвение.

Выходец из Шотландии Александр Грэм Белл, работавший в Бостоне с плохо слышащими и страдавшими дефектами речи людьми и в 1873 году ставший профессором физиологии в университете этого города, по роду своей работы должен был хорошо знать акустику и к тому же обладать острым слухом.

Однажды, когда его помощник вытаскивал из передающего устройства пластину, Беллу удалось уловить едва заметное дребезжание. Впоследствии же он выяснил, что пластинка замыкала и размыкала электрическую сеть. Так, по чистой случайности, был открыт «эффект телефонирования», буквально перевернувший мир.

Вскоре первый телефонный аппарат, представлявший собой кожаную мембрану, снабженную сигнальным рожком для усиления звука, был готов. Сначала он передавал только узнаваемое звучание голоса, и только три дня спустя после получения патента, 10 марта 1876 года, Беллу удалось доработать аппарат таким образом, чтобы он передавал отдельные слова.

Демонстрация телефона произвела на американские деловые круги настолько сильное впечатление, что это обстоятельство позволило изобретателю не только основать собственную «Телефонную компанию Белла», но и достаточно быстро превратить ее в преуспевающий концерн.

В 1877 году первая в мире телефонная линия связала канцелярию американского бизнесмена Уильдаса в Бостоне с его квартирой, а уже год спустя в городе Hью-Хейвене была установлена первая телефонная станция.

Бесспорно, телефонные аппараты того времени были еще далеки от совершенства. Так, чтобы быть услышанным на другом конце провода, разговор приходилось вести, мягко говоря, на повышенных тонах, что отрицательно сказывалось на конфиденциальности общения, да и радиус действия аппарата составлял менее 250 метров.

Понимая это, Белл в поисках путей совершенствования своего детища решил применить созданный американским изобретателем английского происхождения Д.Э. Юзом передатчик из прессованного угля, микрофон, с помощью которого ему удалось существенно увеличить радиус действия, а главное, качество звука.

Эдисон, Голубицкий и Фрейденберг вносят свою лепту

В 1878 году Томас Эдисон создал принципиально новый тип телефонного аппарата, введя в уже готовую схему индукционную катушку, сочетание которой с угольным микрофоном из прессованной сажи позволило существенно улучшить качество связи и обеспечить передачу звука на значительное расстояние.

Впрочем, совершенствование телефонной связи влекло за собой необходимость решения других проблем. Огромное значение для их разрешения имела схема телефонной станции, предусматривающая принцип электропитания от центральной батареи, предложенная в 1885 году русским изобретателем П.М. Голубицким (до этого питание было «местным» — к каждому аппарату присоединялась своя батарея). Эта система позволила создать центральные телефонные станции с десятками тысяч абонентских точек.

Другим, не менее важным аспектом эксплуатации телефонных сетей было коммутирование абонентов. Поскольку соединение осуществлялось вручную, клиенты могли ждать разговора часами, следовательно, возникала необходимость создания автоматического соединения.

И в 1895-м наш соотечественник М.Ф. Фрейденберг, после неудачных попыток осуществить это в России, предложил конструкцию АТС, снабженную разработанным им устройством для автоматического поиска вызываемого абонента (предыскателем), в Англии. А первая в мире действующая АТС была построена в 1896 году в американском городе Огаста.

Телефонизация всей страны

В России первый телефонный разговор состоялся в 1879 году на линии Петербург — Малая Вишера. Хотя, конечно, в конце XIX века наличие постоянной телефонной связи было немыслимой роскошью, которую могли себе позволить только очень богатые люди, именно поэтому первые телефонные линии были исключительно коммерческими.

Так, например, в числе первых появилась телефонная линия гражданской связи, соединившая в 1881 году пристань Георгиевскую и квартиры директоров-распорядителей пароходного общества «Дружина» в Нижнем Новгороде. Ее протяженность составляла 1 547 метров. Первые же городские телефонные станции стали действовать в Петербурге, Москве, Одессе и Риге в 1882 году.

В декабре 1898-го состоялось торжественное открытие самой протяженной в Европе и первой в России междугородней линии Москва — Петербург. Станция, обслуживающая эту линию, расположилась в Центральной телеграфной конторе на улице Мясницкой.

Так как в России внедрение телефонной связи шло не слишком активными темпами, правительство не стремилось вкладывать средства в развитие нового вида связи. В 1881 году им были утверждены «Основные условия устройства и эксплуатации городских телефонных сообщений в России», гласившие, что как строительство, так и эксплуатация телефонных линий возлагались на инвесторов на 20 лет — срок, определенный в документе. По окончании же оного все построенное переходило в собственность государства.

В результате последовавших перипетий права на постройку телефонной сети в России оказались у Международной компании телефонов Белла, ставшей «телефонным» монополистом вплоть до 1901 года. За весь срок концессии, составивший 20 лет, компания Белла снабдила телефонные станции защитными устройствами от грозы и произвела некоторое усовершенствование системы коммутирования. Но в любом случае, к концу 1901 года на балансе Петербургской телефонной сети состояло 3,8 тыс. абонентов, Московской — 2,9 тыс. К 1914 году эти цифры составляли соответственно — 49,8 тыс. и 44,3 тыс.

Как устроен телефон

Телефонная трубка состоит из двух элементов: громкоговорителя (динамика) и микрофона. Благодаря применению полупроводниковой электронной технологии, сводящей к минимуму число деталей и размер самого аппарата, на телефонной трубке помещают и номеронабиратель.

Верхняя часть трубки, «отвечающая» за воспроизведение голоса собеседника, содержит динамический громкоговоритель с подвижной катушкой, вибрирующая мембрана которого преобразует изменения электрического сигнала в звуковые колебания воздуха.

Микрофон же, вмонтированный в нижнюю часть трубки, преобразовывает звуковые колебания в электрические. В телефонах, где качество звука не так важно, как, например, в звукозаписывающих устройствах, в основном используются микрофоны двух видов угольный и электретный. В электретном микрофоне звуковые колебания изменяют емкость конденсатора, одной из пластин которого является чувствительная мембрана, действие же угольного основано на изменении электрического сопротивления угольного порошка, на который воздействует чувствительная к звуку мембрана.

В нашей стране шли по пути применения угольного микрофона, а вот в Японии и в Америке еще начиная с 50-х годов прошлого столетия используются только электретные. Надо сказать, что технически электретный микрофон более совершенен он гораздо компактнее угольного, дает более чистый звук и менее чувствителен к сотрясениям. У обоих типов микрофонов выходной электрический сигнал является аналоговым: он пропорционален меняющейся громкости звука.

Стандартный телефонный аппарат состоит из корпуса, телефонной трубки и соединяющего их провода. Внутри пластикового корпуса размещены схема вызова и соединенный с ней частично выглядывающий наружу номеронабиратель, на внешней стороне которого расположены рычажный переключатель и диск (или кнопки) для набора номера.

Передающий, и приемный элементы (микрофон и громкоговоритель) телефонной трубки имеют по два выходных медных провода, присоединенных к четырем внутренним медным жилам спирального шнура, который соединяет трубку с корпусом телефонного аппарата.

Набор абонентских номеров осуществляется как импульсным, так и тональным способом. Импульсная разновидность набора посылается с аппаратов, снабженных в основном дисковым номеронабирателем, хотя существуют и некоторые кнопочные телефоны, посылающие импульсы, в этом случае в момент набора мы слышим щелчки, равные по количеству цифрам, из которых состоит вызываемый номер.

Но гораздо более распространенными в последнее время являются все же аппараты с тональным кнопочным набором. При тональном наборе слышатся звуки различной высоты, на которые и реагирует станция, производя необходимое соединение.

Основой работы каждого телефонного аппарата является его связь с АТС, на которой происходит бесперебойная фиксация состояния рычажного переключателя аппарата абонента. Если линия свободна, происходит автоматическое отправление сигнала вызова с помощью звонка, если же занята, то абонент оповещается об этом знакомым всем прерывистым сигналом.

Непрерывный сигнал готовности, слышимый в трубке в момент ее снятия, свидетельство того, что соединение между телефонным аппаратом и АТС установлено, если же в трубке тишина, то связь может отсутствовать по трем причинам: перебои в работе АТС, неисправность аппарата или розетки или наличие задолженности по оплате телефонных услуг.

Дисковые телефонные аппараты — истинные «ветераны» телефонной истории, они верно служат людям начиная с 1896 года. Кнопочные же появились на свет только в 1963-м, став объектом постоянного совершенствования и расширения возможностей предоставляемых телефонными станциями услуг.

Тональные кнопочные номеронабиратели помимо ставших уже давно привычными цифровых кнопок имеют также дополнительные, которые предназначены для особых видов обслуживания. С их помощью можно, например, устанавливать автоматический набор наиболее частых или экстренных вызовов, а также перевести вызов в режим ожидания или на повтор набора необходимого номера.

Жизнь и смерть таксофона

Первый телефон-автомат, или таксофон, был продемонстрирован в 1890-м на Всемирной выставке в Париже. И в том же году в американском городе Хартфорде был установлен первый общественный таксофон.

Плату за пользование этим новшеством было поручено собирать контролеру. Россия «обзавелась» подобными устройствами много позже — в Москве они появились в 1909 году (26 телефонов-автоматов — в черте города и 17 — за его пределами), а в Санкт-Петербурге в самом начале 1910-х годов. Спустя 2—3 года их число возросло почти в 3 раза, а к 1915 году достигло 93.

Несмотря на растущую популярность этих удобных устройств, дело их внедрения существенно осложнялось тем, что городские аппараты охотно крали, что привело к тому, что в один прекрасный день их стали приковывать цепью, а Телефонное общество «вошло в соглашение со сторожами о наблюдении за телефонными будками».

Со временем положение нормализовалось и телефоны-автоматы стали неотъемлемой частью городских улиц. Их число постоянно росло, и к 1938 году было принято решение об установке на московских АТС так называемых таксофонных пятисоток — специальных комплектов для подключения таксофонов. Тогда же на столичной Серпуховской площади был открыт первый таксофонный переговорный пункт общего пользования. К 1941 году было установлено 2775 телефонов-автоматов, а в начале 2000-x таксофонная сеть ОАО «МГТС» насчитывала около 25 000 аппаратов.

За более чем столетнюю историю существования таксофонные аппараты продвинулись далеко вперед, хотя та задача, которая возлагалась на них на заре всеобщей телефонизации, осталась прежней — обеспечивать связь вдали от того места, где есть стационарный домашний или рабочий телефон. Самые совершенные из них оснащены массой возможностей — от отсылки факсов до выхода в Интернет.

7 технологий, рожденных телефоном

Факсимильная связь

Современные факсы имеют за своими плечами без малого 180 лет истории. А это означает, что первая факсовая машина, появившись на свет в 1843-м, на 33 года опередила изобретение телефона. Принцип работы этого аппарата, созданного шотландским изобретателем Александром Бэйном, заключался в том, что он считывал текст, написанный с помощью рельефных металлических букв, а затем передавал его по телеграфным проводам.

В 30-х годах XX века факсимильные (от лат. fac simile — «делай подобное») машины получили самое широкое распространение в работе государственных и полицейских учреждений, а также в издательском деле, но все они работали на основе телеграфного принципа передачи информации, и лишь в 1966 году японская компания Xerox выпустила первый факсимильный аппарат (Magnavox. Telekopier Fax), использующий для передачи информации телефонную линию. Для того времени это новшество стало настоящей сенсацией, хотя современному человеку уже трудно себе представить, что тогда одна страница текста передавалась в течение 4—6 минут.

По мере совершенствования этих устройств скорость передачи повышалась, хотя и достаточно медленно: в 1974 году одну страницу можно было получить за 3 минуты, в 1980-м — за одну и лишь факсы последнего поколения в зависимости от модели способны передавать страничку в диапазоне от 6 до 1,7 секунды.

Да и стоимость факсимильного аппарата за это время претерпела существенные изменения. Если самый совершенный факсимильный аппарат, изготовленный в 1882 году, был продан за 20 тыс. долларов, то сейчас даже самый дорогой аппарат стоит намного дешевле.

Эволюция стандартов факсимильной связи выглядит следующим образом: так называемый Group 1 (первый из принятых международных стандартов) вступил в силу сразу же после представления фирмой Xerox «телефонизированного» факса — в 1966 году, Group 2 — в 1978-м и наконец последний, Group 3, самый быстрый и качественный в плане передачи черно-белых изображений и являющийся общеупотребимым и по сей день, — в 1980 году (с тех появились и новые стандарты, а сами факсы в значительной степени вышли из употребления из-за развития интернет технологий. — Прим. Vokrugsveta.ru).

Радиотелефоны

Появлением этой разновидности телефонной связи мир обязан американцам. Еще в 1921 году полицией Детройта была использована передвижная односторонняя радиотелефонная связь (в диапазоне 2 МГц) для передачи оперативной информации от центральной диспетчерской к приемникам, которыми были оборудованы полицейские машины. Дальнейшее развитие этого вида связи шло по пути исключительно специального, или ведомственного, применения.

Применение современной микроэлектроники позволило создать принципиально новые модели цифровых радиотелефонов (речевой сигнал преобразуется в цифровой для передачи по цифровому речевому каналу), в частности DECT (Digital Enhanced Cordless Telehpone — Цифровой Усиленный Беспроводный Телефон), работающий в диапазоне 1880—1900 МГц.

Диапазон работы аппаратов этого стандарта почти полностью исключает всевозможные помехи, а постоянно происходящий между трубкой и базой обмен защитным кодом делает подключение, а также прослушивание телефонного разговора практически невозможным.

Автоответчик

Первоначально он состоял из кассетного диктофона, устройства управления и узла согласования входа и выхода диктофона с телефонной линией. Но со временем на смену кассетным автоответчикам пришли цифровые, позволяющие «запоминать» поступающие сообщения в цифровом виде в микросхемах памяти. Последние гораздо более компактны, надежны, долговечны и удобны в использовании, чем их предшественники.

Сообщение воспроизводится в течение нескольких секунд простым нажатием кнопки, его при необходимости можно удалить из памяти целиком, а можно сохранить интересующий вас фрагмент, можно также изменять и скорость воспроизведения. Сочетание же автоответчика с АОНом, в том случае, если звонящий не захочет оставлять информацию, дает возможность узнать, кто же все-таки хотел с нами связаться.

Видеотелефон

Такая новинка в области возможностей, предоставляемых телефонной связью, как видеотелефон, появилась в Европе в 60-х годах прошлого столетия, но потребовалось еще 30 лет, чтобы подобные аппараты получили достаточно широкое распространение. По сути, это тот же самый телефон, только снабженный встроенным экраном, что позволяет не только слышать вашего собеседника, но и видеть его.

Для этого телевизионная камера, встроенная, предположим, в ваш телефонный аппарат, формирует сигнал вашего изображения, после чего оно высвечивается на экране того аппарата, обладателю которого вы решили позвонить. При этом звонить подобным образом можно в места любой отдаленности.

Такие телефоны позволяют также записывать полученные изображения на видео, а также воспроизводить его на экране телевизора. Подобный «эффект присутствия» удобен не только в обычной жизни, при общении с людьми, находящимися на отдаленных расстояниях, он бывает крайне необходим в том случае, если вам надо присутствовать на какой-то важной встрече, а вы, по независящим от вас обстоятельствам, не можете этого сделать.

Высокая стоимость видеотелефонов (порядка 700 долларов) пока (в 2002 году. — Прим. Vokrugsveta.ru) не позволяет российским гражданам считать их предметом повседневного обихода, но все идет к тому, что в ближайшем будущем они станут неотъемлемой частью нашей жизни. (В итоге так и вышло — видеосвязь стала базовой функцией смартфонов и ПК с веб-камерами. — Прим. Vokrugsveta.ru)

Модем

Еще в середине 70-х годов прошлого века процесс компьютеризации общества зашел настолько далеко, что возникла надобность в настоятельном решении задачи обмена информацией на большие расстояния.

Существовало два пути решения этой проблемы. Первый создать специальную кабельную сеть, второй использовать телефонные линии. Второй был гораздо разумнее и экономически выгоднее, но дело осложнилось тем, что до 1975-го в Соединенных Штатах Америки действовал запрет на подключение к телефонным линиям любого другого, кроме телефонного, оборудования. Положение спасла Федеральная комиссия по связи, отменившая это ограничение. Так модем увидел свет.

Это устройство было призвано преобразовывать цифровой сигнал компьютера в аналоговый сигнал телефонной линии, то есть МОДулировать, а также осуществлять обратное преобразование, то есть ДЕМодулировать, отсюда и название.

Назначение модема заключается в том, чтобы посредством локальных вычислительных сетей (ЛВС) подключать один компьютер к другому, а с помощью телефонной сети соединяться с другими компьютерными сетями.

IP-телефония

Принцип работы этой технологии основан на преобразовании голосовых сигналов в сжатые пакеты данных, посылаемые другому абоненту по выделенным каналам связи, использующим IP-протоколы (в частности, на этом протоколе основана сеть Интернет), и последующей их декодировки обратно в голосовые сигналы.

Использование цифрового формата и выделенных каналов обеспечивает высокое качество связи, повышенную безопасность и конфиденциальность. В отличие от обычной телефонной связи IP-телефония не требует разветвленной сети АТС и специальных линий связи между ними, к тому же, предельно сжимая голосовые сигналы, она позволяет максимально использовать емкость телефонных линий.

АОН

Система автоматического определения номера (АОН) звонящего абонента, необходимая для автоматизации выхода на междугороднюю, а затем и на международную связь, появилась в середине 70-х годов прошлого столетия. Эта система, установленная на телефонных станциях, позволяла определять номер, с которого был произведен междугородний или международный звонок, с тем, чтобы выставить за него абоненту счет. Столь удобная функция не могла не остаться невостребованной и в обычной жизни, а потому уже в начале 90-х в продаже появились телефонные аппараты, снабженные функцией АОН индивидуального пользования.

Это устройство, будучи подключенным к обычным абонентским линиям, позволяет определять номер звонящего абонента таким же образом, как это происходит на АТС. И если изначально АОНы являлись специализированными и сложными устройствами, то с появлением недорогих и достаточно мощных микропроцессоров цифровая обработка поступающего сигнала стала общедоступной функцией для каждого абонента.

_{Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 10, октябрь 2002, частично обновлен в ноябре 2022}