Tietoliikenne/Tietoliikenteen historiaa

Lennätin

Ensimmäisen kaupallista liikennettä välittäneen sähköisen lennättimen rakensivat William Fothergill Cooke ja sir Charles Wheatstone. Heidän laitteensa otettiin käyttöön Lontoossa vuonna 1838. Cooken ja Wheatstonen lennätin käytti useaa johdinta, joilla ohjattiin viiden mittarineulan liikkeitä. Sen mukaan, mitkä kaksi neulaa kulloinkin kääntyivät ja mihin suuntaan, vastaanottaja saattoi lukea, minkä kirjaimen lähettäjä lähetti.

Ensimmäisen käytännöllisen lennätinjärjestelmän rakensivat Yhdysvalloissa Samuel Morse ja Alfred Vail. New Yorkin ja Baltimoren välinen lennätinlinja otettiin käyttöön 24. toukokuuta 1844. Tälle lennättimelle riitti yksi johdinyhteys, sillä eri merkit koodattiin sähköttämällä erilaisia pulssijonoja, jotka tunnetaan nykyisinkin nimellä Morsen aakkoset. Morsen ja Vailin lennättimen käyttö levisi nopeasti, ja muutaman vuoden kuluessa se syrjäytti kilpailevat järjestelmät lähes täysin.

Pysyvä lennätinkaapeliyhteys Atlantin poikki saatiin aikaiseksi 27. heinäkuuta 1866. Intian ja Euroopan välisellä yhteydellä kaapeli Persianlahden poikki oli käytössä jo v. 1864.

Radio

Sähkömagneettisen aaltoliikkeen teorian esitti ensimmäisenä vuonna 1873 skottilainen James Clerk Maxwell. Maxwellin teorian todisti kokeellisesti saksalainen Heinrich Rudolf Hertz vuosien 1886 ja 1888 välisenä aikana.

Radion (jota aluksi kutsuttiin langattomaksi lennättimeksi) keksijästä on kiistelty lähes koko radion historian ajan aina nykypäiviin asti.

Vuonna 1893 kroatialaissyntyinen Nikola Tesla teki St. Louisissa, Missourissa, ensimmäisen julkisen radiolähetysdemonstraation. Laite, jota hän käytti, sisälsi kaikki radion elementit, jotka olivat laitteissa ennen elektroniputken keksimistä.

Vuonna 1894 brittifyysikko Sir Olive Lodge käytti omassa demonstraatiossaan ilmaisinlaitetta, jota kutsuttiin kohereeriksi. Ranskalainen Edouard Branly ja venäläinen Aleksandr Popov esittelivät myöhemmin parannetut versiot kohereerista. Popov teki radiolähetyskokeilujaan myös Suomessa vuonna 1900, ja hän olikin ensimmäisiä, joka kehitti kohereerista käytännölliseen radiotoimintaan soveltuvia laitteita. Intialainen fyysikko Jagdish Chandra Boss esitteli radioaaltojen käyttöä Kalkutassa marraskuussa 1894, mutta hän ei ollut kiinnostunut patentoimaan keksintöään.

Vuonna 1896 italialainen Guglielmo Marconi sai patentin radiolle Iso-Britanniassa (patentti numero 12039, Improvements in transmitting electrical impulses and signals and in apparatus there-for). Tätä pidetään usein maailman ensimmäisenä radiopatenttina. Seuraavana vuonna hän perusti maailman ensimmäisen radioaseman Isle of Wight -saarelle Englantiin.

Samana vuonna Nikola Tesla patentoi Yhdysvalloissa eräitä radion varhaishistoriaan liittyviä keksintöjään, mutta vuonna 1904 US Patent Office eli amerikkalainen patenteista vastaava elin peruutti nämä patentit, mikä teki Marconista radion keksijän. Tämä johtui mahdollisesti Marconin amerikkalaisista taloudellisista tukijoista, joihin kuuluivat mm. Thomas Edison ja Andrew Carnegie. Jotkut uskovat, että tämä tehtiin, ettei Yhdysvaltain hallituksen tarvitsisi maksaa Teslalle rojalteja hänen patenttiensa käytöstä.

Vuonna 1909 Marconi sai yhdessä saksalaisen Karl Ferdinand Braunin kanssa Nobelin fysiikanpalkinnon "ansioista langattoman lennättimen kehittämisessä". Kuitenkin vuonna 1943 Yhdysvaltojen korkein oikeus hyväksyi Teslan patentin numero 645576 ("System of Transmission of Electrical Energy") pian tämän kuoleman jälkeen. Päätös perustui Teslan ennen Marconin patentin julkistamista tekemään työhön. Joidenkin mielestä oikeus teki päätöksensä taloudellisista syistä: Yhdysvaltojen hallituksen ei nyt tarvinnut maksaa korvauksia Marconi Companylle Marconin patentin käytöstä ensimmäisen maailmansodan aikana.

Marconi avasi maailman ensimmäisen radiotehtaan (wireless) Chelmsfordiin Englantiin vuonna 1898 työllistäen 50 ihmistä. Nikola Tesla aloitti v. 1900 oman Wardenclyffe Towerinsa suunnittelun ja torni valmistui kolmisen vuotta myöhemmin.

Seuraava tärkeä radion kehitykseen vaikuttanut keksintö oli elektroniputken keksiminen 1900-luvun alkupuolella.

Maailman ensimmäinen audiolähetys radiolla oli jouluaattona 1906, jolloin Reginald Fessenden lähetti viulunsoittoaan ja luki Raamatun säkeitä Brant Rockissa Massachusettsissa. Kaupallinen radiotoiminta alkoi pian tämän jälkeen.

1900-luvulla radion kehitykseen vaikuttaneita tärkeitä keksintöjä olivat mm. transistori, amplitudimodulaatio (Amplitude Modulation, AM), taajuusmodulaatio (Frequency Modulation, FM) ja SSB (Single Sideband Modulation).

Puhelin

Puhelimen keksi noin vuonna 1849 italialainen keksijä Antonio Meucci, joka kutsui sitä nimellä teletrophone. Aikaisemmin kunnia ensimmäisestä puhelimesta on yleensä annettu amerikkalaisen Alexander Graham Bellin v. 1876 esittelemälle telephonelle, mutta jopa Yhdysvaltain kongressi tunnusti syyskuussa 2001 Meuccin ehtineen ensin. Meuccin keksintö esiteltiin USA:ssa v. 1860 ja siitä julkaistiin kuvaus New Yorkin italiankielisessä sanomalehdessä.

Puhelimen keksiminen johti talojen liittämiseen kiinteään puhelinverkkoon kuparikaapelilla. 1980-luvulla alettiin puhelinverkkoja digitalisoida ja siirryttiin myös optiseen tiedonsiirtoon lasikuitukaapelia myöten.

Radiopuhelin ja matkapuhelin

Matkapuhelin sai alkunsa sotilaallisiin tarkoituksiin käytetyistä radiopuhelimista 1930-luvulla. Kännykäntyyppinen solukkopuhelin alkoi kehittyä Yhdysvalloissa 1970-luvulla. Sen digitalisointi muutti puhelinta lähemmäksi pientä henkilökohtaista tietokonetta.

Tietokoneet

Radiopuhelinten lailla myös ensimmäiset tietokoneet oli 1940-luvulla tehty sotilaallisiin tarkoituksiin, mm. Saksan ja Japanin salakirjoitusjärjestelmien murtamiseen.

Tietokonetta käytettiin aluksi lähinnä laskemiseen. Jo tietokoneen englanninkielinen nimikin (computer) kertoo tästä; compute tarkoittaa laskemista. ENIAC-tietokone (385 kertolaskua sekunnissa) pystyi korvaamaan kertolaskussa (noin 1 kertolasku per minuutti per ihminen) noin 23 000 ihmistä. Nykyinen mikroprosessori on edelleen noin 3 000 000 kertaa ENIACia nopeampi, eli se korvaa kertolaskuissa noin 60 miljardia ihmistä.

Myöhemmin oivallettiin että ykkösillä ja nollilla voitiin kuvata mitä tahansa: tekstiä (tekstinkäsittely), kuvia (kuvankäsittely), sanomia, kirjoja, arkistoja, maastoa, rakennuksia jne.

Tietokone ohjaa monesti laajoja järjestelmiä, esim. tietokoneohjattua tuotantoa, ase-, tiedustelu- tai johtamisjärjestelmää, liikennevaloja, puhelinkeskuksia, internetin reitittimiä, autoja, pesukoneita, lähes kaikkia teknisiä järjestelmiä. Nykyaikaisen yhteiskunnan teknologinen pohja on keskeisesti tietokonetekniikkaa.

Tietokoneen kapasiteetin kasvu on jatkuvasti yllättänyt asiantuntijat. Aikojen saatossa ovat asiantuntijoina pidetyt henkilöt lausuneet monia väitteitä, jotka tulevaisuus on osoittaneet vääriksi, esimerkiksi:

• "Maailmassa on markkinoita ehkä viidelle tietokoneelle."
• "En näe mitään käyttöä tietokoneille kotona."
• "640 kilotavun pitäisi riittää kaikille.

Omana aikanaan ja tietyissä yhteyksissä nämä väittämät ovat toki joskus voineet myös pitää paikkansa.

Tietokoneista on niiden historian aikana ollut seuraavanlaisia versioita:

• putkikoneet
• transistorikoneet
• mikropiirikoneet
• mikroprosessorikoneet

Ensimmäiset elektroniset tietokoneet 1940- luvun lopussa perustuivat releisiin ja elektroniputkiin - hitaisiin, epäluotettaviin, suurta energiakulutusta edustaviin ja suuriin komponentteihin. Edellä mainittu ENIAC oli ensimmäinen täysin elektroninen yleiskäyttöinen tietokone.

Siirtyminen 1950-luvulla puolijohteisiin perustuviin transistoreihin pienensi oleellisesti komponenttien kokoa ja energian tarvetta sekä lisäsi tietokoneiden luotettavuutta.

Siirtyminen mikropiireihin 1960-luvulla pienensi jälleen tietokoneen komponenttien kokoa. Alkoi Mooren lakina tunnettu kehitys, jossa samalle mikropiirille saatiin kaksinkertainen komponenttimäärä puolessatoista vuodessa.

Seuraava mullistus oli mikroprosessorin keksiminen. Mikroprosessorin avulla syntyi henkilökohtainen tietokone, PC (Personal Computer).

1980- ja 1990-luvuilla siirryttiin suurtiheyksisiin mikropiireihin (VLSIC) ja edelleen suurnopeuksisiin mikropiireihin (VHSIC).

Tietokoneiden eri sukupolvien merkittävimpiä vaiheita ovat olleet:

• suurtietokone (1965 - 1975) (mainframe)
• minikone (1975 - 1985)
• palvelin (1985 - 1995)
• verkko (1995 - ?)
• verkko + pääte (2000 - ?)

Internet

Yhdysvaltain armeijan tutkimus- ja tuotekehitysvirasto ARPA (nykyisin DARPA) rahoitti 1960-luvulla pakettiverkkojen tutkimusta. Tämän tutkimustyön tuloksena ja uuden tutkimuksen kohteeksi 1970-luvun alussa otettiin käyttöön ARPANET-tietoverkko. Nykyisen Internetin pohjana olevat TCP/IP-protokollat kehitettiin 1970-luvulla ARPANET-verkossa.