1.4　理论奠基，扫清障碍

20世纪40年代，第三次工业革命初露端倪。两个重要事件相继发生，使通信技术突破了发展瓶颈。

第一个事件是半导体晶体管的发明。1947年，来自贝尔实验室的威廉·

肖克利（William Shockley）、约翰·巴丁（John Bardeen）和沃尔特·布拉顿（Walter Brattain）共同发明了世界上第一个半导体晶体管（见图1-17），从此开启了人类的集成电路时代。自那以后，电子元器件的体积变得越来越小，性能变得越来越好，并最终朝着摩尔定律的方向发展。

图1-17　半导体晶体管及发明人：约翰·巴丁（左），威廉·肖克利（中），沃尔特·布拉顿（右）

第二个事件是信息论的提出，同样发生在贝尔实验室。1948—1949年，在贝尔实验室工作的美国数学家克劳德·埃尔伍德·香农（Claude Elwood Shannon，见图1-18）先后发表了两篇划时代的经典论文—《通信的数学理论》和《噪声下的通信》。在论文中，香农详细且系统地论述了信息的定义，以及怎样数量化信息，怎样更好地对信息进行编码；提出了信息熵的概念，用于衡量消息的不确定性；还提出了香农公式，阐述了影响信道容量的相关因素。这两篇论文宣告了信息论的诞生，为后续信息和通信技术的发展打下了坚实的理论基础。正因为香农的杰出贡献，他被称为“信息论之父”，也被公认为信息和通信行业的“祖师爷”。

图1-18　克劳德·埃尔伍德·香农

晶体管带来了硬件工艺的演进，信息论奠定了通信技术的理论基础。它们为通信技术的高速发展扫清了障碍。

在半导体技术刚刚出现的时候，人们就在庞大的电话交换机中引入了电子技术。当时，因为电子元件的性能还无法满足要求，所以出现了将电子和传统机械结合的交换机，称为“半电子交换机”或“准电子交换机”。后来，随着微电子技术和半导体集成电路技术的进一步发展和成熟，终于有了“全电子交换机”。

1965年，美国贝尔公司成功生产了世界上第一台商用存储程式控制交换机（也就是“程控交换机”，见图1-19），型号为No.1 ESS（electronic switching system）。1970年，法国拉尼翁市开通了世界上第一个程控数字交换系统—E10，标志着人类进入了数字交换时代。

图1-19　No.1 ESS程控交换机

程控交换机实质上就是电子计算机控制的交换机。它以预先编好的程序来控制交换机的接续动作。这种交换机的优点非常明显：接续速度快、功能多、效率高、声音清晰、质量可靠、容量可大至万门3。程控交换机虽然容量巨大，但是占地面积更小。在相同容量下，程控交换机的机架数仅为纵横制交换机的1/10。而且，程控交换机每个机架的重量比纵横制交换机轻一半多，非常有利于安装和维护。

3“门”是交换机容量的一种单位，可以简单地理解为交换机在同一时刻支持的最大接续电话数量。