Die Entwicklung des Telefons

Jonas Pietsch 6.2 Betreuer: Herr Bothendorf Projektwoche vom 05.03.2012 bis 09.03.2012

Gliederung

1. Die Erfindung des Telefons 1.1 Philipp Reis 1.2 Alexander Graham Bell 1.3 Thomas Edison 2. Die nachfolgenden Entwicklungen (Festnetz) 3. Die mobile Telefonie 4. Das Mobile Telefonnetz 4.1 A - E-Netze 4.2 UMTS 4.3 LTE 5. Fazit 6. Quellen 6.1 Bildquellen

1. Die Erfindung des Telefons Es fing alles damit an das Charles Grafton Page 1837 eine vom Strom durchflossene Drahtspirale zwischen den Polen eines Hufeisenmagneten platzierte. Er beobachtete, dass beim Auftreten und Verschwinden des Stromes tönende Schwingungen auftraten. Er nannte diese Erscheinung “galvanic music“.

1.1 Johann Philipp Reis Philipp Reis (1834-1874) gelang es als ersten Menschen, eine funktionierende elektrische Fernsprechverbindung aufzubauen.Im Zuge seiner Erfindung hatte er auch das Kontaktmikrophon entwickelt und das Wort Telephon eingeführt. Zwischen 1858 und 1863 entwickelte er drei verschiedene jeweils verbesserte Prototypen seines Telefons. Grundlage war das Holzmodell einer Ohrmuschel, das er für den Physikunterricht entwickelt hatte. Als nachempfundenes Trommelfell diente ihm ein ein Stück Naturdarm mit feinen Platinstreifen als simuliertes Gehörknöchelchen. Trafen Schallwellen auf dieses „Trommelfell“, versetzten sie es in Schwingungen, die den Stromkreis zwischen Metallstreifen und Drahtfeder unterbrachen. Im laufe seiner Versuche erkannte Reis, dass statt des Ohrmodells auch ein mit einer Membran bespannter Schalltrichter verwendet werden konnte. Als Empfänger diente ihm eine Kupferdrahtspule, die er um eine Stricknadel gewickelt hatte. Durch diese Spule flossen nun die vom Sender ausgesandten Stromimpulse. Die bewegte Nadel übertrug die Impulse wieder in Schallwellen, zur Verstärkung der Töne setzte Reis ein Holzkästchen als Resonanzboden ein. Die ersten Worte, die übertragen wurden, lauten: „Das Pferd frisst kein Gurkensalat!“ Grund hierfür war, dass man in diesem Satz nicht von einem Wort auf das andere schließen kann.

1.2 Alexander Graham Bell Er führte Versuche mit einem „harmonischen Telegraphen“ zur Mehrfachtelegraphie bzw. der gleichzeitigen Übertragung mehrerer Informationen durch. Dabei erkannte er, dass für die Wiedergabe von Sprache Veränderungen des Stromflusses anstelle von dessen wiederholter Unterbrechung nötig sind. Bell hatte in den Erkenntnissen der elektromagnetischen Induktion,die auf den Physiker Michael Faraday zurückgehen, zwar schon eine Lösung für die Umsetzung gefunden. Es mangelte jedoch an den zur Durchführung notwendigen Fachkenntnissen. Bells Telefon hat zwei Vorgängerentwicklungen zur wesentlichen Grundlage. Bereits 1860 italo-amerikanische Erfinder Antonio Meucci einen Fernsprechapperat vorgestellt. Meucci stellte 1871 einen Patentantrag. Für die endgültige Anmeldung konnte er, der sich damals in einer schwierigen wirtschaftlichen Lage befand, jedoch die Kosten nicht aufbringen und die Gültigkeit der Vormerkung erlosch 1873. Inzwischen war Bell, der jetzt in den Ehemaligen Werkstätten von Mecci arbeitete, auf dessen Materialien und Unterlagen gestoßen und konnte sie als Grundlage für sein Telefon nutzen.

1.3 Thomas Alva Edison 1878 gilt als Geburtsjahr der Telefonie, da Thomas Edison die Induktionsspule* erfunden hatte. Das heutige Telefon funktioniert vom Prinzip, wie das Telefon von Haghes und Edison. Es besteht, aus einer Sprechkapsel, dem Kohlemikrofon, die den Schall in Stromschwankungen umwandelt, und einer Hörkapsel, die die Stromschwankungen wieder in Schall umwandelt. In der Sprechkapsel fliest elektrischer Strom durch eine Kapsel mit Kohlegrieß die durch eine sensible Membran aus einem dünnen Aluminiumblech oder durch eine Papiermembran abgedeckt wird. Wenn nun Schallwellen auf die Membran treffen verbiegt sich diese bei einer Luftverdichtung nach innen. Die Kohlekörner werden zusammengedrückt und ihre Leitfähigkeit erhöht sich. Wenn die Membran umgekehrt bei einer Luftverdünnung nach außen schwingt, entsteht ein Unterdruck. Die Körner berühren sich an weniger Stellen als zuvor und es fließt ein geringerer Strom. Der Strom der durch die Telefonleitung fließt wird Sprechstrom genannt, da die Stromstärke schwankt und nicht mehr konstant ist. Die Hörkapsel, also der Lautsprecher des Telefons, besteht aus einem Dauermagneten und mehreren kleinen Spulen, die mit der Membran verbunden sind. Wenn der Sprechstrom durch die jeweilige Verkabelung dort anlangt, strömt dieser durch die Kapsel. Die Spulen werden magnetisch und wirken mit dem Dauermagneten aufeinander. Die Stärke ihrer Anziehung bestimmt der Sprechstrom. Da die Membran mit den Spulen verbunden ist, bewegt sie sich im gleichen Takt wie die Spulen, also im gleichen Takt wie der Sprechstrom. Durch diese Bewegung gehen von der Membran Luftverdichtungen und aus, die von dem menschlichen Gehör als Töne aufgenommen werden.

*:Induktionsspulen sind Elektromagnete – Drahtspulen mit oder ohne Ferritkern

2. Die nachfolgenden Entwicklungen (Festnetz) Das Festnetztelefon enthält drei Hauptkomponenten:

• die Apparatur zur Umsetzung von Schall in elektrische Signale und zurück sowie Komponenten zur Steuerung der Verbindung, den eigentlichen Telefonapparat (auch Endgerät) • die Fernsprech-Vermittlungsanlage (Ortsvermittlungsstelle) • den Übertragungskanal – ursprünglich eine mit Gleichstrom gespeiste Doppellader, heute auch Zeitschlitze oder Funkkanäle

Die gleichzeitige Signalübertragung in beiden Richtungen in zwei Adern wird mit einem Differentialtransformator realisiert. Damit wird verhindert, dass man sich im Telefonhörer selbst hört. Man nennt das auch Rückhördämpfung.Weiterhin enthalten Telefone einen Generator zur Erzeugung der Wählimpulse bzw. der modulierten Töne des Mehrfrequenzwahlverfahrens (MFV). Die Hör- und Sprechkapseln enthalten einfache Mikrofone bzw. Lautsprechern ähnlich wie in Kopfhörern. Von der Teilnehmerschlussleitung gelangt von der Vermittlungsstelle eine Gleichspannung (etwa 60 V) zum Telefon. Wird der Telefonhörer abgehoben, bricht diese Spannung auf einen definierten Wert (etwa 12 V) zusammen. Diese Spannung dient als Speisespannung (früher diente sie lediglich der Speisung des Kohlemikrofon) und signalisiert zugleich den Zustand wie auch beim (veralteten) Impulswahlverfahren die Wählimpulse (diese unterbrechen den Stromkreis periodisch). Bevor die Gegenseite das Gespräch annimmt, wird zum anrufenden Telefon ein Tonsignal gesandt (Wählton oder Besetztton) , gleichzeitig wird von der Vermittlungsstelle zum klingelnden Telefon eine der Gleichspannung überlagerte Wechselspannung niedriger Frequenz (in Deutschland 25 Hz) gesandt (Rufton) . Diese Wechselspannung erregte früher direkt ein elektromagnetisches Läutwerk, heute wird sie vom Telefon elektronisch detektiert und kann auch elektronisch erzeugte Klingeltöne steuern.

3. Die Mobile Telefonie Die Entwicklung des Mobilfunks begann 1926 mit einem Telefondienst in Zügen der Deutschen Reichsbahn und Reichtspost auf der Strecke zwischen Hamburg und Berlin. Dieser Telefondienst wurde nur den Reisenden der 1. Klasse angeboten, doch schon 1918, rund fünf Jahre nach der Erfindung des Meißnerischen Röhrensenders, führte die Deutsche Reichsbahn im Raum Berlin Versuche mit Funktelefonen durch. Aus dem Jahr 1932 stammt die erste und überraschend exakte Beschreibung des Mobiltelefons in der Literatur. Sie findet sich in Erich Kästners Kinderbuch Der 35. Mai oder Konrad reitet in die Schule: „Ein Herr, der vor ihnen auf dem Trottoir lang fuhr, trat plötzlich aufs Pflaster, zog einen Telefonhörer aus der Manteltasche, sprach eine Nummer hinein und rief: ‚Gertrud, hör mal, ich komme heute eine Stunde später zum Mittagessen. Ich will vorher noch ins Laboratorium. Wiedersehen, Schatz!‘ Dann steckte er sein Taschentelefon wieder weg, trat aufs laufende Band, las in einem Buch und fuhr seiner Wege.“ Die Entwicklung geht zunehmend in Richtung Multifunktionsgeräte-Smartphone früher auch PDA-Phone mit Funktionen wie IP Telefonie, Uhr, Kamera, MP3-Player, Navigationsgerät, Spielekonsole und vielen tausenden weiteren Anwendungen („Apps“)

4. Das mobile Telefonnetz 4.1 A - E-Netze Das A-Netz war das erste Mobilfunksystem für Telefonie in der Bundesrepublik Deutschland. Es wurde ab 1958 von der Deutschen Bundespost unter der Bezeichnung öffentlich beweglicher Landfunkdienst (öbL) eingeführt und war bis 1977 in Betrieb. Es handelte sich um ein analoges Netz mit Handvermittlung. Wurde der Funkbereich einer Landfunkstelle verlassen, so brach das Gespräch ab und musste neu aufgebaut werden. Vorläufer ab 1950 waren: „Hafenfunk" in Bremen, Cuxhaven, Hamburg und Kiel; der „Rheinfunkdienst" in Düsseldorf und Mannheim; der „Fahrzeugfunk" in Berlin (West).

Das B-Netz war ein analoges Mobilfunksystem, das von 1972 bis 1994 in Betrieb war. Es ersetzte das A-Netz und wurde seinerseits vom C-Netz abgelöst. Eröffnet wurde das B-Netz am 14. Januar durch die Einschaltung des Funkverkehrsbereiches Zeven. Wesentliche Neuerung des Mobilfunknetzes war die Möglichkeit, Selbstwählverbindungen in beide Richtungen, aus dem Telefonnetz in das Funknetz und umgekehrt, herzustellen. Das bildete einen deutlichen Fortschritt im Vergleich zum A-Netz, das nur über Vermittlungsstellen zugänglich war. Das B- Netz arbeitete bis 1980 mit 38 Sprechkanälen. Durch Erweiterung auf 75 Sprechkanäle wurde 1980 aus dem B-Netz das B/B2-Netz. Dieses erreichte 1986 mit 158 Funkfeststationen und etwa 27.000 Teilnehmern seinen höchsten Ausbaustand und gleichzeitig die größtmögliche Teilnehmerzahl. Am 31. Dezember 1988 hatte das B/B2-Netz bundesweit noch 24.382 Teilnehmer. Im Westen Berlins waren es damals noch 1.078 Teilnehmer. Das B/B2-Netz wurde am 31. Dezember 1994 abgeschaltet. Das C-Netz (Funktelefonnetz-C) war ein analoges, zellulares Mobilfunknetz der deutschen DeTeMobil (früher Deutsche Bundespost TELEKOM). Es war die dritte und gleichzeitig auch letzte analoge Generation des Mobilfunks, das als System nur in Deutschland, Portugal und Südafrika eingesetzt wurde. Andere Länder in Europa (wie zum Beispiel das C-Netz in Österreich [1] oder das Natel C in der Schweiz) nutzten andere Standards wie NMT und TACS. Diese Heterogenität verhinderte ein internationales Roaming der Nutzer und war eine der Hauptmotivationen, mit der Entwicklung von GSM zu beginnen. Das C-Netz wurde primär für telefonische Kommunikationsanwendungen (Autotelefonnetz) mit Zugang zum Telefonnetz und ISDN konzipiert.

Das D-Netz (Funktelefonnetz-D) ist ein mehrdienstfähiges (Übertragung von Sprache, Text und Daten), zellulares, digitales Mobilfunksystem im GSM-900- Frequenzbereich mit grenzüberschreitenden Nutzungsmöglichkeiten, das auf dem europäischen GSM-Standard basiert.

Das E-Netz (Funktelefonnetz-E/E1) ist ein telefonieorientiertes, digitales Mobilfunknetz in Deutschland, das auf dem GSM-Standard basiert und den DCS- 1800-Frequenzbereich nutzt[1]. Der wesentliche Unterschied zu Netzen, die den GSM-900-Frequenzbereich nutzen, besteht in der geringeren Sendeleistung der Endgeräte und Basisstationen[2]. weltweit erste DCS 1800-Installation ist das One2One-Netz (heute: T-Mobile UK) in Großbritannien.

4.2 UMTS Noch vor 10 Jahren gescholten und wenig verbreitet, parallel exorbitant teuer hat sich UMTS heute u.a. mit seinen technologischen Nachfolgern HSDPA und LTE zum Treiber des Internets außerhalb von Büro und Heim-PC gemausert. So ist ein I-Phone oder andere Hardware ohne diese Technologie bzw. die mittlerweile verfügbare Datengeschwindigkeit und Durchsatz kaum denkbar. Geschwindigkeiten unterwegs, wie man sie sonst nur von DSL gewohnt war haben UMTS bzw. HSDPA (und zaghaft aber sicher auch LTE!) den nötigen Schub gebeben. Und auch wenn zur Lizenzversteigerung im August 2000 mit einem Erlös von 98,8 Milliarden D-Mark die Phantasien mehr beflügelte als die Technik hergab, so hat sich diese Technologie jetzt schlussendlich als DER Motor für das (mobile) Internet gezeigt. Und gerne erinnern wir uns an die Definition von UMTS durch den damaligen Finanzminister Eichel, die er prägte: “Unerwartete Mehreinnahmen zur Tilgung von Staatsschulden”. UMTS.de informiert und versucht Licht in Dunkel von UMTS im In- und Ausland zu bringen.

4.3 LTE LTE (Long-Term-Evolution), auch als 4G bezeichnet, ist ein neuer Mobilfunkstandert und zukünftiger UMTS- Nachfolger, der mit bis zu 300 Megabit pro Sekunde deutlich höhere Downloadraten erreichen kann. Das Grundschema von UMTS wird bei LTE beibehalten. So ist eine rasche und kostengünstige Nachrüstung der Infrastrukturen der UMTS-Technologie auf LTE möglich

5. Fazit Ich bin zu dem Schluss gekommen das, dass Telefon zu einem der wichtigsten Kommunikationsmitteln der Welt geworden ist. Seine Entwicklung war wahrscheinlich eine der wichtigsten Entwicklungen der Welt und ist aus der modernen Welt nicht mehr weg zu denken.

6. Quellen www.wikipedia.de www.stromanbieter-online.de www.laurentianum.de www.deutsches-telefon-museum.de wai.telekom.at

6.1 Bildquellen www.alte-telefone.de www.vibrantlivingmagazine.de www.wikipedia.de www.heise.de