"电星一号"诞生四十载、现代通信跨入新纪元
1962年贝尔实验室在卫星通信、蜂窝电话、无线寻呼、数字传输领域全线突破
2002/08/05
。。贝尔实验室是全球通信技术创新的摇篮。1962年，朗讯贝尔实验室相继在通信卫星、蜂窝电话、数字寻呼以及数字传输领域实现了全线的技术突破，从而为人类通信发展史上翻开了崭新的一页，人类现代通信技术从此进入了一个长达40年之久的日新月异的发展时期，如今"随时随地的信息传递"设想已成为现实。现代通信技术与计算机技术的融合导致了新一轮信息革命的到来，并对全球经济乃至整个人类社会的发展产生了深远的意义和长远的影响
。。人类认识世界和改造世界历史，事实上就是一部认识信息和利用信息的历史。伴随着人类在信息接收、处理、传递、交流的工具与手段方面所取得的每一次革命性变革，都使人类在认识世界和改造世界的能力方面获得了质的飞跃。
。。一般认为，人类社会发展至今经历了五次信息革命。第一次信息革命是指人类大脑器官思维能力及其表达能力--语言的形成；第二次信息革命是记录人类思想的文字的出现；第三次信息革命是造纸及印刷术的发明及应用；第四次信息革命是电报与电话的发明及应用。第五次信息革命是微电子技术（电子计算机）与现代通信技术的应用和发展。如今人类正面临着第六次信息革命，即以电子计算机技术为主导的高度综合现代高科技的"多媒体技术"基础上的更高阶段的信息革命。
。。1876年2月14日，当亚历山大·格雷厄姆·贝尔领先埃利沙·格雷几小时取得电话发明专利，以电话技术的应用为代表的第四次信息革命也由此拉开了序幕。然而，埃利沙·格雷仍然为电话发展史留下了深刻的印记，而这要归功于1869年与他人合作创建的、随后更名为Western
Electric的小型制造企业。1880年，Western Electric成为美国最大的电气制造商。1881年，当电话的发展超出了小型供应商可以承担的程度时，美国贝尔购买了Western
Electric的控股权并使其成为唯一的设备开发及制造商。1907年，AT&T（原美国贝尔）及Western Electric的工程部门合并为单一机构，并于1925年成为贝尔电话实验室，也就是现今朗讯科技下属的研发机构--举世闻名的贝尔实验室。
。。在此后七十余年中，贝尔实验室创造出一系列改变人类生活的发明，始终屹立在信息革命的最前沿，其中包括四十年前发明的卫星通信、蜂窝电话、无线寻呼、数字传输等四大通信技术。正如贝尔实验室现任总裁兼朗讯科技公司战略及市场执行副总裁Bill
O'Shea先生所说："贝尔实验室在数字传输、移动传输和洲际传输领域所取得的巨大成绩，使全球数以亿计的人们的通信体验发生了翻天覆地的变化。1962年，毫无疑问是现代通信革命开始的标志。"
通信卫星开创跨洋电视传播之先河：科幻变成现实
。。在"电星一号（Telstar I）"卫星发射成功之前，跨越大洋的海底电话线缆已经出现，但容量相当有限。例如，美国与法国之间于1956年铺设的电话线缆只能支持36
条电话线路。当时，人们还未能实现远距离电视传播。电视节目必须首先录制成磁带，然后空运到目的地为观众"重播"。1962年，当巴西队在智利以3比1击败捷克斯洛伐克队夺得世界杯时，全世界的球迷们只能在第二天观看比赛场面。今天，全球上亿电视观众都可以实时观看巴西队在日本横滨以2比0战胜德国队，第五次捧得大力神杯的情景。而使这一切成为现实的正是贝尔实验室于四十年前开创的卫星通信技术。
。。卫星通信是航天技术与电子技术相结合的产物，具有覆盖面积大、通信距离长、不受地理环境限制、时效性强、投资省、见效快等众多优势。通信卫星的概念最初由科幻小说作家克拉克于1945年提出，九年之后，贝尔实验室研究总监John
R. Pierce于1954年再次提出了类似的设想，并在后来几年内始终致力于实现这一梦想。
。。1960年，贝尔实验室与美国宇航局向Echo轨道发射成功一个大型塑料气球，作为通信信号的被动反射器及中继站。两年后，电星一号升空，成为世界上第一颗主动式通信卫星。电星一号沿一条与地球赤道成45度角的椭圆形轨道运行，绕行一周需2小时37分钟。与原来只能够反射接受原始信号的被动式卫星相比较，主动式通信卫星具备全面的处理、转发以及放大来自地面的信号的功能。
。。电星一号为直径约1码、重175磅的球体，其制造成功无疑代表了技术上的一个壮举。电星一号卫星包含了贝尔实验室众多的创新技术，包括采用3,600个由贝尔实验室于1954年发明的太阳能蜂巢作为动力系统以及贝尔实验室的Pierce于50年代改进的新型行波管作为微波无线电反射源等。电星一号卫星的容量达到了600个语音信道或一个电视频道。虽然这颗通信卫星只服务了一年，但之后众多的日益先进的卫星都沿用了"电星一号"这一名称。
。。1962年7月11日，也就是电星一号由Delta火箭在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空后的第二天，首次跨大西洋的电视信号通过电星一号传输成功。美国电视观众实时看到了位于缅因州Andover的电星一号美国地面站上飘扬的美国国旗。随后来自法国Pleumeur-Bodou和英国Goonhilly
Downs地面站的类似图像被传送到美国电视网。电星一号的发射成功标志着洲际宽带通信的诞生！
。。正如O'Shea所说的那样，电星一号标志着通过卫星在各大洲之间提供语音、数据和视频通信成为可能，相当大程度地推动了当今"地球村"的形成，人类在时空领域的距离被极大地拉近了。就连接速度和质量而言，电星一号在全球范围内消除了距离带来的通信差别。它导致洲际电视传输时代的到来，并使"卫星直播"成为一个日常用语，渗透到人类社会生活的方方面面。
无线寻呼及蜂窝通信技术拉开个人通信时代帷幕
。。如果说电星一号卫星的发射及卫星通信传输的成功只是广播通信技术的扩展，那么贝尔实验室1962年在西雅图世界博览会上推出的Bellboy无线电寻呼系统，则标志着全新的个人通信时代就此拉开了帷幕。Bellboy是首个商用化的个人寻呼系统，同时也是晶体管在消费领域的首次应用。六年前，三位贝尔实验室科学家因晶体管的发明而荣获诺贝尔奖，由此带来的固态电路技术使Bellboy寻呼机得以放在人的口袋或钱包中--而这在真空管时代是绝对不可想象的事情。
。。1962年，贝尔系统在指定TWA班机开始正式启动Skyphone空对地服务，标志着移动通信取得了进一步的成功。而随后的蜂窝通信技术则标志着现代移动通信工业开始了大踏步前进的步伐。
。。当海因里希·赫兹透过闪烁的水花首次证实电磁波存在时，曾否认将其用于通信的可能性，但赫兹的发现却照亮了波波夫和马可尼两位年轻人不朽的无线电通信发明征程。1896年，俄国科学家波波夫和雷布金首次利用自制的无线电收发信机拍发了人类历史上第一封电报，从此揭开了无线通信的新篇章。与此同时，意大利科学家马可尼也独立发明了无线电收报机并在英国取得专利。在随后的几年里，马可尼继续致力于无线电传输的研究，并借助二极管等最新技术发明，于1901年首次完成了跨越大西洋长达2,700公里的长途无线电通信。
。。在其后六十年间，移动通信技术不断取得进展，其使用频率也逐步从现今收音机使用的短波段扩展到更高频段。但由于采用传统无线电通信技术，每次通话必须占用一个无线电频率，有限的无线电频谱资源极大地限制了移动通信系统在给定区域所能支持的用户数量，从而使其应用范围局限于军事、交通、公安、消防、新闻等专用通信领域，难以向个人通信领域的全面拓展。
。。1962年，贝尔实验室开始着手测试一个全新的移动通信概念--蜂窝无线电，从而为无线电技术向个人通信的发展铺平了道路。蜂窝技术的原理是将使用区域划分为若干六角形区域（或蜂窝），并在每个蜂窝的基站内采用低功率发射机与位于该蜂窝内的移动台（如手机）通信。当移动台从一个蜂窝移动到另一个蜂窝时，可以借助贝尔实验室同年在美国取得专利的软切换技术，将移动台与一个基站的连接转换为与另一个基站的连接。蜂窝技术的最大好处是可以重复利用宝贵的无线电频谱资源，被分配给一个蜂窝的频率资源，可以隔一段距离再分配给另一个蜂窝。蜂窝技术允许不同蜂窝内的不同通话使用相同的频率，从而将给定地区容纳的移动用户数量增加上千倍，最终为无线电技术步入个人通信领域铺平了道路。
。。虽然因政治及法律方面的原因，蜂窝电话的商用化被延迟了许多年，但今天，美国已有超过一亿人使用着基于贝尔实验室蜂窝概念的无线电话及数据终端，而朗讯科技也成为被广泛采用的最先进的CDMA（码分多址）无线通信技术的全球领袖，并在当今方兴未艾的第三代移动通信技术的发展领域居主导地位。
数字传输技术为高速、宽带通信铺平道路
。。1962年秋，随着贝尔实验室研制的全长13.5英里的全球首个商用数字传输系统在伊利诺斯贝尔电话公司正式启用，标志着世界电信业开始步入数字高速通信时代。与以往采用连续电波（模拟）不同的电话系统不同，贝尔实验室的T1系统采用二进制代码（0和1）以数字方式传送电话呼叫，可在两对铜线上传输24个高质量电话呼叫，从而引发了世界通信史上的一次革命。
。。二十世纪通信发展历程中最基本的技术创新就是将几乎所有模拟系统数字化，其中包括将基于中继和真空管器件的设备转变为以微电子器件为基础的设备，以及开发广泛的软件系统以量身定制硬件和促进网络及业务运营的发展等。数字传输允许每条电缆承载更多的电话呼叫，同时具备更高的质量和非凡的抗静电能力。在过去的几十年，贝尔实验室的研究人员完成了支撑这一工作的技术基础。自半导体器件的发明和开发起，贝尔实验室在这一领域的早期研究中占有统治地位，其中包括1976年推出的世界上第一个数字交换机4ESS?，这一地位一直延续至今。
。。贝尔实验室的T1系统在城市区域取得了巨大的成功，但对长途网络而言，数字语音传输开始不被认为具有竞争力，这种情形直到光纤技术的发展才得以改变，而使光纤传输成为现实的就是贝尔实验室的激光器以及随后包括光放大器和波分复用（WDM）技术等一系列创新技术。
。。WDM技术通过将光分解成若干可以分别携带信号的波长，相当于将一条高速公路划分为更多平行的行车道，从而扩大光纤（信息高速公路）的传输能力；而光放大器则可以显著扩大光波长所携带的信号强度，相当于不断为行驶的车辆（信息）提供动力，从而使DWDM技术变得经济可行。随着单一光纤中不同波长数量的不断增加，这实际上意味着人类几乎可以无止境地扩大光纤的容量。光纤技术与贝尔实验室首创的数字传输技术技术相结合，不仅强化了光在网络中的作用，而且将光的优势带到了网络边缘--光开始以多种形式逐渐渗透到人类社会的各个角落。
。。当今世界最先进的网络采用的是数字光学系统，依托贝尔实验室创新，朗讯始终保持着这一领域的领导地位。例如，朗讯推出的新一代LambdaXtreme
Transport? 系统是目前市场上最先进的长途通信系统，采用了贝尔实验室在喇曼放大器、光孤子以及光纤散射补偿器等重要技术创新。LambdaXtreme与LambdaUnite?
MSS多业务交换机、LambdaManager? 太比特多业务交换机（TMSS）以及LambdaRouter ? 全光交换机（AOS）共同构成了朗讯Lambda系列新一代光通信产品系列，继续在新世纪引领着全球通信的发展潮流。
贝尔实验室：继续领导通信革命
。。在七十多年的发展历程中，贝尔实验室的巨大成已经为其在通信发展史上取得了无人可及的显赫地位。到目前为止，贝尔实验室的研究人员共获得四万多项发明，贝尔实验室先后有十一位科学家共获得了六次诺贝尔物理学奖。目前，仅在美国，平均每个家庭就至少拥有25件源自贝尔实验室发明创造的物品。在科学技术飞速发展的今天，贝尔实验室位于美国新泽西州茉莉山总部及全球16个国家附属研究机构中的研究人员正在以平均每天四项专利的速度进行着研发工作。
。。朗讯科技公司的高级管理层，包括现任首席执行官帕特立夏·鲁索女士，始终坚守对贝尔实验室的信心和承诺。他们坚信贝尔实验室是朗讯科技未来在众多通信设备公司保持主导地位的技术源泉所在。今年，朗讯预计将成为全球首家提供全光路由交换机的电信设备制造商，其他一大批来自贝尔实验室的研发成果也将随时转化为全新的产品，为朗讯科技的运营商客户面对激烈竞争的市场提供强大的支持。
。。贝尔实验室始终是一个充满活力的研发机构，并在将基础研发项目与当今通信网络需要解决的问题很好地联系在一起，正如一百年前亚历山大·格雷厄姆·贝尔为公司提出的行动口号所说的那样："偶尔，我们也需要离开阳关大道，进入森林的深处，您将会看到许多前所未有的发现！"
。。展望未来，O'Shea表示："贝尔实验室1962年取得的突破为世界通信业的发展带来了福音。但这些创新仍然只是我们值得骄傲的众多遗产中的一小部分。未来，贝尔实验室还会以不懈的努力为明天网络创造更多的突破性通信技术。
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