الهاتف

كيف يعمل الهاتف


آلية الإدخال


المرسِل


المستقبِل


كيف تنتقل المكالمة الهاتفية


خطوط المكالمات المحلية


خطوط المكالمات بعيدة المدى


الهواتف التي تستخدم الراديو


الهواتف اللاحبلية


المعدات الهاتفية اللاسلكية


إرسال البيانات


المودمات الحاسوبية


أجهزة الفاكسميلي، أو أجهزة الفاكس


الهواتف الفيديوية


شبكة المعلومات العظمى


صناعة الهاتف


نبذة تاريخية


اختراع بل


الهواتف الأولى


التحسينات في الهاتف


التطورات الحديثة


أسئلة


________________________________________


الهاتف جهاز اتصال له قيمته. في الصورة ـ على اليمين ـ آلة هاتفية للرد، وهي تسجل الرسائل التي تصل من المتكلمين. وفي الصورة ـ على اليسار ـ يرى الهاتف الجوال الذي يمكن استعماله خارج البيوت.
الهاتف أو التلفون، جهاز يرسل ويستقبل الصوت كهربائيًا. وهو من أهم وسائل الاتصال. ففي لحظات قليلة يمكنك التحدث عبر الهاتف مع صديق في الجانب الآخر من الطريق، أو في أي جزء من الوطن، بل في أي مكان في العالم. وتستمد كلمة هاتف من قول العرب : سمعت هاتفًا يهتف، إذا كنت تسمع الصوت ولا تبصر أحدًا.
والهاتف جهاز يمكِّن الناس من التحدث، بعضهم مع بعض، عبر مسافات لا يستطيع صوت الإنسان أن يقطعها. ولا تستطيع الهواتف الحديثة المعقدة الصنع توصيل الرسائل الصوتية وحسب، ولكنها توصل الكلمات المكتوبة أيضًا، والرسوم، والصور الضوئية، بل وحتى صور الفيديو. وبالإضافة إلى ذلك، تستطيع الهواتف إرسال المعلومات من حاسوب إلى آخر.
والهواتف التي تراها أجزاء من شبكة هاتفية معقدة، تحتوي أيضًا على حواسيب كبيرة، وأسلاك نحاسية طويلة للغاية، وجدائل زجاجية شعرية السمك، وكوابل مدفونة في الأرض أو موضوعة على امتداد قيعان المحيطات، ومرسلات ومستقبلات راديوية، وأقمار صناعية تسبح بعيدًا عن الأرض.
وتتصل معظم الهواتف بالشبكة الهاتفية عن طريق أسلاك ممدودة عبر جدران المنازل وغيرها من المباني. ويوصل كل هاتف بشبكة الأسلاك بمشبك صغير. ومن الهواتف ما يوصل بالسيارات، أو يحمل في الحقائب أو الجيوب، حيث تتصل مثل هذه الهواتف بالشبكة عن طريق الراديو.
اخترع ألكسندر جراهام بل الهاتف عام 1876م. واليوم هناك مئات الملايين من الهواتف لخدمة الناس في مختلف أنحاء العالم.
كيف يعمل الهاتف


سماعة الهاتف تحتوي على مرسل أو ميكروفون ينتج "نسخة" كهربائية من صوت المستخدم، ومستقبل ينسخ صوت الشخص على الطرف الآخر من الخط. وفي المرسل الكربوني، تؤدي موجات صوت المتحدث إلى اهتزاز الطبلة. وتسبب هذه الاهتزازات ضغط قبة فلزية على حبيبات كربونية. وينساب تيار كهربائي ناسخ للصوت خلال الحبيبات بقوة تتناسب مع الضغط. وفي ميكروفون الكهريت الوريقي تسبب موجات الصوت اهتزاز صفحة من البلاستيك المطلي بفلز، بالقرب من قرص فلزي. ويؤدي هذا إلى تغيرات في قوة التيار في الميكروفون الذي ينسخ الصوت. وفي المستقبل، تنساب "النسخة" الكهربائية لصوت المتكلم في سلك، محدثة تغيرات في المجال المغنطيسي الخاص بمغنطيس كهربائي، ونتيجة لذلك يسبب مغنطيس دائم اهتزاز طبلة، مولدًا بذلك أصواتًا شبيهة بأصوات المتكلم.
يسمى جزء الهاتف الذي يمسكه الشخص لإجراء مكالمة ما طقم اليد أو السماعة. ولهذا الجهاز قطعة للأذن وقطعة للفم. وقبل إجراء المكالمة، يستمع الشخص لقطعة الأذن بحثًا عن نغمة الإدخال، حيث يشير هذا الصوت إلى وجود خط جاهز للخدمة وإجراء المكالمة. ثم يدخل المتحدث رقم الهاتف الخاص بالهاتف المراد الاتصال به. وتستخدم الشبكة الهاتفية هذه الأرقام لإحداث الاتصال بين الهاتفين. وعندما يتكلم طالب المكالمة في قطعة الفم، يغير الهاتف موجات صوت الشخص إلى تيار كهربائي. وتستخدم الشبكة الهاتفية نبائط متنوعة لتوليد نسخة مماثلة تقريبًا للتيار في هاتف الشخص الذي يجري التحدث معه. ويحول هذا الهاتف التيار إلى موجات صوتية تشبه إلى حد كبير موجات صوت الشخص الذي طلب المكالمة.
وللهاتف ثلاثة أجزاء رئيسية: 1- آلية إدخال 2- مرسِل 3- مستقبِل.
آلية الإدخال. تمكن طالب المكالمة الهاتفية من إدخال أرقام الهواتف، وتركب في بعض الهواتف في طقم اليد، بين قطعة الأذن وقطعة الفم، أو تكوِّن جزءًا من وحدة قاعدية منفصلة، موصلة بسلك إلى طقم اليد.
وفي كثير من الهواتف الحديثة، تتكون آلية التدوير من طقم من الأزرار أو المفاتيح يسمى وسادة المفاتيح. ولوسادة المفاتيح العادية 12 مفتاحًا ـ مفاتيح الأرقام من صفر إلى 9، والمفتاح * والمفتاح #. وعند الضغط عليه، يولد كل مفتاح عددًا معينًا من النبضات الكهربائية، أو زوجًا من النغمات المتحكم فيها بدقة. وتستخدم حواسيب في الشبكة الهاتفية سلسلة النبضات أو النغمات لتوجيه المكالمة.
وتتكون آلية التدوير في بعض الهواتف من قرص يسمى القرص الدوار، به ثقوب لإدخال الأصابع تمثل الأرقام من صفر إلى 9. ويدخل طالب المكالمة رقم الهاتف بأن يدير القرص ثم يتركه، حيث تولد هذه العملية نبضات كهربائية.
المرسِل. ويسمى أيضًا الميكروفون، وهو يحول موجات صوت الشخص إلى تيار كهربائي، ويرسل هذا التيار إلى الشبكة الهاتفية. ويركب المرسل في السماعة، وراء قطعة الفم. وهناك نوعان رئيسيان من المرسلات الهاتفية: 1- المرسل الكربوني 2- ميكروفون الكهريت الوريقي.
المرسل الكربوني. يتكون من جزءين رئيسيين، هما الطبلة والغرفة الكربونية. والطبلة قطعة رقيقة مستديرة من الألومنيوم. وتقع الغرفة الكربونية خلف الطبلة، بين طرفين كهربائيين، وتحتوي على عدد كبير من الحبيبات الكربونية الصغيرة الحجم، ينتقل عبرها تيار كهربائي بفولتية (جهد) منخفضة. وتتكئ قبة نحاسية صغيرة مطلية بالذهب وموضوعة أسفل الطبلة، على الغرفة الكربونية.
وعندما يتكلم الشخص تسبب موجات صوته اهتزاز الطبلة، حيث يحدث الصوت العالي اهتزازًا قويًا، بينما يحدث الصوت الناعم اهتزازًا ضعيفًا. وتسبب حركة الطبلة اهتزاز القبة داخل الغرفة الكربونية. ويضغط كل اهتزاز على الحبيبات الكربونية، حيث يحدث الاهتزاز الصغير ضغطًا خفيفًا على الحبيبات، بينما يعصرها الاهتزاز الكبير عصرًا قويًا فيما بينها. وكلما كان الضغط كبيرًا على الحبيبات زادت سهولة مرور التيار الكهربائي خلالها، وهكذا يزداد سريان التيار الكهربائي كلما ارتفع الصوت.
ميكروفون الكهريت الوُرَيْقي. وهو مزود بطبلة مستديرة، تتكون من قطعة رقيقة من بلاستيك مشحون كهربائيًا، ومطلية بغطاء فلزي في أحد وجهيها. وهذه الطبلة، التي تسمى الكهريت الوريقي، موضوعة على قرص فلزي مجوف يسمى اللوحة الخلفية، بحيث يكون الغطاء الفلزي بعيدًا عن اللوحة.
تلمس الطبلة اللوحة الخلفية في أماكن محددة فقط. وفي مناطق أخرى، تفصل جيوب هوائية الطبلة عن اللوحة الخلفية، حيث تهتز الطبلة في هذه الجيوب عندما تصدمها موجات صوتية.
وتحدث الشحنة الكهربائية التي تحملها الطبلة مجالاً كهربائيًا بين الطبلة واللوحة الخلفية. وتعتمد قوة هذا المجال إلى حد ما على المسافة بين الطبلة واللوحة الخلفية.
وعندما يتكلم الشخص تصدم الموجات الصوتية الطبلة، فتغير الاهتزازات الناتجة المسافة بين الطبلة واللوحة الخلفية، وبالتالي قوة المجال الكهربائي. وتحدث هذه التغييرات في قوة المجال تغييرات مماثلة في التيار الكهربائي.
المستقبِل. يحول التيار الكهربائي القادم عبر خط الهاتف إلى نسخة من صوت المتكلم. ويركب المستقبل في طقم اليد، في مكان وراء قطعة الأذن.
وفي المستقبل، تحاط طبلة حديدية محفوظة داخل إطار مرن بمغنطيس دائم حلقي الشكل، يجذب الطبلة باستمرار. ويتصل مغنطيس آخر يسمى المغنطيس الكهربائي بالطرف الآخر للطبلة. وهذا المغنطيس مصنوع من فلز ملفوف بسلك.
وعندما ينساب التيار الكهربائي في السلك الملفوف، يصبح المغنطيس الكهربائي ممغنطًا. ويتحرك هذا التيار في اتجاهين، حيث تزيد المغنطيسية الناتجة عن حركة التيار في أحد الاتجاهين قوة جذب المغنطيس الدائم، وتجعلها تجذب الطبلة بقوة أكبر، بينما تقلل المغنطيسية الناتجة عن حركة التيار في الاتجاه الآخر قوة المغنطيس الدائم، وتخفض جذبها للطبلة. ويجعل التغير في الجذب الطبلة تهتز بنفس المعدل، حيث تجذب الهواء أمامها، وتدفعها، محدثة بذلك تغيرات في الضغط، وتولد موجات صوتية تكاد تكون نفس موجات صوت المتكلم. ويستمع السامع إلى نسخة طبق الأصل من صوت المتكلم.
كيف تنتقل المكالمة الهاتفية
تعبر خطوط الهاتف الأقطار، وتصل بين ملايين الهواتف في شبكة ضخمة. وتصنع معظم خطوط الهواتف من الأسلاك النحاسية. أما المكالمات بعيدة المدى فتنتقل عبر نظم راديوية. وفي معظم الأقطار، تضم كل الأسلاك الهاتفية تقريبًا معًا في كوابل، يحتوي بعضها على أكثر من أربعة آلاف سلك.
خطوط المكالمات المحلية. تنتقل المكالمات المحلية عبر أسلاك أو عن طريق نظام راديوي، حتى تصل إلى ناقل تبادل محلي يحتوي على لوحات توزيع توصل هاتفك إلى الهاتف المطلوب ونظام التوصيل قد يكون أوتوماتيًا أو يدويًا.


المكالمة الدولية تنتقل من الولايات المتحدة إلى المملكة المتحدة عبر السماء أو تحت المحيط. تمر الإشارات الهاتفية من هاتف منزل طالب المكالمة إلى أحد مراكز الهاتف المسماة ناقلات التبادل المحلي، أو إلى أكثر من ناقل، والذي يمرر الإشارة إلى ناقل المسافات البعيدة، الذي يوجه المكالمة في أحد اتجاهين. ففي أحد الاتجاهين، تذهب الإشارات إلى محطة أرضية، تشعها إلى قمر اتصالات، والذي يرسلها بدوره إلى محطة أرضية في المملكة المتحدة. وفي الاتجاه الآخر، يوجه ناقل المسافات البعيدة الإشارات إلى الكبل الليفي البصري الذي يمتد تحت سطح المحيط الأطلسي. وفي كلا الاتجاهين، تصل الإشارات إلى ناقل المسافات البعيدة في المملكة المتحدة. وهناك تمر المكالمة عبر ناقل تبادل محلي أو أكثر، وأخيرًا تصل إلى المقر المقصود.
خطوط المكالمات بعيدة المدى. يمكن استخدام نفس أنواع الكوابل المستخدمة في المكالمات المحلية لتوصيل المكالمات بعيدة المدى. ولكن الإشارات الكهربائية المنقولة عبر الأسلاك الممتدة لمسافات طويلة قد تصبح ضعيفة. وللتغلب على هذه المشكلة، تزود هذه الخطوط بمضخمات تقوي التيار الكهربائي من خلال استخدام نبائط إلكترونية مثل الترانزستورات.
وتصبح المكالمة الهاتفية البعيدة المدى مكلفة جدًا عند إرسال مكالمة هاتفية واحدة فقط على زوج من الأسلاك في وقت معين. ولذلك طور المهندسون وسائل لإرسال عدد كبير من المكالمات الهاتفية على نفس الزوج من الأسلاك. فباستخدام تقنية تسمى الإرسال الحامل، يمكن نقل أكثر من 96 مكالمة هاتفية في نفس الوقت، على زوجين من الأسلاك، حيث ينقل كل تيار كهربائي حامل لمكالمة هاتفية على تردد (معدل اهتزاز) خاص. وعند طرفي الخط الهاتفي، تفصل مرشحات إلكترونية كل مكالمة على حدة.
ويمكن نقل عدد من الرسائل أكبر من ذلك، على نفس المسار، باستخدام الكوابل المتحدة المحور. ويتكون الكبل المتحد المحور من عدد من الموصلات المتحدة المحور (أنابيب من النحاس في سمك القلم الرصاص)، يصل إلى 22، ويعمل كل منها طبقًا لمبدأ الإرسال الحامل. ويستطيع زوج من هذه الأنابيب نقل عدد من المكالمات الهاتفية يصل إلى 13,200 مكالمة. انظر: الكبل المتحد المحور.
وفي أواخر سبعينيات القرن العشرين، بدأت شركات الهاتف استبدال الكوابل الليفية البصرية بالكوابل المتحدة المحور. ويستخدم النظام الليفي البصري حزمًا من الألياف الزجاجية الدقيقة لحمل المكالمات فوق شعاع من الليزر.
وقد اكتمل بناء أول كبل ليفي بصري عام 1983م. وتتطلب الإشارات التي ترسل عبر الكوابل الليفية البصرية تضخيمًا أقل من التضخيم المطلوب لإرسال الإشارات عبر الكوابل النحاسية المساوية لها في الطول، كما تستطيع الكوابل الليفية حمل كمية من المعلومات أكبر من تلك التي تستطيع حملها الكوابل النحاسية، ولذلك يفضل استخدام هذه الكوابل في الخطوط الطويلة ذات الاستعمال المكثف. انظر:البصريات الليفية.
وتعلق الأسلاك والكوابل على أعمدة، أو تدفن تحت الأرض. ولخفض تكلفة المكالمات بعيدة المدى، تلجأ شركات الهاتف إلى استخدام نظم اتصال راديوية، ترسل المكالمات الهاتفية وتستقبلها بالموجات الراديوية، حيث تستخدم هذه النظم موجات راديوية ذات تردد فائق تسمى الموجات الدقيقة (الموجات المتناهية الصغر أو المايكروويف)، والتي تنتقل في خطوط مستقيمة، وتتركز في شعاع ضيق، يتم تركيزها أكثر من محطة إلى أخرى. وتبتعد كل محطة عن الأخرى بمسافة 50كم تقريبًا، ولكل منها هوائي على شكل طبق تستخدمه في الإرسال والاستقبال. ويستطيع كل مسار من الموجات الدقيقة نقل حوالي 36,000 مكالمة هاتفية.
ويستطيع النظام الراديوي لما وراء الأفق إرسال الموجات الدقيقة إلى ما وراء الأفق، حيث تستخدم محطات قوية، على مسافات تصل إلى 320كم، لتوجيه الموجات الدقيقة بهوائيات على شكل أطباق كبيرة إلى الأفق. وتفقد الموجات الدقيقة جزءًا كبيرًا من طاقاتها في الفضاء، ولكن قدرًا كافيًا من هذه الطاقة يتشتت إلى أسفل حاملاً الإشارات الراديوية إلى المحطة التالية، تمامًا مثلما يلمع الضوء الأمامي لسيارة فوق هضبة عالية دون أن نرى السيارة مباشرة. وتعمل نظم ما وراء الأفق، على سبيل المثال، بين اليابان وكوريا عبر المحيط الهادئ، وبين تورتولا وترينيداد عبر الكاريبي. ولتوجيه إشارات الموجات الدقيقة عبر المحيطات، تستخدم الشبكة أقمارًا صناعية.
الهواتف التي تستخدم الراديو
ترسل الهواتف العادية الرسائل الصوتية، وتستقبلها، في شكل إشارات كهربائية، بينما ترسل هواتف خاصة، ونبائط ذات صلة بها، الرسائل بالإشارات الراديوية. وتشمل هذه الهواتف الهواتف اللاحبلية والمعدات الهاتفية اللاسلكية.
الهواتف اللاحبلية. لا تحتوي على الحبل الرابط بين طقم الفم والقاعدة. وعوضًا عن ذلك، تحمل الموجات الراديوية الرسائل الصوتية بين طقم الفم والقاعدة. ولذلك يستطيع الشخص حمل طقم فم الهاتف اللاحبلي من غرفة إلى أخرى، بل إلى خارج المنزل ـ في حدود معينة ـ أثناء المكالمة الهاتفية. وتتصل القاعدة بالشبكة الهاتفية مثل قواعد الهواتف العادية.
وفي الهواتف اللاحبلية، يرسل كل من طقم الفم والقاعدة الإشارات الراديوية، ويستقبلانها. فطقم الفم يولد إشارات راديوية مطابقة للمكالمة، ويبث الإشارات في الجو. وتلتقط القاعدة الإشارات الراديوية، وتترجمها إلى إشارات كهربائية، وتنقل الإشارات الكهربائية عبر أسلاك إلى الشبكة. وبنفس الطريقة، تترجم القاعدة الإشارات الكهربائية القادمة إلى إشارات راديوية، وتنقلها إلى طقم الفم.
المعدات الهاتفية اللاسلكية. تتصل بالشبكة العادية عبر الموجات الراديوية، بدلاً من الأسلاك، وتشمل الهواتف الخلوية، وهواتف بعض المناطق البعيدة، والبيجرات.
الهواتف الخلوية. نبائط نقالة ترسل الإشارات الراديوية وتستقبلها. ويتصل الهاتف الخلوي بهوائي إرسال يخدم منطقة جغرافية صغيرة تسمى الخلية. ويتصل هوائي إرسال كل خلية بالشبكة الهاتفية العادية عبر مكتب اتصال هاتفي متحرك.
وتركب بعض الهواتف الخلوية في السيارات، ويحمل بعضها في حقائب أو في الجيوب. وعندما يستخدم شخص متحرك على سيارة الهاتف الخلوي يعالج هوائي إرسال أقرب خلية الإشارات الراديوية. وأثناء تحرك السيارة تمرر الشبكة الهاتفية النقالة الإشارات إلى الخلية التالية، دون تأثير على المكالمة.
هواتف المناطق البعيدة. في بعض المناطق ذات الكثافة السكانية القليلة، يعيش الناس بعيدين بعضهم عن بعض، لدرجة أن استخدام الأسلاك أو الألياف البصرية لتوصيل منازلهم بالشبكة الهاتفية يكون مكلفًا جدًا. وتغطي خدمة التبادل الأساسي الهاتفي الراديوي الفجوة في هذه المناطق. ويشتمل كل منزل تابع لهذه الخدمة على جهاز إرسال يرسل الإشارات الراديوية إلى الشبكة الهاتفية العادية ـ عن طريق محطات إرسال أخرى غالبًا.
البيجرات. البيجر مستقبل راديوي صغير يستجيب بإحداث نغمة أو اهتزاز عند تنشيطه بإشارة، وله عادة رقمه الهاتفي الخاص. وعند إدارة هذا الرقم في هاتف، تنتقل الإشارات الناتجة إلى شبكة خاصة تشتمل على مستقبل يرسل إشارة راديوية إلى البيجر، والذي يعرض رقم المتكلم على شاشة عرض، وعندئذ يرد صاحب البيجر على المكالمة من أقرب جهاز هاتف.
إرسال البيانات
يستطيع الناس، باستخدام معدات معينة، إرسال البيانات الحاسوبية، والكلمات المكتوبة، والصور والرسوم، بل وحتى الصور الفيديوية، عبر الشبكة الهاتفية العادية. وتشمل هذه المعدات: 1- المودمات الحاسوبية 2- أجهزة الفاكسميلي (الفاكس) 3- الهواتف الفيديوية (الفيديوفونات). ويتوقع أن تنتقل هذه الرسائل اللاسمعية في المستقبل عبر شبكة عالية السرعة تسمى شبكة المعلومات العظمى.
المودمات الحاسوبية. تنتقل كميات ضخمة من البيانات الحاسوبية عبر الشبكة الهاتفية. ويستخدم العديد من الناس الحواسيب الشخصية، أو الأطراف الحاسوبية، للاتصال بمستخدمي الحواسيب، أو للحصول على المعلومات. ويتطلب استخدام الحاسوب للاتصال عبر الخطوط الهاتفية نبيطة تسمى المودم، وبرمجيات اتصال خاصة، حيث يترجم المودم الإشارات الصادرة عن الحاسوب إلى إشارات يمكن أن تستخدمها الشبكة الهاتفية، كما يترجم الإشارات الهاتفية الداخلة إلى الحاسوب إلى إشارات حاسوبية. وبإمكان مودمات خاصة توصيل الحواسيب المحمولة بالشبكة الخلوية.
وبإمكان الحاسوب المزود بالمعدات أعلاه استخدام الشبكة الهاتفية للاتصال بخدمات المعلومات المحوسبة المسماة الخدمات المباشرة، حيث توفر بعض هذه الخدمات أحدث النشرات الإخبارية، أو خدمات التسوق، أو الموسوعات، أو الألعاب، بينما توفر خدمات أخرى الأعداد القديمة من الصحف والمجلات أو المواد البحثية الأخرى. ويستطيع المشترك في نظام لوحة النشرات إرسال الرسائل والإعلانات إلكترونيًا، لتكون في متناول غيره من المشتركين. ومن الخدمات المباشرة أيضًا البريد الإلكتروني الذي يتصل عبره المشاركون بعضهم ببعض.
أجهزة الفاكسميلي، أو أجهزة الفاكس، ترسل الكلمات المكتوبة والصور عبر الخطوط الهاتفية. ويشبه جهاز الفاكس جهاز النسخ ولكنه مزود بهاتف أو متصل بهاتف. ولإرسال وثيقة ما، يضعها المستخدم في الجهاز، ويدخل الرقم الهاتفي لجهاز الفاكس المرسل إليه. وبعد اتصال الجهازين، كل منهما بالآخر، يولد ماسح إلكتروني في الجهاز المرسل إشارات كهربائية مطابقة لصورة الصفحة. وتستخدم الشبكة الهاتفية هذه الإشارات لإصدار أوامر إلى الجهاز المستقبل لطبع نسخة من الوثيقة. وتتصل أجهزة الفاكس المحمولة بشبكات هاتفية خلوية. انظر: الفاكسميلي.
الهواتف الفيديوية. بإمكان الخطوط الهاتفية العادية إرسال إشارات فيديوية بطيئة الحركة إلى هاتف فيديوي، وهو جهاز هاتف مرتبط بآلة تصوير تلفازية وشاشة، حيث يستطيع كل مستخدم رؤية الآخر أثناء المكالمة.
شبكة المعلومات العظمى. قاد الاستخدام المتزايد للشبكة الهاتفية في التطبيقات اللاسمعية إلى التفكير في إنشاء شبكة اتصالات عملاقة عالية السرعة تسمى شبكة المعلومات العظمى، بدمج النظم الهاتفية بنظم التلفاز الكبلي والشبكات الحاسوبية. ويتوقع أن تكون الشبكة متفاعلة، حيث يستطيع المستخدمون في المنازل والمؤسسات والمعاهد إرسال واستقبال الرسائل المرئية والمسموعة والبيانات الحاسوبية.
صناعة الهاتف
صناعة الهاتف، والتي تُسمَّى أيضًا الاتصالات الهاتفية، من أقوى الصناعات في العالم، وأكثرها ربحًا.
وتوفر معظم الحكومات الخدمات الهاتفية، ولكنها اتجهت إلى بيعها إلى القطاع الخاص منذ ثمانينيات القرن العشرين. وفي بعض الدول، مثل المملكة المتحدة والولايات المتحدة، تنظم صناعة الهاتف هيئات حكومية. وقد أنتجت الاستثمارات الحكومية والخاصة تقنيات جديدة لتحديث الخدمات الهاتفية وتطويرها في كل أنحاء العالم.
وتستخدم دول عديدة، مثل أستراليا وماليزيا ونيوزيلندا، أقمار اتصالات لربط الشبكة الهاتفية. ويعمل نظام اتصال بالموجات الدقيقة أيضًا في أستراليا وجنوب إفريقيا وماليزيا وجزر الهند الغربية وأجزاء أخرى من العالم. ويمتد كبل ليفي بصري من جزر فرجينيا إلى برمودا حيث يلتقي بنظم الاتصالات في هونج كونج ولندن ونيويورك وطوكيو. وترتبط جزر الهند الغربية بالولايات المتحدة أيضًا بكبل كهربائي تحت بحري، كما تمتلك دول أخرى، مثل الهند وماليزيا ونيوزيلندا بكوابل تحت بحرية.
نبذة تاريخية


ألكسندر جراهام بل اتصل بشيكاغو من نيويورك في عام 1892م، وذلك لكي يشرح لرجال الأعمال كيف يعمل الهاتف.
اختراع بل. اخترع الهاتف ألكسندر جراهام بل، وهو مخترع أسكتلندي استقر في الولايات المتحدة عام 1871م. كان بل معلمًا للصم في بوسطن. وكان يجري كل مساء تجارب على البرق التوافقي، وهو نبيطة تستخدم لإرسال عدة رسائل برقية في وقت واحد وسلك واحد. وفي 2 يونيو 1875م، تعطلت إحدى القصبات الفلزية للبرق التوافقي، فجذب توماس واطسون، مساعد بل، القصبة لفكها، ووصل الصوت إلى بل، الذي كان في غرفة أخرى.
وفي 10 مارس 1876م، نجح بل أخيرًا في التحدث بكلمات على الهاتف. كان بل يجري اختبارًا على مستقبل جديد، بينما جلس واطسون في غرفة أخرى ينتظر الرسالة. وفجأة سكب بل بعض الحمض على ملابسه من بطارية، مما جعله يصيح قائلاً "تعال هنا يا مستر واطسون، إنني أريدك". فهرع واطسون إلى الغرفة صائحًا "لقد سمعت كل كلمة تفوهت بها يا مستر بل، وبوضوح". وهكذا اخترع بل أول هاتف.
وفي يونيو 1876م، عرض بل هاتفه في المعرض المئوي في فيلادلفيا. وقد أثنى العلماء على عمله، ولكن الجمهور لم يعر الأمر اهتمامًا يذكر حتى أوائل عام 1877م، عندما قدم بل عددًا من العروض لهاتفه.


تطور الهاتف
الهواتف الأولى. في أكتوبر 1876م، أجرى بل وواطسون أول مكالمة بعيدة المدى، ذات اتجاهين، حيث تحدثا بين بوسطن وكمبردج في ماساشوسيتس بالولايات المتحدة، عبر مسافة طولها 3 كيلومترات.
ولم تستخدم الهواتف الأولى لوحات مفاتيح. وكان كل جهازين يتصلان بزوج من الأسلاك الحديدية. وكان الشخص يتصل بالشخص الآخر بدفع مقبض مثبت على الهاتف، حيث كان ذلك يؤدي إلى تحريك مطرقة لإحداث صوت طرق يتحرك عبر خط الهاتف إلى الهاتف الآخر. ومع ازدياد عدد الهواتف المستخدمة، كان كل هاتف جديد يوصل إلى بقية الهواتف، حيث كان توصيل 50 هاتفًا فقط يتطلب أكثر من 1000 توصيلة. وقد حلت لوحات المفاتيح هذه المشكلة بجمع الأسلاك القادمة من كل منطقة معًا.
افتتحت أولى شركات الهاتف في المملكة المتحدة، وهي شركة الهاتف المحدودة، أول مركز تبادل في لندن، في أغسطس 1879م، وبلغ عدد العملاء 10 مشتركين. وبحلول تسعينيات القرن التاسع عشر، بلغ عدد الهواتف في المملكة المتحدة 45,000 هاتف، تسيطر عليها الشركات أو مكتب البريد أو سلطات الحكومة المحلية.
وافتتحت أيرلندا أول مركز تبادل هاتفي فيها في دبلن في عام 1880م، بخمسة مشتركين، حيث تعاقبت ثلاث شركات خاصة على إدارة المركز، وهي شركة الهاتف المتحدة وشركة هاتف أيرلندا وشركة الهاتف الوطنية، على التوالي.
وبدأت أولى الخدمات الهاتفية في أستراليا في عام 1978م. وافتتح أول مركز تبادل هاتفي في نيوزيلندا في كل من أوكلاند وكريستشيرش في عام 1881م. وفي عام 1881م أيضًا، بدأت أول خدمة هاتفية في الهند عملها في كلكتا. وفي جنوب إفريقيا، افتتح أول مركز تبادل هاتفي في عام 1882م، في بتورت إليزابيث.
التحسينات في الهاتف. سجل المخترع الأمريكي ألمون ستروجر براءة اختراع نظام مفاتيح أوتوماتي يعمل خطوة فخطوة، عام 1891م. وكان طالب المكالمة يضغط على أزرار للحصول على الرقم، ثم يدير عمودًا ليجعل الهاتف يرن. وفي نفس العام، وصلت بروكسل ومارسيليا ولندن بالهاتف.
وفي عام 1896م، دخل أول هاتف قرصي في الخدمة في ميلووكي في وسكنسن بالولايات المتحدة. وبدأت أول خدمة هاتفية عابرة للقارات العمل بين نيويورك سيتي وسان فرانسيسكو بكاليفورنيا في عام 1915م، كما بدأت أول خدمة هاتفية راديوية لاسلكية عابرة للمحيط الأطلسي العمل في عام 1927م. وربط أول كبل متحد المحور بعيد المدى نيويورك سيتي بفيلادلفيا في عام 1936م.
وفي عام 1947م، اخترع علماء معامل بل ـ منظمة البحوث والتطوير التابعة لنظام بل ـ الترانزستور، وهو نبيطة إلكترونية أصغر من الصمام، ويتطلب قدرة أقل. وبدأ تشغيل الكوابل الهاتفية التحت بحرية بين الولايات المتحدة وأوروبا في عام 1956م، كما بدأ تشغيل أول كبل بين الولايات المتحدة واليابان في عام 1964م. وفي عام 1961م، طور علماء بل أول ليزر يعمل بصفة مستديمة، وهو نبيطة تضخم الضوء. ويستطيع شعاع ضوئي من ليزر حمل عدد من المكالمات أكبر من عدد المكالمات التي تستطيع حملها الأسلاك والموجات الراديوية.
وفي عام 1960م، بدأت الولايات المتحدة إطلاق أقمار الاتصالات. وكان أول قمر اتصالات، وهو إيكو، أي الصدى، بالونًا ضخمًا لامعًا يعكس الإشارات الراديوية من محطة أرضية إلى أخرى. واستخدمت الأقمار تلستار وريلاي وسينكون معدات إلكترونية لتضخيم الإشارات. وأطلق أول قمر اتصالات تجاري، وهو إيرلي بيرد، أي الطائر المبكر، في عام 1965م. ويوفر إيرلي بيرد 240 دائرة هاتفية ذات اتجاهين بين أوروبا والولايات المتحدة.
التطورات الحديثة. في عام 1970م، بدأ تشغيل الاتصال الدولي المباشر بين نيويورك ولندن، حيث مكّن ذلك الناس من الاتصال المباشر بدول ما وراء البحار. وفي عام 1980م، أنشأ نظام بصري ليفي لنقل المكالمات المحلية في أتلانتا بجورجيا في الولايات المتحدة. وفي النظام البصري الليفي، تنتقل المكالمات الهاتفية على أشعة من ضوء الليزر عبر جدائل زجاجية شعرية السمك. وقد بدأ نظام بصري ليفي بين نيويورك سيتي وواشنطن دي سي العمل في عام 1983م. كذلك بدأت الكوابل الليفية البصرية حمل الرسائل عبر المحيط الأطلسي في عام 1988م، وعبر المحيط الهادئ في عام 1989م.
وخلال أوائل ثمانينيات القرن العشرين، بدأت بعض الدول منح تراخيص للشركات، لبناء وتشغيل نظم هاتفية متحركة مبنية على تقنية الراديو الخلوي. وفي هذه النظم تقسم المدينة إلى مقاطعات تسمى الخلايا، لكل منها جهاز إرسال واستقبال راديوي يعمل بقدرة منخفضة. وأثناء تحرك السيارة المزودة بهاتف، من خلية إلى أخرى، ينقل حاسوب المكالمة من جهاز إرسال واستقبال إلى آخر، دون التأثير على المكالمة. وبإمكان الخدمة الهاتفية الخلوية المتحركة معالجة عدد من المكالمات أكبر بكثير من تلك التي تستطيع معالجتها النظم السابقة، والتي تستخدم جهاز إرسال واستقبال واحدًا، يتطلب قدرة عالية، للمدينة كلها.
أسئلة
1. من مخترع الهاتف ؟
2. ما الكلمات الأولى التي نقلت بالهاتف ؟
3. من توماس واطسون؟ ومَن ألمون ستروجر ؟
4. أين تم تركيب أول خط هاتفي ؟
5. ما الإرسال الحامل.
6. متى وأين استعمل الهاتف القرصي لأول مرة؟
7. كيف تستخدم الأقمار الصناعية في الاتصالات الهاتفية؟
8. ما الأجزاء الرئيسية الثلاثة في الهاتف؟
9. ما المودم؟