Зарождение мировой системы электрической связи

Конец первой половины XIX в. характеризуется чрезвычайно быстрым развитием почти во всех странах мира сети железных дорог и в особенности сети электрической связи. После того как человечество обрело средство надежной передачи информации в виде электрических телеграфов и в процессе совершенствования этого средства стало ясно, что использование ретрансляционных пунктов дает возможность применять телеграфирование практически на любых расстояниях. Возникла задача строительства как можно более широкой и разветвленной сети телеграфных линий.

За первыми опытами по применению многопроводных систем телеграфирования преимущество получили двухпроводные системы. В 1838 г. Штейнгель проделал успешные опыты с заменой второго телеграфного провода линии землей. В 1842-1843 гг. Б. С. Якоби доказал, что проводимость земли почти не зависит от расстояния. После этого телеграф в подавляющем числе случаев стали строить однопроводным.

К середине XIX в. выработались основные принципы систем телеграфной связи, сложились важнейшие требования к производству телеграфной аппаратуры, и телеграфное производство стало интенсивно развиваться. Телеграфная техника вызвала производство линейных приборов и изоляторов, различных типов телеграфных проводов, кабелей и другого оборудования.

Все крупные государства стали рассматривать телеграфную связь как необходимый элемент укрепления мощи государства и как составляющую стратегических военных сил. Строительству линий телеграфа стали придавать огромное значение, на это тратились большие средства.

После сооружения первых телеграфных линий в России, о которых уже говорилось и протяженность которых была мала, русское правительство решило в 1844 г. начать строительство линии Петербург - Варшава, а в 1852 г. линии Москва - Киев - Одесса. Годом позже была введена линия Петербург - Выборг - Гельсингфорс. Затем были сооружены прибалтийские линии между Петербургом, Ригой, Таллином (Ревелем), Миттавой (Елгавой) и Либавой (Лиепаей). Очень быстро Россия создала разветвленную телеграфную сеть внутреннего значения, а также установила телеграфные связи с рядом зарубежных городов. В 1857 г. общая длина русской телеграфной сети равнялась 7882 км, а в 1860 г. возросла до 17725 км [24].

В начале 50-х годов XIX в. телеграфная сеть США достигла 15 000 км. В Англии длина телеграфных линий составляла около 4000 км, а во Франции - около 1000 км. Это были сухопутные линии. В 1847 г. встал вопрос о прокладке первого подводного телеграфного кабеля через Ла-Манш между Францией и Англией. Работы завершились в 1851 г., и между Дувром и Кале вступила в строй кабельная линия. В 1852 г. кабелем были соединены Англия и Ирландия, а в 1854 г. - Корсика и Сардиния на Средиземноморье. В годы Крымской войны подводный кабель был проложен по дну Черного моря и использовался для связи англо-франко-турецких войск со Стамбулом, Парижем, Лондоном.

Прокладка телеграфного кабеля (1850 г.)

В 1856 г. техника смогла дать положительный ответ на вопрос о возможности прокладки трансатлантического подводного телеграфного кабеля, начались чрезвычайно трудоемкие работы, положившие начало сложнейшей технико-экономической кампании, изобиловавшей множеством жизненных драматических моментов и интересных изобретательских решений. И вот, наконец, в 1866 г. была установлена первая прямая подводная телеграфная связь между Европой и Северо-Американским континентом. Впервые наладилось оперативное и высоконадежное сообщение между континентами.

В 1869 г. вступила в действие кабельная подводная линия Лондон -Калькутта, длина которой составляла почти 20 тыс. км. В 1872 г. была установлена прямая кабельная связь между Европой и Южной Америкой, а затем между Австралией, Индией и Канадой.

Расширявшаяся практика электросвязи предъявляла все более сложные требования к телеграфной технике, главным образом по увеличению скорости передачи сообщений и эффективному использованию магистралей электросвязи. Ручная передача постепенно заменялась механической, когда телеграммы сначала переводили на бумажные перфоленты, накапливали, а затем в наиболее удобное (с точки зрения загрузки линии) время автоматически передавали с помощью особых приспособлений (трансмиттеров) с очень большой скоростью. Уже к 1858 г. скорости передачи достигли 300-400 телеграфных знаков в минуту. Производительность автоматических передающих аппаратов продолжала расти и допускала к началу XX в. передачу 1000 и больше знаков в минуту. Однако такая высокая скорость накладывала уже особые требования на конструктивное выполнение линий, определяла их пропускную способность.

После того как были открыты (Г. Кирхгоф, 1847 г.) законы распределения тока в сложных электрических цепях, возникла идея использовать телеграфную линию для одновременной передачи нескольких сообщений. По-видимому, одной из первых попыток решения этой задачи уплотнения линий были опыты Ю. Гинтля - директора австрийсгах правительственных телеграфов. В 1853 г. он предложил систему дуплексного телеграфирования, когда по одному проводу передавались одновременно две телеграммы.

В 1858 г. русский математик 3. Я. Слонимский разработал оригинальную систему коммутации линий с целью одновременной передачи двух пар телеграмм навстречу (система квадруплексного телеграфирования). Дуплексная и квадруплексная системы передачи телеграмм широко вошли в практику телеграфного дела. В 1871 г. американский инженер Д. Стирнс разработал достаточно простую и надежную систему дифференциального дуплекса, а в 1874 г. известный изобретатель Т. Эдисон разработал оригинальную систему квадруплексного телеграфирования, которая применяется вплоть до настоящего времени. На первых этапах телеграфии для применения методов уплотнения линий дуплексными и квадруплексными системами служили обычные аппараты пишущего типа (например, аппараты Сименса или Морзе), впоследствии эти же несколько модифицированные методы использовали и на линиях с буквопечатающими приборами.

Более глубокое изучение электрических процессов и развитие электротехники позволило решить задачу использования надежных средств уплотнения иными методами, чем методы переключения каналов. Очень плодотворной была идея телеграфирования переменными токами различной частоты. Работы многих ученых и инженеров в ранний период развития телеграфии заложили основы этой техники. Еще в 1837 г. американский инженер Ч. Пейдж, а несколько позже Де-ла Рив и Г. Вертгейм предложили тональную передачу, а в 1852 г. чешский физик Ф. Петржина использовал в качестве приемника токов высокой частоты усовершенствованный им вибратор.

Частотное уплотнение оказалось очень перспективным и позволило создать множество практических систем, полностью дошедших до настоящего времени. Более того, эти методы вышли за рамки проводной связи и с развитием радиотехники обрели право на универсальное применение.