书城科普读物探究式科普丛书-千里一线牵:通信
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第9章 时代脉搏——科技通信(6)

(1)明码电报与密码电报

电报对某些电文的传递,不是直接拍发和接收的,尤其是汉字书写的电文,需将文字译成可用电信号传达的电码后才能用发报机向外拍发。电码有全社会共同约定的,也有个别人或集团之间互相约定的。全社会共同约定的电码供公众公开使用,叫明码;由个别少数人或集团之间互相约定的电码,主要用于保密活动,所以叫密码。

公众日常拍发和接收的电报,都是明码电报。目前明码电报的翻译工作,一般是由电信局的业务人员来做,发报人将拟好的电文按邮电局规定的手续写好交付业务人员就可以了。收报人收到的电文,已经是业务人员根据接收的电码译成文字的电文了。

(2)普通电报与加急电报

普通电报与加急电报的区别在于传递的时间长短。就我国目前电报传递的条件来讲,普通电报一般在二至八个小时之间可以收到。

但是,普通电报夜间停送,如果事情特别紧急,普通电报的速度不能满足需要时,就须发加急电报。加急电报比普通电报速度更快,收费也相应增高,办理发报手续时须写明“加急业务”,并按“加急业务”交费就可以了。

(3)公务电报与私务电报

电报依其内容来分,首先可分为公务电报和私务电报两大类。

公务电报是为公事而拍发的,公务电报稿的写作属公文文种,可参阅公文写作的有关写法。私务电报是个人生活交际活动常用的,这类电报稿的写作属于日常生活应用文范围。

3.神奇密码——电码

电码主要有两种:莫尔斯电码和五单位电码。

(1)莫尔斯电码

莫尔斯电码由短的和长的电脉冲(称为点和划)所组成。

点和划的时间长度都有规定,以一点为一个基本单位,一划等于三个点的长度。在一个字符内,各点划之间的间隔时间为一个点的长度,而字符和字符之间的间隔为三个点的长度。字与字之间的间隔为五个点的长度。莫尔斯电码各个字符的电码长度是不一样的,因此属于不均匀电码。

(2)五单位电码

属于均匀电码,每个字符由长度相等的五个电脉冲组成,一般以有电流代表传号,无电流代表空号。传号和空号是两种不同的状态,并且只有五个位置供选占,因而能有25至32种不同的组合。

这些组合,既可代表字母,又可代表数字和标点符号及“机能”组合。

字母和数字的转换由机能组合控制。五单位电码不止一种,使用较普遍的是国际第二号电码和数字保护电码。

第十五节耳朵的灵感——电话

电话是人们最熟悉的通信方式之一。它通过电信号双向传输话音的设备,也是固定通信的一种。历史上对电话的改进和发明包括:碳粉话筒,人工交换板,拨号盘,自动电话交换机,程控电话交换机,双音多频拨号,语音数字采样等。近年来的新技术包括数字电话网络、公用电话网络、模拟移动电话和数字移动电话等。

“电话”是日本人生造的汉语词,用来意译英文的“telephone”。

当初中国人对这个英文词采取了音译,译作“德律风”。

在一段时期内,“电话”和“德律风”两种叫法通用。但后来,“德律风”这种叫法终于消失。由于20世纪初年,一群在日本的绍兴籍留学生曾联名给家乡写回一封长信,其中详细介绍了日本的近代化情形,鲁迅也列名其中。信中说到“电话”时,特意注释:“以电器传达言语,中国人译为‘德律风’,不如电话之切。”所以,以后就叫“电话”了。

电话通信是通过声能与电能相互转换、并利用“电”这个媒介来传输语言的一种通信技术。两个用户要进行通信,最简单的形式就是将两部电话机用一对线路连接起来。

(1)当发话者拿起电话机对着送话器讲话时,声带的振动激励空气振动,形成声波。

(2)声波作用于送话器上,使之产生电流,称为话音电流。

(3)话音电流沿着线路传送到对方电话机的受话器内。

(4)而受话器作用与送话器刚好相反——把电流转化为声波,通过空气传至人的耳朵中。

1.“别问我是谁”——电话的发明

关于电话的发明人,传统的说法,把电话的发明权归结于贝尔。

然而历史上关于电话的真正发明者是存在争议的,这涉及到三个相关人物贝尔、格雷还有梅乌奇。

目前,大家公认的电话发明人是贝尔,他于1876年2月14日在美国专利局申请了电话专利权。其实,就在他提出申请两小时之后,一个名叫E·格雷的人也申请了电话专利权。

在他们两个之前,欧洲已经有很多人在进行这方面的设想和研究。早在1854年,电话原理就已由法国人鲍萨尔设想出来了,6年之后德国人赖伊斯又重复了这个设想。原理是:将两块薄金属片用电线相连,一方发出声音时,金属片振动,变成电,传给对方。但这仅仅是一种设想,问题是送话器和受话器的构造,怎样才能把声音这种机械能转换成电能,并进行传送。

最初,贝尔用电磁开关来形成一开一闭的脉冲信号,但是这对于声波这样高的频率,这个方法显然是行不通的。最后的成功源于一个偶然的发现,1875年6月2日,在一次试验中,他把金属片连接在电磁开关上,没想到在这种状态下,声音奇妙地变成了电流。分析原理,原来是由于金属片因声音而振动,在相连的电磁开关线圈中感生了电流。这对于贝尔来说无疑是非常重要的发现。

然而贝尔并不是唯一致力于发明电话的人。一个叫伊莱沙·格雷的人就曾与贝尔展开过关于电话专利权的法律诉讼。格雷与贝尔在同一天申报了专利,但由于在具体时间上比贝尔只晚了2个小时左右,最终败诉。

格雷的设计原理与贝尔有所不同,是利用送话器内部液体的电阻变化,而受话器则与贝尔的完全相同。1877年,爱迪生又取得了碳粒送话器的发明专利。同时,还有很多人对电话的工作方式进行了各种各样的改进。专利之争错综复杂,直到1892年才算告一段落。

其实,关于电话的发明人们还应该想到另一个默默无闻的意大利人——1845年移居美国的安东尼奥·梅乌奇。梅乌奇痴迷于电生理学研究,他在不经意间发现电波可以传输声音。1850年至1862年,梅乌奇制作了几种不同形式的声音传送仪器,称作“远距离传话筒”。

可惜的是,梅乌奇生活潦倒,无力保护他的发明。当时申报专利需要交纳250美元的申报费用,而长时间的研究工作已经耗尽了他所有的积蓄。梅乌奇的英语水平不高,这也使他无法了解该怎样保护自己的发明。随后,命运又给了梅乌奇一个更大的打击。1870年,梅乌奇患上了重病,不得不以区区6美元的低价卖掉了自己发明的通话设备。为了保护自己的发明,梅乌奇试图获取一份被称作“保护发明特许权请求书”的文件。为此他每年需要交纳10美元的费用,并且每年需要更新一次。3年之后,梅乌奇沦落到靠领取社会救济金度日,付不起手续费,请求书也随之失效。

直到2002年6月15日,美国议会通过议案,认定安东尼奥·梅乌奇为电话的发明者。如今在梅乌奇的出生地佛罗伦萨有一块纪念碑,上面写着“这里安息着电话的发明者——安东尼奥·梅乌奇”。

2.曲径通幽——电话技术的发展

电话发明后的几十年里,围绕着电话的经营、技术等问题,大量的专利被申请:“自动拨号系统”的发明减少了人工接线带来的种种问题;干电池的应用缩小了电话的体积;装载线圈的应用减少了长距离传输的信号损失。

1906年,LeeDe发明了电子试管,它的扩音功能领导了电话服务的方向。后来贝尔电话实验室据此制成了电子三极管,这项研究具有重大意义。1915年1月25日,第一条跨区电话线在纽约和旧金山之间开通。它使用了2500吨铜丝、13万根电线杆和无数的装载线圈,沿途使用了3部真空管扩音机来加强信号。1948年7月1日,贝尔实验室的科学家发明了晶体管。这不仅仅对于电话发展有重大意义,对于人类生活的各个方面都有巨大的影响。在后来的几十年里,又有大量新技术出现,例如集成电路的生产和光纤的应用,这些都对通信系统的发展起了非常重要的作用。

(1)无绳电话

无绳电话是一种自动电话单机。这种电话单机由主机和副机两部分组成。使用时,将主机接入有线电话网,用户可离开主机几十米远,利用副机收听和拨叫电话。这种电话单机的主机与副机之间是通过无线电连接的,其间通话内容都将暴露于空中,如使用不慎,会造成空中泄密。

无绳电话机实质上是全双工无线电台与有线市话系统及逻辑控制电路的有机组合,它能在有效的场强空间内通过无线电波媒介,实现副机与座机之间的“无绳”联系。最常见的是全模拟制的无绳电话机。简单地说,无绳电话机就是将电话机的机身与手柄分离成为主机(母机)与副机(子机)两部分,主机与市话网用户电话线连接,副机通过无线电信道与主机保持通信,不受传统电话机手柄话绳的限制。

(2)USB电话

USB电话是一种在外形上小巧美观,形似手机,易于携带的网络话机。它使用USB接口连接电脑,利用电脑接入互联网来传送语音,专业高性能,支持很多软电话。独特的手机式外型设计,即插即用,连接PC电脑或笔记本,简单易用。您可通过它像普通电话一样拨打或接听任何网络电话。

(3)网络电话

网络电话通过互联网拨打电话到普通电话上,关键是服务供应商要在互联网上建立一套完善的电话网关。所谓电话网关,是指可以将互联网和公共电话网连接在一起的电脑电话系统,它的一端与互联网连接,另一端是可以打进打出的电话系统。当用户上网后,使用专用的网络电话软件,可以通过麦克风和声卡将语音进行数字化压缩处理,并将信号传输到离目的地最近的电话网关,电话网关将数字信号转换成可以在公共电话网上传送的模拟信号,并接通对方电话号码,双方就可以通过互联网电话网关通话了。

第十六节地平线上的“朝阳”——手机

在日新月异、标本立新的科技时代里,手机作为移动通信的主要工具已成为人与人之间联系和沟通,情感交流的重要方式。手机曾经以彰显尊贵身份和崇高地位的“大哥大”角色吸引了人们的眼球,扮演了一个时代的“宠儿”。进入21世纪以来,随着社会和经济的飞速发展,手机逐渐放下身段,降低了门槛,由“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”,很快普及到千家万户。

手机是手持式移动电话机的简称。移动电话,通常称为手机,日本及港台地区通常称手机为手提电话、手电。在早期手机又有“大哥大”的俗称,是可以在较广范围内使用的便携式电话终端。

目前在全球范围内使用最广是第二代手机(2G),以GSM制式和CDMA为主。它们都是数字制式的,除了可以进行语音通信以外,还可以收发短信、彩信、多媒体短信、无线应用协议等。在中国大陆及台湾以GSM最为普及,CDMA和小灵通手机也很流行。

目前,整个行业正在向第三代手机(3G)过渡。

部分手机除了典型的电话功能外,还包含了PDA、游戏机、MP3、MP4、照相机、摄影、录音、GPS(全球定位系统)等更多的功能,并有向带有手机功能的PDA发展的趋势。

1.循序渐进——手机的发展历程

(1)梦幻G时代

①1G

第一代手机(1G)是指模拟的移动电话,也就是在二十世纪八九十年代香港、美国等影视作品中出现的大哥大。最先研制出大哥大的是美国摩托罗拉公司的库珀博士。由于当时的电池容量限制和模拟调制技术需要硕大的天线和集成电路的发展状况等制约,这种手机外表四四方方,只能称为可移动,算不上便携。很多人称呼这种手机为“砖头”或是黑金刚等。

这种手机有多种制式,但是基本上使用频分复用方式,只能进行语音通信,收讯效果不稳定,且保密性不足,无线带宽利用不充分。这种手机类似于简单的无线电双工电台,通话锁定在一定的频率,所以使用可调频电台就可以窃听通话。

②2G

第二代手机(2G)也是最常见的手机。通常这些手机使用PHS、GSM或者CDMA这些十分成熟的标准,具有稳定的通话质量和合适的待机时间。在第二代中为了适应数据通信的需求,一些中间标准也在手机上得到支持,例如支持彩信业务的GPRS和上网业务的WAP服务,以及各式各样的Java程序等。

③3G

3G,是英文3rdGeneration的缩写,指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、CDMA等数字手机(2G),第三代手机一般地讲,是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以及144kbps(千字节/每秒)的传输速度。但这些要求并不意味着用户可用速率就可以达到2Mbps(兆字节/每秒),因为室内速率还将依赖于建筑物内详细的频率规划以及组织与运营商协作的紧密程度。