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一对一地工作，连接一对站。 但早在 1877 年 想象了一个通用的连接系统。 贝尔在给潜在投资者的一则广告中写道，正如市政燃气和供水网络将主要城市的家庭和企业与配送中心连接起来一样，
可以想象，电话线将如何铺设在地下或悬挂在上面，其分支将延伸到私人住宅、乡村庄园、商店、工厂等，通过主电缆将它们与中央办公室连接起来，中央办公室内的电线可按需连接，在城市任意两地之间建立直接连接。 而且，我相信，未来电线将连接不同城市的电话公司总部，一个地方的人将能够与远方的另一个人进行通信。
但他和他的同时代人都没有技术能力来实现这些预测。 需要几十年的时间和大量的聪明才智和艰苦的工作才能将电话变成人类已知的最广泛和最复杂的机器，这种机器将跨越大陆并最终跨越海洋将世界上每个电话交换机连接起来。
这种转变是通过交换机的开发而实现的，交换机是一个中心局，其设备能够将呼叫从主叫线路重定向到被叫线路。 开关自动化导致继电器电路的复杂性显着增加，这对计算机产生了很大的影响。
第一个开关
在电话的早期，没有人能确切地说出它们的用途。 长距离传输记录信息已经被掌握，并在商业和军事应用中显示出其有用性。 但远距离传输声音还没有先例。 它是像电报一样的商业工具吗？ 社交通讯设备？ 娱乐和道德教育的媒介，例如广播音乐和政治演讲？
贝尔的主要支持者之一加德纳·格林·哈伯德发现了一个有用的类比。 在过去的几十年里，电报企业家建立了许多当地的电报公司。 富人或小企业租用一条专用电报线将他们连接到公司的中央办公室。 发送电报后，他们可以叫出租车、派快递给客户或朋友留言，或者报警。 哈伯德相信电话可以在此类事情上取代电报。 它使用起来更加容易，并且保持语音联系的能力加快了服务速度并减少了误解。 因此，他鼓励创建这样一家公司，提供与当地电话公司相关的电话租赁服务，这些电话公司都是新成立的和由电报交换机改造而成的。
其中一家电话公司的经理可能会注意到他需要二十部电话才能与二十个客户通话。 在某些情况下，一位顾客想要向另一位顾客发送消息，例如，医生向药剂师发送处方。 为什么不给他们一个互相交流的机会呢？
贝尔本人也可能想出这样的主意。 1877 年的大部分时间他都在巡回演讲中推广电话。 乔治·科伊在康涅狄格州纽黑文参加了一场讲座，贝尔阐述了他对中央电话局的愿景。 科伊受到这个想法的启发，组建了纽黑文地区电话公司，从贝尔公司购买了许可证，并找到了他的第一批用户。 到 1878 年 21 月，他使用第一个公用电话交换机（用废弃电线和水壶手柄制成）连接了 XNUMX 个用户。
一年之内，类似的用于连接本地电话用户的临时设备开始出现在全国各地。 电话使用的投机社会模式开始围绕商人和供应商、商人和顾客、医生和药剂师之间的这些本地通信节点具体化。 即使是在有钱的朋友和熟人之间也是如此。 使用电话的替代方法（例如，作为广播手段）开始逐渐消失。
几年之内，电话局就采用了一种可以持续数十年的通用交换硬件设计：操作员可以使用插入线连接的一系列插座。 他们还就运营商的理想领域达成了一致。 起初，电话公司（其中许多是由电报公司发展而来）从可用的劳动力中雇用——男职员和信使。 但顾客抱怨他们的粗鲁，经理们也因他们的暴力行为而深受其害。 很快，她们就被彬彬有礼、得体的女孩所取代。
这些中央交换机的未来发展将决定贝尔的歌利亚级与新兴独立竞争对手之间的电话主导地位的竞争。
贝尔和独立公司
美国贝尔电话公司拥有贝尔1876年的专利号174，用于“电报改进”，由于该专利的范围相当广泛，因此处于极其有利的地位。 法院裁定，这项专利不仅涵盖了其中描述的具体乐器，还涵盖了通过波流传输声音的原理，从而使贝尔在美国垄断了电话技术，直到465年，1893年的专利到期。
管理公司明智地利用了这一时期。 总统特别值得注意的是 и 。 福布斯是一位波士顿贵族，也是贝尔早期合伙人耗尽资金时控制该公司的投资者名单中的佼佼者。 韦尔，合伙人塞缪尔·莫尔斯的侄孙， 是贝尔公司中最重要的公司——总部位于纽约的大都会电话公司的总裁，也是美国贝尔公司的首席执行官。 韦尔展现了他作为铁路邮政服务负责人的管理勇气，在前往目的地的途中对车厢中的邮件进行分类，这被认为是当时最令人印象深刻的后勤壮举之一。
福布斯和韦尔致力于让贝尔进入该国的每个主要城市，并通过长途线路连接所有这些城市。 由于该公司最大的资产是其现有用户基础，他们相信贝尔网络对现有客户无与伦比的访问能力将给他们在专利到期后招募新客户方面带来不可逾越的竞争优势。
贝尔不是以美国贝尔的名义进入新城市，而是通过将其一系列专利授权给当地运营商并通过交易购买该公司的多数股权。 为了进一步促进和扩大连接城市办事处的线路，他们于 1885 年成立了另一家公司，美国电话电报公司 (AT&T)。 韦尔将这家公司的总裁职位添加到了他令人印象深刻的职位清单中。 但也许该公司投资组合中最重要的补充是 1881 年收购了芝加哥电气设备公司 Western Electric 的控股权。 它最初由贝尔竞争对手 Elisha Gray 创立，后来成为西联设备的主要供应商，最终成为贝尔内部的制造商。
直到 1890 年代初，贝尔的合法垄断即将结束时，独立电话公司才开始走出贝尔用美国专利号 174 打入的困境。在接下来的 465 年里，独立电话公司开始走出困境。公司对贝尔构成了严重威胁，双方在争夺地盘和用户的斗争中迅速扩张。 为了刺激扩张，贝尔彻底改变了组织结构，将 AT&T 从一家私营公司转变为一家控股公司。 美国贝尔根据州法律注册。 马萨诸塞州遵循公司作为有限公共特许状的旧概念，因此美国贝尔必须向州立法机关请愿才能进入新城市。 但根据纽约自由公司法组建的 AT&T 没有这样的需求。
AT&T 扩大了网络并成立或收购了公司，以巩固和保护其对主要城市中心的主权，在全国范围内扩展不断增长的长途线路网络。 独立公司正在尽快占领新的领域，尤其是 AT&T 尚未到达的小镇。
在这场激烈的竞争中，电话的使用数量以惊人的速度增长。 到 1900 年，美国已有 1,4 万部电话，而欧洲为 800 万部，世界其他地区为 000 万部。 每 100 个美国人就拥有一台设备。 除美国外，只有瑞典和瑞士接近这样的密度。 在 000 万条电话线中，60 万条由贝尔用户拥有，其余则由独立公司拥有。 短短三年时间，这些数字分别增长到1,4万和800万，交换机数量接近数万。
开关数量，大约1910年
交换机数量的不断增加给中央电话交换机带来了更大的压力。 作为回应，电话行业开发了一种新的交换技术，该技术分为两个主要部分：一个受到贝尔的青睐，由运营商运营。 另一种是由独立公司采用的，使用机电设备来完全消除操作员。
为了方便起见，我们将其称为手动/自动换档故障线。 但不要让这个术语欺骗了您。 就像超市的“自动”收银台一样，机电开关，尤其是早期版本，给顾客带来了额外的压力。 从电话公司的角度来看，自动化降低了劳动力成本，但从系统的角度来看，他们将运营商的有偿劳动力转移给了用户。
操作员待命
在这个竞争激烈的时代，芝加哥是贝尔系统的主要创新中心。 芝加哥电话公司 (Chicago Telephone) 首席执行官安格斯·希巴德 (Angus Hibbard) 正在突破电话技术的界限，以增强为更广泛的用户群提供的功能，而 AT&T 总部对此并不满意。 但由于AT&T和运营公司之间并没有很强的联系，她无法直接控制他——她只能眼睁睁地看着。
那时，贝尔的大多数客户都是商人、商业领袖、医生或律师，他们支付固定费用即可无限制地使用电话。 很少有人还能负担得起每年 125 美元的费用，相当于今天的几千美元。 为了向更多客户扩展服务，芝加哥电话公司在 1890 年代推出了三项新产品，既提供了更低的成本，也降低了服务水平。 最初有一项在线路上设有计时器的服务，可供多人访问，其成本包括每分钟的费用和非常小的订阅费（由于一条线路在多个用户之间划分）。 操作员在纸上记录顾客的时间使用情况——芝加哥第一台自动计价器直到第一次世界大战后才出现。 然后是针对本地交换机的服务，可以无限拨打周围几个街区的电话，但每个客户的接线员数量减少（因此增加了连接时间）。 最后，还有安装在客户家里或办公室的付费电话。 一枚五分钱就足以给城里的任何地方拨打长达五分钟的电话。 这是第一个向中产阶级提供的电话服务，到 1906 年，芝加哥 40 部电话中的 000 部是付费电话。
为了跟上快速增长的用户群，希巴德与西方电气公司（其主要工厂也位于芝加哥）密切合作，特别是与其总工程师查尔斯·斯克里布纳密切合作。 现在没有人知道斯克里布纳，但当时他作为数百项专利的作者，被认为是一位著名的发明家和工程师。 他的第一个成就是为贝尔系统开发了一个标准开关，包括一个用于操作员电线的连接器，称为“折刀”，因为它类似于折叠小刀[折刀]。 这个名字后来被缩写为“jack”。
斯克里布纳、希巴德和他们的团队重新设计了中央交换电路，以提高操作员的效率。 忙音和铃声（表示听筒已被拿起）使接线员不必告诉呼叫者出现了错误。 指示活动呼叫的小电灯取代了操作员每次都必须推入到位的门。 接线员的问候语“你好”（邀请对话）被替换为“号码，请”，这意味着只有一个答案。 由于这些变化，芝加哥本地电话的平均通话时间从 45 年的 1887 秒减少到 6,2 年的 1900 秒。
带操作器的典型开关，大约1910年
尽管芝加哥电话公司、西部电力公司和其他贝尔公司致力于使运营商通信变得快速高效，但其他公司却试图完全摆脱运营商。
杏仁布朗斯特罗格
自 1879 年以来，来自美国、法国、英国、瑞典、意大利、俄罗斯和匈牙利的发明家已对无需人工干预的电话连接设备申请了专利，并进行了演示并投入使用。 到 1889 年，仅在美国就注册了 27 项自动电话交换机专利。 但是，正如我们历史上经常发生的那样，发明自动开关的功劳不公平地落到了一个人身上：阿尔蒙·斯特罗格。 这并不完全错误，因为在他之前的人们制造了一次性设备，将它们视为小玩意，无法摆脱小型、增长缓慢的手机市场，或者根本无法利用这个想法。 斯特罗格的机器是第一个以工业规模实施的机器。 但也不可能称其为“斯特鲁格的机器”，因为他从未亲自建造过它。
斯特罗格 (Strowger) 是一位 50XNUMX 岁的堪萨斯城教师，后来转型为企业家，在技术专业化程度不断提高的时代，他一点也不像创新者。 他发明总机的故事已经被讲述过很多次了，但它们似乎属于神话领域，而不是确凿的事实。 但这一切都源于斯特罗格对当地电话交换运营商将客户转移到竞争对手的不满。 我们已经无法知道这样的阴谋是否真的发生过，或者斯特罗格是否是其受害者。 最有可能的是，他本人并不像他认为的那样是一位优秀的企业家。 无论如何，“没有女孩”的手机的想法就是源于这种情况。
他 1889 年的专利描述了一种设备的外观，其中刚性的金属臂取代了电话接线员的精致手柄。 它没有一根插孔线，而是一个金属触点，可以沿弧形移动并选择 100 条不同的客户端线路之一（或者在一个平面中，或者在“双电机”版本中，在 XNUMX 个平面中，每个平面有 XNUMX 条线路） 。
呼叫者使用两个电报键控制手，一个用于十位，另一个用于个位。 要连接到订户 57，呼叫者按十位键五次将手移至所需的十个客户端组，然后按个位键七次以联系该组中的所需订户，然后按最后一个键进行连接。 在有接线员的电话上，呼叫者只需拿起电话，等待接线员接听，说“57”，然后等待接通。
该系统不仅使用起来繁琐，而且还需要不必要的设备：从用户到交换机的五根电线和两块电话电池（一节用于控制交换机，一节用于通话）。 此时，贝尔已经转向集中式电池系统，他们最新的基站没有电池，只有一对电线。
据说斯特罗格用插在一堆浆过的项圈上的别针制作了第一个开关模型。 为了实现一个实用的设备，他需要几个重要合作伙伴的财政和技术援助：特别是商人约瑟夫·哈里斯和工程师亚历山大·基思。 哈里斯为斯特罗格提供了融资，并监督创建了生产交换机的斯特罗格自动电话交换公司。 他明智地决定将公司设在芝加哥他的家中，而不是堪萨斯城。 由于其存在，西部电气公司处于电话工程的中心。 基思 (Keith) 是第一批受聘的工程师之一，他来自发电行业，后来成为 Strowger Automatic 的技术总监。 在其他经验丰富的工程师的帮助下，他将 Strowger 的粗略概念发展为可供大规模生产和使用的精密仪器，并监督了未来 20 年对该仪器的所有重大技术改进。
在这一系列的改进中，有两项特别重要。 第一个是用一个拨盘代替许多按键，它自动生成将开关移动到所需位置的脉冲和连接信号。 这极大地简化了用户设备，并成为控制自动交换机的默认机制，直到贝尔在 1960 世纪 1000 年代向世界推出按键式拨号。 自动电话已成为旋转电话的代名词。 第二个是双连接交换系统的开发，该系统允许先是 10 个用户，然后是 000 个用户通过拨打 3 或 4 个数字来相互连接。 第一级交换机选择十个或一百个第二级交换机中的一个，而该交换机从 100 个用户中选择所需的一个。 这使得自动切换在拥有数千名用户的大城市中变得具有竞争力。
Strowger Automation 于 1892 年在印第安纳州拉波特安装了第一台商用交换机，为独立 Cushman 电话公司的 900 位用户提供服务。 这家位于该市的前贝尔子公司在与 AT&T 的专利纠纷中败诉后成功退出，这给了库什曼和斯特罗格一个绝佳的机会来取代他的位置并挖走他的客户。 五年后，Keith 监督了佐治亚州奥古斯塔首次安装二级交换机，为 XNUMX 条线路提供服务。
当时，斯特罗格已经退休并住在佛罗里达州，几年后他在那里去世。 他的名字从自动电话公司的名称中删除，该公司更名为 Autelco。 Autelco 是美国和欧洲大部分地区机电开关的主要供应商。 到 1910 年，自动交换机通过 200 个电话交换机为 000 名美国用户提供服务，几乎所有电话交换机都是由 Autelco 建造的。 每个都属于一家独立的电话公司。 但 131 万只是美国数百万电话用户的一小部分。 甚至大多数独立公司也在追随贝尔的脚步，而贝尔本身还没有认真考虑更换其运营商。
综合管理
贝尔系统的反对者试图解释该公司使用运营商的承诺有一些邪恶的动机，但他们的指控很难令人相信。 这样做有几个很好的理由，其中一个在当时看来合理，但现在看来是错误的。
贝尔首先需要开发自己的交换机。 AT&T 无意向 Autelco 支付其电话交换机费用。 幸运的是，1903年，她获得了安大略省布兰特福德的洛里默兄弟开发的设备的专利。 亚历山大·贝尔 (Alexander Bell) 的父母离开苏格兰后定居在这座城市，1874 年他访问那里时，他第一次想到了电话的想法。 与斯特罗格开关不同，洛里默斯的设备使用反向脉冲来移动选择杆 - 即来自开关的电脉冲，每个开关都会切换订户设备中的继电器，使其从订户设置的数字开始倒计时将杠杆调至零。
1906 年，西部电气公司指派了两个独立的团队根据 Lorimers 的想法开发开关，他们创建的系统（面板式和旋转式）形成了第二代自动开关。 他们两人都用传统的拨号装置取代了杠杆，将脉冲接收器移动到中心站内。
对于我们的目的而言，更重要的是，西电开关设备的机械结构（由电话历史学家详细描述）是用于控制开关的继电器电路。 但历史学家只是顺便提到了这一点。
这是遗憾的，因为控制继电器电路的出现对我们的历史产生了两个重要的影响。 从长远来看，他们激发了这样的想法：开关的组合可以用来表示任意算术和逻辑运算。 这些想法的实现将是下一篇文章的主题。 首先，他们回避了自动交换机的最后一个重大工程挑战——扩大规模以服务于贝尔拥有数千用户的大城市地区的能力。
Alexander Keith 使用 Strowger 交换机在 10 条线路之间进行切换的方式无法缩放太多。 如果我们继续增加层数，每次调用都需要太多的设备来专用。 贝尔工程师将这种替代缩放机制称为“发送者”。 它将呼叫者拨打的号码存储在寄存器中，然后将该号码转换为控制交换机的任意（通常是非数字）代码。 这使得交换配置更加灵活 - 例如，总机之间的呼叫可以通过中心站（不对应于拨打号码中的单个数字）进行重定向，而不是将城市中的每个总机连接到所有其他总机。
显然， AT&T 流量部门的研究工程师最先提出了“发送者”这个词。 莫利纳因其将数学概率应用于电话流量研究的创新研究而闻名。 这些研究使他在 1905 年左右产生了这样的想法：如果呼叫转移与用户拨打的十进制号码脱钩，那么机器可以更有效地使用线路。
莫利纳（Molina）从数学上证明，将呼叫分散到更大的线路组上可以使交换机处理更多的呼叫量，同时保持繁忙信号概率相同。 但斯特罗格的开关仅限于一百条线路，使用两位数字进行选择。 基于三位数的1000线交换机被发现无效。 但由发送者控制的选择器的移动不一定必须与呼叫者拨打的号码一致。 这样的选择器可以分别从可用于旋转系统和面板系统的 200 或 500 条线路中进行选择。 莫利纳提出了一种由继电器和棘轮组合构建的呼叫登记和传输设备的设计，但当 AT&T 准备实施面板和旋转系统时，其他工程师已经提出了仅基于继电器的更快的“发送器”。
Molina 的呼叫转接设备，专利号 1（083 年发送，456 年批准）
从“发送者”到联合控制者只剩下一小步了。 西部电气公司的团队意识到他们不需要为每个用户甚至每个活动呼叫隔离发送者。 所有生产线之间可以共享少量控制设备。 当有电话打进来时，发送器会打开一段时间并记录拨打的号码，与开关配合以重定向呼叫，然后关闭并等待下一个电话。 凭借面板开关、发送器和共享控制，AT&T 拥有了灵活且可扩展的系统，甚至可以处理纽约和芝加哥的庞大网络。
面板开关中的继电器
但尽管该公司的工程师驳回了对无接线员电话技术的所有反对意见，AT&T 管理层仍然心存疑虑。 他们不确定用户是否能够拨打大城市自动拨号所需的六位和七位数字。 当时，呼叫者通过本地交换机用户拨打电话，需要向接线员提供两个详细信息 - 所需交换机的名称和（通常）一个四位数的号码。 例如，帕萨迪纳的客户可以通过说“伯班克 5553”联系伯班克的朋友。 贝尔管理层认为，用随机的两位或三位代码替换“伯班克”会导致大量错误呼叫、用户沮丧和服务质量差。
1917 年，AT&T 员工 William Blauwell 提出了一种消除这些问题的方法。 西部电气公司在为订户制造机器时，可以在拨号盘的每个数字旁边打印两个或三个字母。 电话簿将以大写字母显示每个交换机的前几个字母，对应于其数字年份。 呼叫者不必记住所需总机的随机数字代码，只需拼写号码：BUR-5553（伯班克）。
1939 年贝尔电话旋转拨号盘，号码为 Lakewood 2697，即 52-2697。
但即使没有人反对改用自动交换机，AT&T 仍然没有技术或操作上的理由放弃这种成功的呼叫连接方法。 只是战争把她逼到了这一步。 对工业品需求的巨大增长不断提高了工人的劳动力成本：在美国，从1914年到1919年，劳动力成本几乎翻了一番，这导致其他领域的工资上涨。 突然之间，操作员控制和自动开关之间的比较关键点不再是技术或操作，而是财务。 鉴于支付给运营商的成本不断上升，到 1920 年，AT&T 决定不再抵制机械化，并下令安装自动化系统。
第一个此类面板开关系统于 1921 年在内布拉斯加州奥马哈上线。 随后于 1922 年 1928 月在纽约进行了交换机。到 20 年，1934% 的 AT&T 交换机是自动的； 到 50 年 – 1960%，到 97 年 – 1978%。 XNUMX 年，贝尔关闭了缅因州最后一家电话交换机。 但仍然需要接线员来组织长途电话，直到第二次世界大战结束后，他们的位置才开始被取代。
根据我们文化中有关技术和商业的流行故事，我们很容易认为，行动迟缓的 AT&T 险些被灵活的小型独立公司所摧毁，并最终转向了由小企业开创的明显优越的技术。 但事实上，AT&T 在开始实现电话交换自动化之前十年就已经为独立公司带来的威胁付出了代价。
凯旋钟
XNUMX 世纪第一个十年发生的两件事让商界的大部分人相信，没有人能够击败贝尔系统。 第一个是纽约罗彻斯特美国独立电话公司的失败。 美国独立报首次决定建设一个具有竞争力的长途通信网络。 但他们无法打入关键的纽约市场并破产了。 第二次是试图进入芝加哥市场的独立伊利诺伊电话电报公司的倒闭。 其他公司不仅无法与AT&T的长途服务竞争，而且似乎也无法在大城市市场与其竞争。
此外，1907年芝加哥批准了贝尔的运营公司（希巴德的芝加哥电话），明确表明市政府不会试图促进电话业务的竞争。 一种新的自然垄断经济概念出现了——相信对于某些类型的公共服务来说，将它们集中在一个供应商之下是市场发展的一种有利可图的自然结果。 根据这一理论，对垄断的正确反应是公共监管，而不是强加竞争。
«» 1913年确认从联邦政府获得经营贝尔公司的权利。 起初，进步的政府似乎 对大规模企业合并持怀疑态度的公司可能会瓦解贝尔系统或削弱其主导地位。 当威尔逊的总检察长詹姆斯·麦克雷诺兹重新审理针对第一起反垄断案件提起的针对贝尔的案件时，这正是每个人的想法。 ，并由他的前任摆上桌面。 但 AT&T 和政府很快达成协议，并由该公司副总裁内森·金斯伯里 (Nathan Kingsbury) 签署。 AT&T 同意出售西联汇款（几年前它已购买了该公司的多数股权），停止收购独立电话公司，并通过其长途网络以合理的价格连接独立公司。
AT&T 的雄心壮志似乎遭受了重大打击。 但金斯伯里承诺的结果只是证实了她在全国电话领域的权力。 各城市和州已经明确表示，他们不会试图强行限制电话垄断，现在联邦政府也加入了他们的行列。 此外，独立公司获得长途网络接入的事实确保了它仍然是美国唯一的此类网络，直到半个世纪后微波网络的出现。
这些独立的公司成为了一台巨大机器的一部分，而贝尔就是这台机器的中心。 1921 年，收购独立公司的禁令被取消，因为政府要求大量独立公司寻求出售给 AT&T。 但许多独立公司仍然生存下来，甚至蓬勃发展，特别是通用电话电气公司 (GTE)，它收购了 Autelco 作为西方电气公司的竞争对手，并拥有自己的本地公司集合。 但他们都感受到了围绕着他们旋转的贝尔星的引力。
尽管条件舒适，但贝尔的董事们并不会坐以待毙。 为了促进电话创新，确保在行业中持续占据主导地位，AT&T 总裁沃尔特·吉福德 (Walter Gifford) 于 1925 年成立了贝尔电话实验室，拥有 4000 名员工。 贝尔还很快开发出了带有寻步器的第三代自动开关，由当时已知的最复杂的继电器电路控制。 这两项发展将导致两个人， и 研究开关电路与数理逻辑和计算系统之间有趣的类比。
在接下来的剧集中：
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