1.4　理論奠基，掃清障礙

20世紀40年代，第三次工業革命初露端倪。兩個重要事件相繼發生，使通信技術突破了發展瓶頸。

第一個事件是半導體晶體管的發明。1947年，來自貝爾實驗室的威廉·

肖克利（William Shockley）、約翰·巴丁（John Bardeen）和沃爾特·布拉頓（Walter Brattain）共同發明了世界上第一個半導體晶體管（見圖1-17），從此開啟了人類的集成電路時代。自那以后，電子元器件的體積變得越來越小，性能變得越來越好，并最終朝著摩爾定律的方向發展。

圖1-17　半導體晶體管及發明人：約翰·巴丁（左），威廉·肖克利（中），沃爾特·布拉頓（右）

第二個事件是信息論的提出，同樣發生在貝爾實驗室。1948—1949年，在貝爾實驗室工作的美國數學家克勞德·埃爾伍德·香農（Claude Elwood Shannon，見圖1-18）先后發表了兩篇劃時代的經典論文—《通信的數學理論》和《噪聲下的通信》。在論文中，香農詳細且系統地論述了信息的定義，以及怎樣數量化信息，怎樣更好地對信息進行編碼；提出了信息熵的概念，用于衡量消息的不確定性；還提出了香農公式，闡述了影響信道容量的相關因素。這兩篇論文宣告了信息論的誕生，為后續信息和通信技術的發展打下了堅實的理論基礎。正因為香農的杰出貢獻，他被稱為“信息論之父”，也被公認為信息和通信行業的“祖師爺”。

圖1-18　克勞德·埃爾伍德·香農

晶體管帶來了硬件工藝的演進，信息論奠定了通信技術的理論基礎。它們為通信技術的高速發展掃清了障礙。

在半導體技術剛剛出現的時候，人們就在龐大的電話交換機中引入了電子技術。當時，因為電子元件的性能還無法滿足要求，所以出現了將電子和傳統機械結合的交換機，稱為“半電子交換機”或“準電子交換機”。后來，隨著微電子技術和半導體集成電路技術的進一步發展和成熟，終于有了“全電子交換機”。

1965年，美國貝爾公司成功生產了世界上第一臺商用存儲程式控制交換機（也就是“程控交換機”，見圖1-19），型號為No.1 ESS（electronic switching system）。1970年，法國拉尼翁市開通了世界上第一個程控數字交換系統—E10，標志著人類進入了數字交換時代。

圖1-19　No.1 ESS程控交換機

程控交換機實質上就是電子計算機控制的交換機。它以預先編好的程序來控制交換機的接續動作。這種交換機的優點非常明顯：接續速度快、功能多、效率高、聲音清晰、質量可靠、容量可大至萬門3。程控交換機雖然容量巨大，但是占地面積更小。在相同容量下，程控交換機的機架數僅為縱橫制交換機的1/10。而且，程控交換機每個機架的重量比縱橫制交換機輕一半多，非常有利于安裝和維護。

3“門”是交換機容量的一種單位，可以簡單地理解為交換機在同一時刻支持的最大接續電話數量。