電信

1837年のクックとウィートストーンの5針電信機
モールス電信
ヒューズ電信機、シーメンスとハルスケが製造した初期（1855年）のテレプリンター

電気電信は、電線を介して電気信号を送信することで、2地点間の長距離通信を行うシステムであり、主に1840年代から20世紀後半まで使用されていました。これは最初の電気通信システムであり、テキストメッセージを物理的に運ぶよりも速く送信するために考案された電信と呼ばれる初期のメッセージングシステムの中で、最も広く使用されたものでした。 [ 1 ] [ 2 ]電気電信は、電気工学の最初の例と考えることができます。[ 3 ]

電気電信は、地理的に離れた 2 つ以上の局、つまり電信局から構成されていました。これらの局は電線で接続され、通常は電柱の頭上に設置されていました。さまざまな方法で動作する多くの電気電信システムが発明されましたが、広く普及したものは 2 つのカテゴリに分類されます。1 つ目はニードル テレグラフです。これは、電信線に送られた電流が電磁力を発生させ、その電磁力で針状のポインタを印刷されたリストの上に移動し、そのリスト内の特定の項目 (アルファベットの文字など) を指します。初期のニードル テレグラフ モデルでは複数の針が使用されていたため、局間に複数の電線を設置する必要がありました。最初の商用ニードル テレグラフ システムであり、そのタイプで最も広く使用されたのは、1837 年に発明されたクックとホイートストンの電信です。2 つ目のカテゴリはアーマチュア システムです。これは、電流がクリック音を発する電信音響器を作動させるもので、このタイプのシステムでの通信は、コード化されたリズミカルなパターンでクリック音を送信することで行われます。このカテゴリーの原型は、1838 年にサミュエル モールスによって発明されたモールス信号システムとそれに関連するコードです。1865年、ドイツの鉄道用に開発されたモールス信号の改良版を使用して、モールス信号システムは国際通信の標準となりました。

新興の鉄道会社は、列車制御システムに信号を提供するために電気電信を使用し、列車同士の衝突の可能性を最小限に抑えました。[ 4 ]これは、線路沿いの信号ボックスが単打ベルと3位置針電信機器の電信音によって隣接するボックスと通信する信号ブロックシステムを中心に構築されました。

1840年代には、電気電信が腕木式電信などの光電信システムに取って代わり、緊急メッセージを送信する標準的な手段となりました。18世紀後半までに、ほとんどの先進国では商用電信網が整備され、ほとんどの都市や町に電信局が設置されました。これにより、国民は料金を支払えば、国内の誰にでも メッセージ（電報と呼ばれる）を送信できるようになりました。

1850年以降、海底電信ケーブルの開通により、異なる大陸に住む人々の間で初めて迅速な通信が可能になりました。大陸間、そして大陸間でメッセージをほぼ瞬時に伝送できる電信技術は、社会経済に広範な影響を与えました。この電信技術は、グリエルモ・マルコーニによる無線通信の発明に繋がり、彼は1894年に無線通信を開始しました。 [ 5 ]

20世紀初頭、電信機の手動操作は徐々にテレプリンターネットワークに取って代わられました。電話の利用増加に伴い、電信は限られた専門的な用途に限定され、一般大衆による電信の利用は特別な機会の挨拶程度に縮小しました。1990年代のインターネットと電子メールの台頭により、専用の電信ネットワークはほぼ時代遅れとなりました。

歴史

初期の作品

1809年のゾンメリングの電信機

電気に関する研究の初期から、電気現象は非常に高速で伝わることが知られており、多くの実験者が電気を遠隔通信に応用する研究を行っていました。火花、静電引力、化学変化、感電、そして後に電磁気学といった、電気の既知のあらゆる作用は 、様々な距離における制御された電気伝送を検出するという問題に応用されました。[ 6 ]

1753年、スコッツ・マガジン誌に匿名の筆者が静電電信を提案した。アルファベットの各文字に1本の電線を用い、電線の端子を順に静電機械に接続し、遠端のピスボールの偏向を観察することでメッセージを送信できるという。 [ 7 ]筆者は特定されていないが、手紙にはCMの署名があり、レンフルーから投函されたことから、レンフルーのチャールズ・マーシャルが提案された。[ 8 ]静電吸引力を利用した電信は、ヨーロッパにおける初期の電気電信実験の基礎となったが、実用的ではないとして放棄され、実用的な通信システムとして開発されることはなかった。[ 9 ]

1774年、ジョルジュ＝ルイ・ル・サージュは初期の電信機を実現しました。この電信機はアルファベット26文字それぞれに別々の電線が張られており、通信範囲は彼の自宅の2部屋間に限られていました。[ 10 ]

1800年、アレッサンドロ・ボルタはボルタ電池を発明し、実験用の連続電流源を発明しました。ボルタ電池は低電圧電流源となり、より明確な効果を生み出すことができました。また、ライデン瓶と共にそれまで唯一知られていた人造の電気源である 静電発電機の瞬間放電よりもはるかに優れた特性を示しました。

電気電信におけるもう一つの非常に初期の実験は、ドイツの医師、解剖学者、発明家であったサミュエル・トーマス・フォン・ゾンメリングが1809年に考案した「電気化学電信」である。これは、スペインの博学者で科学者のフランシスコ・サルバ・カンピロが1804年に設計したものに基づいていた。[ 11 ]どちらの設計も、ほぼすべてのラテン文字と数字を表すために複数の電線（最大35本）を用いていた。こうして、メッセージは最大数キロメートル（ゾンメリングの設計では）まで電気的に伝送可能となり、電信受信機の各電線はそれぞれ別々の酸の入ったガラス管に浸されていた。送信者は、メッセージの各文字を表す複数の電線に順番に電流を流した。受信側では、電流が管内の酸を順番に電気分解し、対応する文字または数字の隣に水素の泡の流れを放出した。電信受信機の操作者は、この泡を観察し、送信されたメッセージを記録することができた。[ 11 ]これは、単一の電線（接地リターン付き）を使用した後の電信とは対照的である。

ハンス・クリスチャン・エルステッドは1820年に電流が磁界を発生させ、それが方位磁針を偏向させることを発見した。同年、ヨハン・シュヴァイガーは電流の高感度指示器として使用できる検流計を発明した。 [ 12 ]また同年、アンドレ＝マリー・アンペールはアルファベットの各文字につき1対の電線の両端に小さな磁石を配置することで電信が実現できることを提案した。当時アンペールはシュヴァイガーの発明を知らなかったようで、シュヴァイガーの発明があれば彼のシステムははるかに高感度になっていただろう。1825年、ピーター・バーロウはアンペールのアイデアを試したが、200フィート (61 m) 以上しか動作せず、非実用的であると断言した。1830年、ウィリアム・リッチーはアンペールの設計を改良し、各導体のペアに接続された電線のコイルの内側に磁針を配置した。彼は電磁電信の実現可能性を示すことに成功したが、それは講堂内での実験に過ぎなかった。[ 13 ]

1825年、ウィリアム・スタージョンは電磁石を発明した。これはニスを塗った鉄片に絶縁されていない電線を1回巻いたもので、電流によって発生する磁力を増大させた。ジョセフ・ヘンリーは1828年、棒の周りに絶縁電線を複数回巻くことで改良し、長い電線の高い抵抗を通して電信を操作できる、はるかに強力な電磁石を作り出した。[ 14 ]ヘンリーは1826年から1832年までアルバニー・アカデミーに在籍していた1831年、部屋の周囲に張られた1マイル（1.6 km）の電線を通してベルを鳴らすことで、「磁気電信」の理論を初めて実証した。[ 15 ]

1835年、ジョセフ・ヘンリーとエドワード・デイビーはそれぞれ独立して水銀浸漬電気リレーを発明した。これは、電流が周囲のコイルを通過するときに磁針を水銀の入った壺に浸すものである。[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] 1837年、デイビーはより実用的な金属製の開閉リレーを発明し、これは後に電信システムで選ばれるリレーとなり、弱い信号を定期的に更新するための重要な部品となった。[ 19 ]デイビーは1837年にリージェンツ・パークで電信システムを実演し、1838年に特許を取得した。[ 20 ]デイビーはまた、電信信号からの電流を使用して、ヨウ化カリウムと次亜塩素酸カルシウムを染み込ませた更紗のリボンに印を付ける印刷電信も発明した。[ 21 ]

最初の稼働システム

フランシス・ロナルズが電信機の一部として作成した回転式英数字ダイヤル（1830年）

最初の実用的な電信機は、1816年にイギリスの発明家フランシス・ロナルズによって製作され、静電気を利用したものでした。[ 22 ]彼はハマースミス・モールの自宅に、長さ175ヤード（160メートル）の溝に完全な地下システムを構築し、さらに長さ8マイル（13キロメートル）の架空電信機も設置しました。電線は両端がアルファベットの文字が刻まれた回転ダイヤルに接続され、電線に沿って送られる電気インパルスによってメッセージが送信されました。 1816年7月に海軍本部にこの発明を提案しましたが、「全く不要」として却下されました。[ 23 ]彼がこの方式と迅速な世界規模の通信の可能性について記した著書『電気電信およびその他の電気装置の説明』[ 24 ]は、電気電信に関する最初の出版された著作であり、誘導による信号遅延の危険性についても記述されていました。[ 25 ]ロナルズの設計の要素は、20年以上後の電信の商業化に利用されました。[ 26 ]

電気通信の初期の先駆者であるパベル・シリング

1832年にシリング・フォン・カンシュタット男爵によって発明されたシリング電信は、初期の針式電信であった。送信装置は16個の白黒キーが付いたキーボードを備えていた。[ 27 ]これらは電流を切り替えるのに役立った。受信装置は、絹糸から吊るされた磁針の付いた6個の検流計で構成されていた。シリング電信の2つの局は8本の電線で接続されており、6本は検流計に接続され、1本は戻り電流用、もう1本は信号ベル用であった。開始局で操作者がキーを押すと、受信局の対応するポインタが振られた。異なるディスク上の白黒の旗の異なる位置が、文字または数字に対応する組み合わせを示した。その後、パベル・シリングは接続電線の数を8本から2本に減らして装置を改良した。

1832年10月21日、シリングはアパートの別の部屋にある2つの電信機間で短距離の信号伝送に成功した。1836年、イギリス政府がその設計を購入しようとしたが、シリングは代わりにロシア国王ニコライ1世からの申し出を受け入れた。シリングの電信機は、サンクトペテルブルクの海軍本部の建物の周囲に敷設された長さ5キロメートル（3.1マイル）の実験用地下海底ケーブルでテストされ、ペテルゴフの皇居とクロンシュタットの海軍基地間の電信用に承認された。しかし、このプロジェクトは1837年のシリングの死後中止された。[ 28 ]シリングは、信号伝送のバイナリシステムのアイデアを最初に実践した一人でもあった。[ 27 ]彼の研究はモーリッツ・フォン・ヤコビに引き継がれ、発展させられ、ヤコビはツァールスコエ・セローの皇居とクロンシュタット海軍基地を結ぶロシア皇帝アレクサンドル3世が使用した電信機器を発明した。

1833年、カール・フリードリヒ・ガウスは、ゲッティンゲンの物理学教授ヴィルヘルム・ウェーバーと共に、街の屋根の上に長さ1,200メートル（3,900フィート）の電線を設置しました。ガウスはポッゲンドルフ・シュヴァイガーの乗算器と磁力計を組み合わせ、より高感度な検流計を製作しました。電流の方向を変えるために、彼は独自の整流子を製作しました。その結果、彼は電線の反対側にある整流子によって設定された方向に、遠くの針を動かすことができました。

5針のクック・ホイートストン電信機で使用されているアルファベットの図。Gの文字が示されています。

ガウスとウェーバーは当初、電信を時刻調整に使用していましたが、すぐに他の信号を開発し、最終的に独自のアルファベットを開発しました。アルファベットは2進コードで符号化され、誘導コイルを永久磁石の上で上下に動かし、整流子を介してコイルと伝送線を接続することで生成される正または負の電圧パルスによって伝送されました。ガウスのコードと最初の送信メッセージが記録された実験ノートのページ、そして1850年代にウェーバーの指示の下で製作された電信機のレプリカは、ドイツの ゲッティンゲン大学物理学部に保管されています。

ガウスはこの通信手段が王国の町々の役に立つと確信していた。同年後半、ガウスはボルタ電池の代わりに誘導パルスを使用し、1分間に2通ではなく7通の手紙を送信できるようになった。発明家と大学には自力で電信機を開発する資金がなかったが、アレクサンダー・フォン・フンボルトから資金提供を受けた。ミュンヘンのカール・アウグスト・シュタインハイルは、 1835年から1836年にかけて市内に電信網を構築することができた。1838年、シュタインハイルは1835年にドイツ初の鉄道として敷設されたニュルンベルク-フュルト鉄道沿いに電信機を設置した。これは運用開始された 最初の地球帰還型電信であった。

1837年までに、ウィリアム・フォザギル・クックとチャールズ・ホイートストンは、盤上に置かれた複数の針を動かしてアルファベットの文字を指す電信システムを共同開発しました。コード化する文字数に応じて、任意の数の針を使用することができました。1837年5月、彼らはこのシステムの特許を取得しました。特許では5本の針が推奨されており、アルファベット26文字のうち20文字をコード化することができました。

モールス信号キーとサウンダー

サミュエル・モールスは1837年に独自に記録電信機を開発し、特許を取得しました。モールスの助手アルフレッド・ヴェイルは、受信メッセージを記録するためのレジスターと呼ばれる機器を開発しました。これは、電磁石で駆動するスタイラスペンによって、移動する紙テープ上に点と線を刻み込みました。[ 29 ]モールスとヴェイルはモールス信号用アルファベットを開発しました。

1844年5月24日、モールスはワシントンの国会議事堂からボルチモアの旧マウント・クレア駅に最初の歴史的なメッセージ「神は何を成し遂げたのか」を送った。[ 30 ] [ 31 ]

商業電信

クックとホイートストンシステム

GWR クック・アンド・ホイートストン二針電信計器

最初の商用電気電信はクックとウィートストーンのシステムだった。 1837年、ロバート・スチーブンソンのロンドン・アンド・バーミンガム鉄道のユーストンからカムデン・タウン区間に、機関車のロープ牽引の信号用にデモ用の4針システムが設置された。 [ 32 ]このシステムは却下され、空気圧ホイッスルが採用された。[ 33 ]クックとウィートストーンは、1838年にグレート・ウェスタン鉄道のパディントン駅からウェスト・ドレイトンまでの13マイル (21 km) の区間にシステムを設置し、初めて商用化した。 [ 34 ]これは5針6線式[ 33 ]システムで、送信中の文字が表示されるため、オペレーターがコードを覚える必要がないという大きな利点があった。パディントンとウェストドレイトン間の地下ケーブルの絶縁体が破損し、[ 35 ] [ 36 ]、路線が1843年にスラウまで延長された際に、システムは絶縁されていない電線を柱上に設置した1針2線式の構成に変更された。[ 37 ]電線敷設費用は、最終的にはオペレーターの訓練費用よりも経済的に重要であった。1針式電信はイギリスの鉄道で非常に成功し、19世紀末には15,000台が使用されており、1930年代まで一部は使用されていた。[ 38 ]世界初の公営電信会社であるエレクトリック・テレグラフ・カンパニーは、1845年に投資家のジョン・ルイス・リカードとクックによって設立された。[ 39 ] [ 40 ]

ホイートストンABC電信

水平の「通信」ダイヤル、傾斜した「表示」ダイヤル、および電気信号を生成するマグネトー用のクランク ハンドルを備えた、マグネトーで駆動するホイートストンABC 電信機。

ホイートストンは1840年にABCシステムと呼ばれる実用的なアルファベットシステムを開発し、主に私設回線で使用されました。このシステムは、送信側の「通信機」と受信側の「指示器」で構成されていました。通信機は、円周上に指針と26文字のアルファベット（および4つの句読点）が刻まれた円形のダイヤルで構成されていました。各文字には、押すためのキーが付いていました。送信は、両端のダイヤルの指針が開始位置に設定された状態で開始されます。送信者は、送信する文字に対応するキーを押します。通信機の基部には、前面のハンドルで操作されるマグネトーが内蔵されていました。このハンドルを回すことで、回線に交流電圧が印加されます。電流が半周期流れるごとに、両端の指針が1つずつ進みます。指針が押されたキーの位置に達すると停止し、マグネトーは回線から切り離されます。通信機の指針は、マグネトーの機構と連動していました。指示器の指針は、脱進機を介してアーマチュアが連結された極性電磁石によって動かされていました。こうして交流の線路電圧が指示器の指針を通信機の押されたキーの位置に移動させました。その後、別のキーを押すと、指針と前のキーが解放され、マグネトーが回線に再接続されました。[ 41 ]これらの機械は非常に頑丈で操作が簡単で、20世紀に入ってもイギリスで使用され続けました。[ 42 ] [ 43 ]

モールス信号

1900年のイラスト。モールス教授が1844年5月24日に最初の長距離メッセージ 「神は何を成し遂げたのか」を送信した様子。

モールス信号システムは、局間を1本の電線で結ぶシステムです。送信局では、オペレーターが電信キーと呼ばれるスイッチをタップし、モールス信号でテキストメッセージを入力します。当初、アーマチュアは紙テープに印をつけるためのものでしたが、オペレーターはクリック音の解釈を習得し、メッセージを直接書き留める方が効率的になりました。

1851年、ドイツ・オーストリア電信連合（多くの中央ヨーロッパ諸国を含む）のウィーン会議で、国際通信システムとしてモールス電信が採用された。[ 44 ]採用された国際モールス符号は、元のアメリカのモールス符号から大幅に改良されており、ハンブルクの鉄道で使用されていた符号（Gerke、1848）に基づいていた。[ 45 ]共通符号は、国家間で直接電信接続を可能にするために必要なステップであった。異なる符号では、追加のオペレータがメッセージを翻訳して再送信する必要がありました。1865年、パリでの会議でGerkeの符号が国際モールス符号として採用され、それ以降国際標準となった。しかし、米国はしばらくの間、国内ではアメリカのモールス符号を使い続けたため、国際メッセージは双方向で再送信が必要であった。[ 46 ]

アメリカ合衆国では、 1844年の最初の実証から20年以内にモールス/ベイル電信が急速に普及した。この陸上電信は1861年10月24日までに大陸の西海岸と東海岸を結び、ポニー・エクスプレスに終止符を打った。[ 47 ]

フォワ・ブレゲシステム

「Q」の文字が表示されているフォイ・ブレゲ電信機

フランスでは、ナポレオン時代に大規模な光電信システムが構築されていたため、電気電信の導入が遅れた。また、電気電信は敵の破壊工作員によってすぐに機能停止させられる可能性があるという深刻な懸念もあったが、局間に露出したハードウェアがない光電信では、そのようなことがはるかに困難であった。最終的に、フォア・ブレゲ電信が採用された。これは2本の信号線を使用する2針式であったが、他の針式電信とは異なる方法で表示された。針はシャップ光学システムの記号に似た記号を表示し、電信操作者に馴染みやすいものであった。光学システムは1846年から廃止されたが、1855年まで完全には廃止されなかった。この年、フォア・ブレゲ方式はモールス方式に置き換えられた。[ 48 ]

拡大

鉄道沿線での電信利用が急速に拡大するとともに、郵便局にも機器が設置され、マスコミュニケーションの分野にも急速に普及しました。こうして、マスパーソナルコミュニケーションの時代が到来しました。電信網の構築には多額の費用がかかりましたが、特にロンドンの銀行家からの資金調達は容易でした。1852年までに、主要国で国営システムが稼働していました。[ 49 ] [ 50 ]

1852年の電信の範囲
国会社またはシステム何マイル、何キロメートルものワイヤー参照
アメリカ合衆国20社23,000マイルまたは37,000キロ[ 51 ]
イギリス電気電信会社、磁気電信会社など2,200マイルまたは3,500キロメートル[ 52 ]
プロイセンシーメンスシステム1,400マイルまたは2,300キロメートル
オーストリアシーメンスシステム1,000マイルまたは1,600キロメートル
カナダ900マイルまたは1,400キロメートル
フランス光学システムが主流700マイルまたは1,100キロメートル

例えば、ニューヨーク・ミシシッピ・バレー印刷電信会社は1852年にニューヨーク州ロチェスターで設立され、後にウエスタン・ユニオン電信会社となりました。[ 53 ]多くの国が電信網を保有していましたが、世界的な相互接続はありませんでした。ヨーロッパ以外の国々への通信手段としては、依然として郵便が主流でした。

1847年5月22日発行の雑誌『The Decorator's Assistant』のスケッチ
1852年の世界の郵便速度
ロンドンからの郵便で届いた手紙は
日到達する[ 54 ]
12アメリカのニューヨーク
13エジプトのアレクサンドリア
19オスマン帝国トルコのコンスタンティノープル
33インドのボンベイ（インド西海岸）
44ベンガル（インド東海岸）のカルカッタ
45シンガポール
57中国の上海
73オーストラリアのシドニー

1870年代に中央アジアに電信が導入されました。 [ 55 ]

電信の改良

ホイートストン自動電信ネットワーク機器

電信における継続的な目標は、手作業の削減、あるいは送信速度の向上によってメッセージ当たりのコストを削減することでした。可動式ポインタや様々な電気的符号化を用いた実験が数多く行われました。しかし、ほとんどのシステムは複雑すぎて信頼性に欠けていました。メッセージ当たりのコストを削減する有効な手段となったのが、電信機の開発でした。

熟練した技術者の操作を必要としない最初のシステムは、1840年にチャールズ・ホイートストンが開発したABCシステムでした。このシステムでは、アルファベットの文字が時計の文字盤に沿って配置され、信号によって針が文字を指し示しました。この初期のシステムでは、受信者がリアルタイムでメッセージを記録するためにその場にいなければならず、速度は1分間に最大15語に達しました。

1846年、アレクサンダー・ベインはエディンバラで化学電信の特許を取得しました。信号電流が鉄ペンを動かし、硝酸アンモニウムとフェロシアン化カリウムの混合物に浸した紙テープ上で物質を分解し、モールス信号で判読可能な青いマークを生成します。印刷電信の速度は1分間に16語半でしたが、メッセージは依然として写字生による英語への翻訳が必要でした。1851年、モールスグループが連邦地方裁判所でベインの特許を破ったことで、化学電信はアメリカ合衆国で終焉を迎えました。[ 56 ]

1848年のニューヨーク・ボストン線を皮切りに、短期間ではあるが、一部の電信網では、モールス信号を聴覚的に理解できるよう訓練された音響オペレーターを雇用し始めた。音響オペレーターの採用により、電信受信機にレジスターやテープを内蔵する必要が徐々になくなった。代わりに、受信装置は「サウンダー」と呼ばれる電磁石に進化した。これは電流によって励磁され、小さな鉄製のレバーを引き寄せる。サウンダーキーが開閉されると、サウンダーレバーが金床に当たる。モールスオペレーターは、2つのクリック音の間隔が短いか長いかによって、短点と長点を区別した。そして、メッセージは手書きで書き出された。[ 57 ]

ロイヤル・アール・ハウスは1846年に文字印刷電信システムを開発し、特許を取得しました。このシステムは、送信機にアルファベットキーボードを使用し、受信機で自動的に文字を紙に印刷するものでした。[ 58 ]そして1852年には蒸気動力式のバージョンを開発しました。 [ 59 ]印刷電信の支持者たちは、モールス信号機の誤りをなくせると主張しました。ハウスの機械は1852年までにアメリカの主要4回線で使用されました。ハウスの機械の速度は1時間あたり2600語と発表されました。[ 60 ]

1884年のBaudotキーボード

デイヴィッド・エドワード・ヒューズは1855年に印刷電信を発明しました。この電信は、アルファベット用の26個のキーと、前回の送信からの経過時間から送信中の文字を判別する回転する活字盤を備えていました。このシステムにより、受信側での自動記録が可能になりました。このシステムは非常に安定しており、正確で、世界中で受け入れられました。[ 61 ]

次の改良は1874年のボードー符号であった。フランスの技術者エミール・ボードーは、信号を自動的に活字体に変換する印刷電信の特許を取得した。各文字には5ビットのコードが割り当てられ、5つのオン/オフスイッチの状態から機械的に解釈された。操作者は一定のリズムを維持する必要があり、通常の操作速度は1分間に30語であった。[ 62 ]

この時点で受信は自動化されていましたが、送信速度と精度は依然として人間のオペレーターの技能に左右されていました。最初の実用的な自動化システムは、チャールズ・ホイートストーンによって特許を取得しました。モールス信号によるメッセージは、「スティックパンチ」と呼ばれるキーボードのような装置を用いて、穴の開いたテープに入力されました。送信機は自動的にテープを通し、当時としては異例の毎分70ワードという速度でメッセージを送信しました。

テレプリンター

1880年頃のフェルプスの電動印刷電信機。ジョージ・メイ・フェルプスが設計した最後かつ最も先進的な電信機構である。
1930年のCreed Model 7テレプリンター
テレタイプ モデル 33 ASR (自動送受信)

初期の成功したテレプリンターは、フレデリック・G・クリードによって発明されました。グラスゴーで彼は最初のキーボード穿孔機を開発しました。これは圧縮空気を用いて穴を開けるものでした。彼はまた、再穿孔機（受信穿孔機）とプリンターも開発しました。再穿孔機は受信したモールス信号を紙テープに穿孔し、プリンターはそれを解読して普通紙に英数字を印刷しました。これがクリード高速自動印刷システムの起源であり、このシステムは前例のない毎分200語という速度で印刷できました。彼のシステムはデイリー・メール紙に採用され、新聞記事を毎日送信しました。

テレタイプライターの発明により、電信符号化は完全に自動化されました。初期のテレタイプライターは、5ビットのITA-1 Baudotコードを使用していました。このコードでは32種類のコードしか生成できなかったため、2つの「シフト」、「文字」、「数字」に多重定義されていました。文字と数字の各セットの前には、明示的に共有されないシフトコードが付けられていました。1901年、Baudotコードはドナルド・マレーによって改良されました。

1930 年代には、米国のテレタイプ社、英国のクリード社、ドイツのシーメンス社によってテレプリンターが製造されました。

1935年までに、メッセージルーティングは完全自動化への最後の大きな障壁となりました。大手電信事業者は、電話機のような回転式ダイヤルを用いてテレタイプライターを接続するシステムの開発を開始しました。これらのシステムは「テレックス」（TELegraph EXchange）と呼ばれました。テレックス機は当初、回線交換のために回転式電話機のようなパルスダイヤル方式を採用し、その後ITA2方式でデータを送信しました。この「タイプA」テレックスルーティングは、メッセージルーティングを機能的に自動化しました。

最初の広範囲をカバーするテレックスネットワークは、1930年代にドイツで政府内の通信に使用されるネットワークとして 導入されました[ 63 ] 。

当時としては高速と考えられていた45.45 (±0.5%)ボーの速度では、音声周波数電信多重化を使用して最大 25 のテレックス チャネルが 1 つの長距離電話チャネルを共有できるため、テレックスは信頼性の高い長距離通信の最も安価な方法となりました。

自動テレプリンター交換サービスは1957年7月にCPRテレグラフとCNテレグラフによってカナダに導入され、1958年にはウエスタンユニオンが米国でテレックスネットワークの構築を開始しました。[ 64 ]

ハーモニックテレグラフ

電信システムで最も費用がかかったのは、設置、つまり電線の敷設でした。電線はしばしば非常に長くなっていました。1本の電線で一度に複数のメッセージを送信する方法を見つければ、コストをより有効に回収でき、電線あたりの収益を増やすことができました。初期の装置には、それぞれ各方向に1つまたは2つの電信送信を可能にする、デュプレックス方式とクアドラプレックス方式がありました。しかし、最も混雑する回線では、さらに多くのチャネルが求められました。1800年代後半には、シャルル・ブールスール、トーマス・エジソン、エリシャ・グレイ、アレクサンダー・グラハム・ベルなど、数人の発明家がまさにそれを実現する方法の開発に取り組みました。

一つのアプローチは、複数の異なる周波数の共振器を変調されたオンオフ信号の搬送波として機能させることでした。これは高調波電信、つまり周波数分割多重化の一形態でした。高調波と呼ばれるこれらの様々な周波数は、1つの複雑な信号に結合され、単線で送信されます。受信側では、対応する共振器のセットによって周波数が分離されます。

一連の周波数を一本の電線で伝送することで、人間の声そのものを電線を通して電気的に伝送できるという認識が生まれました。この努力が電話の発明につながりました。（複数の電信信号を一本の電線に詰め込む研究が電話の発明につながりましたが、その後の進歩により、人間の可聴範囲をはるかに超える周波数を変調することで帯域幅を拡大し、複数の音声信号を一本の電線に詰め込むことが可能になりました。最終的には、光ファイバーケーブルを介して送信されるレーザー光信号を使用することで、帯域幅はさらに広がりました。光ファイバー伝送は、一本の光ファイバーで25,000の電話信号を同時に伝送できます。[ 65 ]）

海洋電信ケーブル

1891年の主要な電信線

最初の成功した電信システムの運用が開始されて間もなく、海底通信ケーブルを介してメッセージを海を越えて送信する可能性が初めて提案されました。主要な技術的課題の 1 つは、電流が海に漏れないように海底ケーブルを十分に絶縁することでした。1842 年、スコットランドの外科医ウィリアム モンゴメリー[ 66 ]が、グッタペルカ(Palaquium gutta の木の粘着液) をヨーロッパに持ち込みました。マイケル ファラデーとホイートストンはすぐにガッタペルカの絶縁体としての利点を発見し、1845 年にホイートストンは、ドーバーからカレーに敷設される予定の電線を覆うのにそれを使用することを提案しました。ガッタペルカは、ドイツとケルンの間のライン川に敷設された電線の絶縁体として使用されました。[ 67 ] 1849年、サウス・イースタン鉄道の電気技師であるCVウォーカーは、フォークストン沖でガッタパーチャでコーティングされた2マイル（3.2 km）の電線を沈め、テストに成功した。[ 66 ]

ブリストル出身の技術者、ジョン・ワトキンス・ブレットは、1847年にルイ・フィリップにフランスとイギリス間の電信通信確立の許可を求め、これを取得しました。最初の海底ケーブルは1850年に敷設され、両国を結び、その後アイルランドと低地諸国への接続が続きました。

1856年、大西洋を横断する商用電信ケーブルの建設を目的としたアトランティック・テレグラフ・カンパニーがロンドンで設立された。ケーブルは、途中で多くの事故に見舞われた後、1866年7月18日にジェームズ・アンダーソン卿が船長を務めるSSグレート・イースタン号によって無事に完成した。[ 68 ]グレート・イースタン号の乗組員の一人、ジョン・ペンダーは後に、主にイギリスと東南アジアの間にケーブルを敷設する通信会社をいくつか設立した。[ 69 ]これ以前の大西洋横断海底ケーブルの敷設は、1857年、1858年、1865年にも試みられた。1857年のケーブルは数日から数週間断続的にしか動作せず、その後故障した。海底電信ケーブルの研究により、非常に長い伝送線路の数学的解析への関心が高まった。イギリスからインドへの電信線は1870年に接続されました。（これらの複数の会社は1872年に合併してイースタン・テレグラフ・カンパニーを設立しました。） 1873年から1876年にかけてのチャレンジャー号の探検隊は、将来の海底電信ケーブルのために海底の地図を作成しました。[ 70 ]

オーストラリアは1872年10月にダーウィンで海底電信ケーブルによって初めて世界と結ばれました。[ 71 ]これにより、世界各地からのニュースが届けられるようになりました。[ 72 ]太平洋を横断する電信は1902年に完成し、ついに世界を一周しました。

1850年代から20世紀初頭にかけて、イギリスの海底ケーブルシステムは世界のシステムを支配していました。これは正式な戦略目標として設定され、「オール・レッド・ライン」として知られるようになりました。[ 73 ] 1896年には、世界には30隻のケーブル敷設船があり、そのうち24隻はイギリス企業が所有していました。1892年には、イギリス企業が世界のケーブルの3分の2を所有・運営し、1923年になってもそのシェアは42.7%を維持していました。[ 74 ]

ケーブル・アンド・ワイヤレス・カンパニー

1901年のイースタン・テレグラフ・カンパニーのネットワーク

ケーブル・アンド・ワイヤレスは、1860年代にジョン・ペンダー卿が創業したイギリスの通信会社であるが、[ 75 ]その名前が採用されたのは1934年になってからである。同社は以下の企業合併を経て設立された。

  • ファルマス、マルタ、ジブラルタル電信会社
  • イギリス領インド潜水艦電信会社
  • マルセイユ、アルジェ、マルタ電信会社
  • イースタン・テレグラフ・カンパニー[ 76 ]
  • イースタンエクステンションオーストラレーシアと中国電信会社
  • イースタン・アンド・アソシエイテッド・テレグラフ・カンパニーズ[ 77 ]

電信と経度

メイン記事 § セクション:経度の歴史 § 測量と電信。

電信は、経度を決定するための時刻信号を送信する上で非常に重要であり、それ以前のものよりも高い精度を実現しました。経度は、現地時間（例えば、太陽が地平線上で最も高い位置にある時が正午）と絶対時間（地球上のどこにいても観測者にとって同じ時間）を比較することによって測定されました。2つの場所の現地時間に1時間の差がある場合、それらの間の経度の差は15°（360°/24時間）です。電信が登場する以前は、絶対時間は日食、掩蔽、月との距離などの天文現象から、あるいは正確な時計（クロノメーター）をある場所から別の場所へ 移動させることによって得られていました。

電信を使って経度測定のための時刻信号を送信するというアイデアは、1837年にフランソワ・アラゴからサミュエル・モールスに提案され、 [ 78 ]、このアイデアの最初のテストは1844年にアメリカ海軍のウィルクス大佐によってワシントンとボルチモア間のモールス回線上で行われた。[ 79 ]この方法はすぐに経度測定に実用化され、特にアメリカ沿岸測量局によって使用され、電信網が北米や世界中に広がり、技術開発によって精度と生産性が向上するにつれて、より長い距離で使用されていった。[ 80 ] : 318–330 [ 81 ] : 98–107

「電信経度網」[ 82 ]はすぐに世界規模に広がりました。ヨーロッパと北米を結ぶ大西洋横断回線は1866年と1870年に開設されました。アメリカ海軍は観測範囲を西インド諸島、中南米にまで拡大し、1874年から1890年にかけて南米からリスボンへの大西洋横断回線も開設しました。 [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ] [ 86 ]イギリス、ロシア、アメリカの観測網は、ヨーロッパからスエズ、アデン、マドラス、シンガポール、中国、日本を経由してウラジオストク、そしてサンクトペテルブルクを経て西ヨーロッパへとつながるネットワークを形成しました。[ 87 ]

オーストラリアの電信網は1871年にジャワ島経由でシンガポールの電信網と結ばれ[ 88 ] 、 1902年にはオーストラリアとニュージーランドの電信網がオールレッドライン経由でカナダの電信網と接続され、地球を一周するネットワークが完成しました。東から西へ、そして西から東へ伝送された2つの経度は、1秒角（1/15秒、  30メートル未満）以内で一致しました[ 89 ] 。

戦争における電信

電報送信能力は、戦争遂行者に明らかな利点をもたらしました。秘密メッセージは暗号化されていたため、傍受だけでは敵側が優位に立つには不十分でした。また、電信ケーブルの傍受には地理的な制約があり、セキュリティは向上しましたが、無線電信が開発されると、傍受ははるかに広範囲に及ぶようになりました。

クリミア戦争

クリミア戦争は電信が使用された最初の紛争の一つであり、また、広範囲に記録された最初の紛争の一つでもありました。1854年、ロンドン政府は陸軍に電信分遣隊を創設し、王立工兵隊の将校が指揮を執りました。この分遣隊は、電気電信会社によって訓練を受けた王立工兵・鉱山兵隊の25名で構成され、最初の野戦電信の建設と運用を行う予定でした。[ 90 ]

戦争のジャーナリズム記録は、タイムズ紙記者のウィリアム・ハワード・ラッセルが担当し、写真はロジャー・フェントンが担当した。[ 91 ]従軍記者からのニュースにより、戦争に関与した国の国民は、それ以前のどの戦争でも不可能だった方法で日々の出来事を知ることができた。1854年後半にフランスが電信線を黒海沿岸まで延長すると、戦争のニュースは2日でロンドンに届くようになった。1855年4月にイギリスがクリミア半島まで海底ケーブルを敷設すると、ニュースは数時間でロンドンに届いた。こうした迅速な毎日のニュース報道により、戦争に対するイギリス世論が活性化し、政府が倒れてパーマストン卿が首相になるという流れになった。[ 92 ]

アメリカ南北戦争

アメリカ南北戦争中、電信は戦術的、作戦的、戦略的通信手段としてその価値を証明し、北軍の勝利に大きく貢献した。[ 93 ]対照的に、南軍は南部のはるかに小規模な電信網を有効活用できなかった。戦争前、電信システムは主に商業部門で使用されていた。政府の建物は電信線で相互接続されておらず、メッセージのやり取りにはランナーに依存していた。[ 94 ]戦争前、政府は市内の回線を接続する必要性を感じていなかったが、都市間の接続にはその利点があると感じていた。ワシントン DC は政府の中心地であったため、最も多くの接続があったが、市から南北に伸びる回線はわずかであった。[ 94 ]南北戦争になって初めて、政府は電信システムの真の可能性に気付いた。サムター要塞が砲撃されて間もなく、南部は DC に通じる電信線を切断した。これにより、南軍の即時侵攻を恐れたワシントンはパニック状態に陥った。[ 95 ] [ 94 ]

開戦から6ヶ月以内に、米軍電信隊（USMT）は約480キロメートル（300マイル）の電信線を敷設した。終戦までに、彼らは約2万4000キロメートル（1万5000マイル）の電信線を敷設した。そのうち8000マイルは軍用、5000マイルは商用で、約650万通の電信を処理した。電信は軍隊内の通信だけでなく、民間部門でも重要であり、政治指導者が管轄地域の統制を維持するのに役立った。[ 95 ]

戦争以前から、アメリカン・テレグラフ社は、南北戦争における分離運動への援助を阻止するため、疑わしいメッセージを非公式に検閲していた。戦争中、陸軍長官サイモン・キャメロン、そして後にエドウィン・スタントンは、情報の流れを維持するために電信回線の統制を望んでいた。戦争初期、スタントンが陸軍長官として最初に行ったことの一つは、電信回線をマクレラン司令部から陸軍省に移すことだった。スタントン自身は「[電信]は私の右腕だ」と語っていた。電信は、アンティータムの戦い（1862年）、チカマウガの戦い（1863年）、シャーマンの海への進軍（1864年）など、北軍の勝利を支えた。[ 95 ]

電信システムには依然として欠陥があった。USMTは電信技師と電信ケーブルの主な供給源ではあったものの、依然として民間機関であった。ほとんどの技師はまず電信会社に雇用され、その後陸軍省に外注された。このため、将軍と技師の間に緊張が生じていた。USMTの技師は軍の権威に従う必要がなかったことが、彼らの不満の種の一つであった。彼らは通常、ためらうことなく業務を遂行していたが、必ずしも従う必要はなかった。そこでアルバート・マイヤーは1863年2月、アメリカ陸軍通信隊を創設した。通信隊の新たな隊長として、マイヤーはすべての電信と旗信号通信を自らの指揮下に置き、軍規の適用下に置こうとした。通信隊創設後、マイヤーは新たな電信システムの開発を推進した。USMTは主に民間の回線と技師に依存していたが、通信隊の新たな野戦電信システムはUSMTのシステムよりも迅速に配備・撤去することができた。[ 95 ]

第一次世界大戦

第一次世界大戦中、イギリスの電信通信はほぼ完全に中断されることがなく、一方でドイツの世界中のケーブルを素早く切断することができた。[ 96 ]イギリス政府は、スパイ活動を根絶し、中央同盟国との金融取引を制限するために、電信ケーブル会社を検閲した。[ 97 ]イギリスの大西洋横断ケーブルへのアクセスとその暗号解読の専門知識は、アメリカの戦争参戦の一因となったツィンメルマン電報事件に繋がった。[ 98 ]イギリスはドイツの植民地を獲得し中東に拡大したが、戦争による負債のためにイギリスの電信ケーブルに対する管理は弱まり、アメリカの管理は強化された。[ 99 ]

第二次世界大戦

イギリスのブレッチリー・パークにある国立コンピュータ博物館にあるドイツのローレンツSZ42テレプリンターアタッチメント（左）とローレンツ軍用テレプリンター（右）

第二次世界大戦は、1914年から1918年にかけての「ケーブル戦争」を再燃させました。1939年には、大西洋を横断するドイツ所有のケーブルが再び切断され、1940年には、ジブラルタルとマルタを結ぶ5本のイギリス製ケーブルのうち2本をイタリアが攻撃したことへの報復として、南米とスペインへのイタリア製ケーブルが切断されました。ケーブル・アンド・ワイヤレスの本社兼中央ケーブル局であったエレクトラ・ハウスは、1941年のドイツ軍の爆撃によって被害を受けました。

占領下のヨーロッパにおけるレジスタンス運動は、電信線などの通信施設を破壊し[ 100 ] 、ドイツ軍に無線電信の使用を強いた。これはイギリスによる傍受が可能であった。ドイツ軍は、ドイツ最高司令部（OKW ）と戦地の軍集団の間で、ローレンツ暗号を用いて電報を暗号化するために、非常に複雑なテレプリンター接続装置（ドイツ語： Schlüssel-Zusatz、「暗号接続装置」）を開発した。これらの電報には、状況報告、戦闘計画、戦略戦術に関する議論が含まれていた。イギリスはこれらの信号を傍受し、暗号化装置の動作を解析し、大量のテレプリンター通信を解読した[ 101 ] 。

電信時代の終焉

アメリカでは、電信時代の終焉はウエスタンユニオン電信会社の衰退と結び付けられる。ウエスタンユニオンはアメリカ最大の電信会社であり、ナショナルベル電話会社にとって最大の競争相手と目されていた。ウエスタンユニオンとベルはともに電信と電話技術に投資していた。電話技術でベルに優位に立たせるというウエスタンユニオンの決定は、当時支配的だった電信システムを電話が凌駕することをウエスタンユニオンの上層部が予見できなかった結果である。ウエスタンユニオンはまもなく電話の著作権をめぐる法廷闘争に敗れた。これによりウエスタンユニオンは電話競争において劣勢に立つことに同意し、今度は電信の衰退を招いた。[ 95 ]

1878年頃に起こった法廷闘争の焦点は電信ではなかったものの、その影響を受けた企業は当時の電信業界の主力企業でした。ウエスタンユニオンは、1878年の協定によって電信が長距離通信の主流として確固たる地位を築くと考えていました。しかし、電信の将来性を過小評価し、契約内容が不十分だったため、ウエスタンユニオンは衰退の一途を辿りました。[ 95 ] AT&Tは1909年にウエスタンユニオンの実務支配権を取得しましたが、1914年に反トラスト法違反の恐れからこれを手放しました。AT&Tは1990年にウエスタンユニオンの電子メールおよびテレックス事業を買収しました。

多くの国では商用の「電信」サービスが今でも利用可能ですが、送信は通常、専用の有線接続ではなく、 コンピュータ ネットワークを介して行われます。

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参考文献

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