Британский инженер Алек Харли Ривз наиболее известен как изобретатель импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), телекоммуникационного метода, который сделал возможным век цифровой информации.
Ривз посвятил свою относительно короткую жизнь телекоммуникационному сектору. Он родился в 1902 году в Редхилле, графство Суррей, и получил степень инженера-электрика в Инженерном колледже города и гильдий в Лондоне в 1918 году. За свою жизнь он получил около 100 патентов. Он скончался в 1971 году от рака и до самого конца продолжал заниматься исследованиями, причем одним из последних его исследований были волоконно-оптические системы.
Ривз посвятил свою относительно короткую жизнь телекоммуникационному сектору. Он родился в 1902 году в Редхилле, графство Суррей, и получил степень инженера-электрика в Инженерном колледже города и гильдий в Лондоне в 1918 году. За свою жизнь он получил около 100 патентов. Он скончался в 1971 году от рака и до самого конца продолжал заниматься исследованиями, причем одним из последних его исследований были волоконно-оптические системы.
От телеграфии к телефонам
После аспирантуры Ривз в 1923 году присоединился к Международной электрической компании, чтобы работать над трансатлантическими телефонными системами. В ту эпоху телеграфия была одним из основных способов достижения надежной связи на большие расстояния и имела важное значение для мирового бизнеса и политики. Однако существовали ожидания относительно того, как трансатлантическая телефонная связь может соединить людей по всему миру. Хотя IEC действительно удалось установить трансатлантическую телефонную связь между США и Великобританией, у телефона была особенность, которой не было у телеграфии. Аналоговые голосовые сигналы будут улавливать шум и искажения при передаче по трансатлантическим кабелям, и хотя ретрансляторы помогают распространять сигналы, ретрансляторы также будут усиливать шумовые искажения сигнала. Первый официальный трансатлантический телефонный разговор в 1927 году состоялся между президентами Американской телефонной и телеграфной компании и секретарем Главпочтамта Великобритании У.С. Гиффордом и сэром Эвелин П. Мюррей соответственно. Запись происходила в США, а звук, полученный в Великобритании, страдал от заметных искажений.
Изобретение импульсно-кодовой модуляции
Именно проблемы аналогового шума в телефонных линиях вдохновили Ривза. В 1938 году Ривз подал патент под названием «Электрическая сигнальная система», в котором описывался способ передачи «волн сложной формы, например речи, практически свободных от фонового шума». В конечном итоге в этом патенте описывалась импульсно-кодовая модуляция (PCM), которая включала взятие дискретных выборок аналогового сигнала, ее квантование так, чтобы каждой выборке было присвоено целое значение, а затем передачу двоичного значения этого значения. Этот метод больше соответствовал принципу работы телеграфии и теоретически обеспечивал такой же уровень ясности и надежности.
К сожалению, технологии той эпохи не сделали PCM коммерчески жизнеспособной, и поэтому даже с патентом PCM оставалась непринятым в течение ряда лет.
Вторая мировая война ускоряет развитие технологий связи
Как и в случае со многими технологическими достижениями, срочность войны оказалась для PCM возможностью. Ривз использовал свои навыки для поддержки усилий союзников в войне, сначала с разработкой системы прицеливания бомб «Гобой», а затем с системой безопасной речи SIGSALY.
«Гобой» был разработан в 1942 году и использовал две станции: одну под названием «Кот», а другую — «Мышь». Гобой определял относительное расстояние, на котором самолет мог принять и передать ответ на станции. Используя время полета, станции могли определять местоположение самолета, а также расстояние до цели бомбардировки. Внутри самолета пилот мог видеть направление цели.
«Гобой» представил несколько существенных улучшений для навигационных систем военного времени: большую точность, большую устойчивость к помехам, поскольку сигналы передавались через УКВ (который было сложнее заглушить), и устойчивость к погодным условиям.
PCM засияла с появлением SIGSALY в 1943. SIGSALY не был аббревиатурой и более или менее бессмысленным кодовым названием проекта. Безопасная связь была жизненно важна для координации действий союзных войск. Как союзники, так и силы Оси нанимали ученых для работы над расшифровкой сообщений друг друга, в том числе Алана Тьюринга.
SIGSALY использовала вокодер (кодировщик голоса) для преобразования аналогового голосового сигнала в цифровой с использованием методов PCM. Цифровой сигнал шифровался при передаче, а затем дешифровался при получении. Система SIGSALY была основана на технологии электронных ламп и состояла из 30 стоек с оборудованием высотой 19 дюймов.
«Гобой» был разработан в 1942 году и использовал две станции: одну под названием «Кот», а другую — «Мышь». Гобой определял относительное расстояние, на котором самолет мог принять и передать ответ на станции. Используя время полета, станции могли определять местоположение самолета, а также расстояние до цели бомбардировки. Внутри самолета пилот мог видеть направление цели.
«Гобой» представил несколько существенных улучшений для навигационных систем военного времени: большую точность, большую устойчивость к помехам, поскольку сигналы передавались через УКВ (который было сложнее заглушить), и устойчивость к погодным условиям.
PCM засияла с появлением SIGSALY в 1943. SIGSALY не был аббревиатурой и более или менее бессмысленным кодовым названием проекта. Безопасная связь была жизненно важна для координации действий союзных войск. Как союзники, так и силы Оси нанимали ученых для работы над расшифровкой сообщений друг друга, в том числе Алана Тьюринга.
SIGSALY использовала вокодер (кодировщик голоса) для преобразования аналогового голосового сигнала в цифровой с использованием методов PCM. Цифровой сигнал шифровался при передаче, а затем дешифровался при получении. Система SIGSALY была основана на технологии электронных ламп и состояла из 30 стоек с оборудованием высотой 19 дюймов.
SIGSALY считался наиболее безопасным методом голосовой связи в ту эпоху и использовался Черчиллем и Рузвельтом. SIGSALY сыграл важную роль в координации вторжения в Нормандию, а также в Ялтинской конференции.
Переход PCM к гражданскому использованию
Изобретение транзистора в 1948 году наконец предоставило PCM возможность перейти из области специализированного военного применения в повседневное использование. Первое гражданское использование PCM произошло в телефонных системах Bell Labs в начале 1950-х годов. Первое коммерческое использование PCM в телефонной связи последовало в 1964 году.
PCM также использовалась в системе связи программы «Аполлон», которая вывела первого человека на поверхность Луны в 1969 году. Космический корабль «Аполлон» использовал PCM для передачи телеметрических данных на землю. системы.
Сегодня PCM является основой цифровых коммуникаций. Ривз верил, что когда-нибудь телекоммуникационные системы позволят людям передавать знания в своем мозгу без необходимости физического перемещения своего тела. Инструменты, которые мы сегодня используем для удаленной работы, основаны на PCM, будь то видеоконференции или голосовой чат.
PCM также использовалась в системе связи программы «Аполлон», которая вывела первого человека на поверхность Луны в 1969 году. Космический корабль «Аполлон» использовал PCM для передачи телеметрических данных на землю. системы.
Сегодня PCM является основой цифровых коммуникаций. Ривз верил, что когда-нибудь телекоммуникационные системы позволят людям передавать знания в своем мозгу без необходимости физического перемещения своего тела. Инструменты, которые мы сегодня используем для удаленной работы, основаны на PCM, будь то видеоконференции или голосовой чат.