Predhodniki današnjih telekomunikacij

Današnje sodobne elektronske komunikacije so povečini novejšega datuma, še najstarejša – elektronska pošta in mobilni telefon – imata le dobrih štirideset let. A njuni predniki so precej starejši. Tokrat si bomo ogledali zgodovino nekaterih tehnologij, ki so nedolgo tega vladale svetu ali vsaj  informacijskemu delu sveta.

Cookov in Wheatstonov telegrafski sprejemnik

Telegraf

Telegraf v grobem pomeni pripravo za posredovanje sporočil na daljše razdalje. V ta namen so najprej uporabljali dimne signale ali odbito svetlobo (»zajčki«). Prva urejena telegrafska linija je bila serija manjših utrjenih stolpov z geometrijskimi semaforji (po delovanju so zelo podobni starim železniškim semaforjem), ki so v revolucionarni Franciji povezovale strateška mesta. Prednosti stalno navzoče telegrafske povezave, sploh v vojaške namene, so uvideli tudi drugi narodi in se lotili razvoja.

Spodbujen z izumom prve uporabne baterije, ki jo je leta 1800 izdelal Volta, ter elektromagnetnega releja, je razvoj povečini krenil v smer električnega telegrafa. A prvih nekaj poskusov ni bilo ravno spodbudnih, v enem primeru so žice z elektriko speljali v kozarce s kislino in operater je črke ugibal glede na količino mehurčkov pri elektrolizi. Sklepamo lahko, da vse tiste pare niso dobrodejno vplivale na življenjsko dobo telegrafistov. Nekoliko resnejša raba telegrafa se je začela šele po letu 1830. Tako je slavni matematik Carl Friedrich Gauss imel v Göttingenu tak telegraf speljan iz fizikalnega inštituta do kilometer oddaljenega observatorija. V osnovi so telegraf sestavljali dve izolirani žici, baterijsko napajanje ter komplet relejskega stikala in sprejemnika na vsaki strani. Stikalo je spremenilo smer električnega toka, uporabnik na drugi strani pa je to lahko opazil na sprejemniku. Uporabnika sta si tako lahko izmenjevala sporočila v binarni kodi.

Nekaj let zatem so razvili tudi komercialne telegrafske sisteme. Zelo napreden je bil angleški, ki sta ga leta 1837 patentirala William Fothergill Cooke in Charles Wheatstone s šestimi vzporednimi žicami (najbrž prvi vzporedni signal). Telegraf sta demonstrirala ob še enem takrat vročem izumu – železnici. Z njim sta namreč povezala sosednji postaji. Telegraf je lahko hkrati prenašal 5 znakov (bitov), a je bil zelo podvržen propadanju izolacije in zato ne preveč zanesljiv. Kmalu so ga predelali v običajnega dvožičnega. Istega leta je v ZDA svoj sistem patentiral Samuel Morse, njegov asistent Alfred Vail pa je razvil Morsejevo abecedo s kratkimi in dolgimi signali. Sistem se je hitro širil in v dobrem desetletju povezal vzhodno in zahodno obalo, pri tem pa zabil žeblje v krsti še eni ameriški iznajdbi – sistemu poštnih pošiljk Pony Express. Že leta 1851 je bil Morsejev sistem standardiziran tudi v Evropi, kjer so le še Britanci vztrajali pri lastnem sistemu. Ravno v tistih letih se je telegraf, skupaj z železniško povezavo med Dunajem in Trstom, znašel tudi v naših krajih in se kasneje, na cesarjev ukaz, širil še po drugih krajih.

Ker sta bili sredi 19. stoletja Severna Amerika in Evropa dodobra prepredeni s telegrafskimi povezavami, je nadaljnji razvoj obsegal polaganje podmorskih kablov, ki je drastično skrajšalo potovanje informacij z enega konca sveta na drugega. Tako je takrat pismo iz Londona (opremljeno s poštno znamko, ki so jih prvič uporabili leta 1840 prav v Londonu, deset let zatem pa tudi pri nas) v Severno Ameriko potovalo slaba dva tedna, v Indijo dober mesec in v Avstralijo dva meseca in pol, s telegrafom pa so informacije potovale skorajda hipoma.

Preprost telegrafski oddajnik

Telegrafisti na terenu – obvezna oprema klobuk in brki

Potrebe po prenosu informacij so naraščale, zato so kasneje izumili nešteto zvijač, ki so pohitrile komunikacijo. Ena prvih je bila skrajševanje besed. A še vedno je bilo treba imeti po enega telegrafista na vsakem koncu linije. Wheatstone je izumil način, da je kazalec sam pokazal na ustrezno črko, zato je hitrost prenosa lahko dosegla 15 besed na minuto. Šele Škot Aleksander Bain je leta 1846 izumil način, da sprejemni telegraf sam zapisuje sprejeta sporočila na pisalniku, katerega papir je bil potopljen v raztopino amonijevega nitrata in kalijevega ferocianida. Med delovanjem je železna pisalna igla drsela po papirju in puščala sled. Hitrost prenosa se je lahko povzpela do vrtoglavih nekaj sto besed na minuto, a je bil še vedno potreben operater, da je izpisane pike in črte spremenil v običajno abecedo. Že leta 1855 pa je David Edgar Hughes izumil tiskalni telegraf, ki je deloval dvosmerno – pri oddaji je prek tipkovnice latinske črke spremenil v Morsejevo abecedo, pri sprejemu pa signal prek vrtečega se kolesa nazaj v klasično pisavo. Sistem je bil zelo zanesljiv, obenem pa je omogočal tudi shranjevanje odhajajočih in prihajajočih sporočil.

Francoz Emile Baudot je leta 1874 nadgradil samo abecedo, tako da je uvedel petbitne znake (ITA-1), ki so ustrezali posameznim črkam. S tem je svojemu tiskalnemu telegrafu dvignil hitrost prenosov na 30 besed na minuto. Baudotova koda je bila kasneje osnova za sedembitno kodo ASCII. Še nekoliko dlje je šel stari znanec Wheatstone z avtomatskim kodirnikom, ki je črke spremenil v luknje na papirnatem traku. S predvajanjem tega skozi ustrezno napravo je hitrost prenosa že dosegla 70 besed na minuto.

Telegraf si je razmeroma hitro utrl pot v brezžičnost. Le nekaj let po tem, ko je Heinrichu Rudolfu Hertzu uspelo demonstrirati sposobnost širjenja radijskih valov, je leta 1897 mlademu italijanskemu izumitelju Guglielmu Marconiju uspelo Morsejeve signale prenesti 6 km daleč, leta 1901 pa že čez Atlantik. Radiotelegrafija je postala zelo pomembna v ladijskem prometu, to se je pokazalo ob tragediji Titanika. Čeprav so prve radiotelegrafske klice s Titanika preslišali, saj so operaterji na drugih ladjah takrat počivali, je bilo kasnejše reševanje mogoče prav zaradi brezžičnega telegrafa.

George Bernard Shaw je imel telegraf, poleg parnega stroja, za pomemben gradnik moderne civilizacije. Hitrost telegrafa je močno globalizirala svet, ki se prej ni spremenil vse od Gutenbergovega izuma tiska. Kljub temu pa telegraf ni nikoli dosegel splošne priljubljenosti. Na začetku je bil enostavno predrag, nekaj desetletij zatem pa ga je zasenčil nov izum – telefon (na začetku imenovan tudi govoreči telegraf), ki je za prenos informacij uporabljal precej bolj enostaven in vsem razumljiv nosilec – človeški govor. Telegraf se je obdržal le za uradne državne namene in v nišnih rabah, na primer za pošiljanje stanja na borzah, kjer je bilo avtomatsko zapisovanje sporočil tudi njegova pomembna prednost.

Teleprinter

Teleprinterji so bili nadgradnja avtomatskih telegrafskih naprav, ki so omogočali avtomatsko pošiljanje in sprejemanje sporočil, snemanje ter dvo- ali večsmerno povezavo. Prvi teleprinterji s konca 19. stoletja, ki so uporabljali Baudotovo kodo ITA-1, so dosegli hitrosti prenosa 200 besed na minuto. Konec devetnajstega stoletja je sledila cela vrsta manjših izboljšav, ki so preskakovale mejo med telegrafi in teleprinterji. Baudotove naprave so bile še nadalje izboljšane, da so lahko neposredno nanje priključili klasične tipkovnice. Za luknjanje traku so dodali luknjače na stisnjeni zrak, v samo kodo pa so dodali še netiskane znake, kot so vrnitev na začetek vrstice (CR) in prehod v novo vrstico (LF). Pomembna izumitelja sta bila Charles Krum in njegov sin Howard, ki sta na začetku prejšnjega stoletja prispevala celo vrsto izboljšav, med drugim tudi sinhronizacijo med oddajnikom in sprejemnikom za hitrejše prenašanje sporočil.

Naslednje veliko izboljšanje je bila avtomatizacija povezave. Do tridesetih let dvajsetega stoletja so teleprinterji delovali na nespremenljivih telegrafskih povezavah, ki jih je bilo treba ročno preklapljati, če so sporočilo hoteli preusmeriti. Z uvedbo avtomatiziranega usmerjanja pa so, podobno kot pri telefonu, lahko pohitrili tudi vzpostavljanje povezave. Z dodajanjem frekvenčne multiplikacije se je hitrost prenosa povečala na 45 baudov in ena povezava je lahko vzporedno prenašala kar 25 sporočil. Sredi prejšnjega stoletja so teleprinterske povezave postale najcenejši in najzanesljivejši način pošiljanja sporočil na dolge razdalje. Tako je Bobby Fischer leta 1965 sodeloval na šahovskem turnirju kar prek teleprinterja, potem ko mu ameriške oblasti niso dovolile na Kubo. Teleprinter je bil Twitter dvajsetega stoletja. A z vznikom računalniških omrežij se je precej hitro poslovil od dejavne vloge. Toda nekatere zamisli, kot so decentraliziranost in kodne tabele, so zaživele v poznejših omrežjih – Arpanetu in internetu.

Teleprinter iz Bletchley Parka

Telefaks

Že kmalu po izumu telegrafa in načinu za zapisovanje vsebine sporočil se je Bainu porodila zamisel, da bi bilo prek telegrafske linije mogoče pošiljati tudi slike. Njegove zamisli sta izpopolnila Shelford Bakewell in Italijan Giovanni Caselli. Slednji je leta 1865, kar 11 let pred izumom telefona, uvedel prvo komercialno telefaksno povezavo med Parizom in Lyonom. Takratni faks je deloval tako, da so bile risbe izrisane s posebno prevodno tekočino. Pero, ki je drselo po risbi, nameščeni na valj, je oddajalo tok v odvisnosti od prevodnosti. Ta tok se je prenašal po telegrafski povezavi na drugo stran, kjer je podobno pero izrisovalo sliko na drug sinhroniziran valj. Podobno napravo za podpisovanje na daljavo je leta 1888 izumil Elisha Gray – manj slavni soizumitelj telefona. Nemec Artur Korn je okoli leta 1900 izpopolnil svoj slikovni telegraf (telefoto) in že leta 1908 so iz Pariza v London posredovali prvo sliko osumljenca. V tistem času je Francoz Eduard Belin še dodatno izpopolnil svoj belinograf, s katerim je izboljšal kakovost prenesenih fotografij, tako da je bil tak prenos po letu 1914 uporabljen za večino novinarskih objav.

Belinograf, predhodnik telefaksa

Tehnologija je bila s tem zaokrožena, prihodnja desetletja pa so prinesla standardizacijo prenosa, zmanjševanje naprav in predvsem poenostavljanje. Prav preprostost dela s telefaksi je to tehnologijo ponesla v pisarne, kjer je ostala vse do uveljavitve elektronske pošte. Standardizacija se je v šestdesetih letih uveljavila z digitalizacijo samih naprav. Osnovna ločljivost je omogočala skeniranje in pošiljanje dokumenta s 100 vrsticami na palec, standardna, super- in ultrafina ločljivosti pa so omogočale celo 200 in 400 vrstic na palec. V osemdesetih so temu sledile tudi hitrosti prenosa. Z osnovnih 2400 b/s smo do srede devetdesetih napredovali vse do vrtoglavih 33.600 bitov na sekundo. Hkrati so faksi uporabljali tudi stiskanje podatkov (na primer jpeg), zato so prav ob koncu svoje dobe bili razmeroma hitri.

Čeprav so telegrafi, teleprinterji in telefaksi obvladovali prenose besedil in slik skoraj poldrugo stoletje, jih je nastanek precej hitrejšega interneta odpihnil v nekaj letih. Slovenska pošta sicer še vedno ponuja telegrame, toda ti so le staro ime za precej drugačno tehnologijo. Elektronska pošta je popolnoma nadomestila teleprinterje, saj omogoča elektronsko shranjevanje in filtriranje sporočil. Tudi telefaksi so povečini izginili iz poslovnih okolij in jih uporabljajo le še redki, ki se jim verjetno ne ljubi priučiti novih naprav.