A mai telefon ősét az amerikai Alexander Graham Bell találta fel 1876-ban. Az azóta eltelt idő alatt a telefónia kiszolgálására létrejött telekommunikációs hálózat az ember egyik legnagyobb és leghosszabb összefüggő alkotása lett: túlzás nélkül állítható, hogy átszövi az egész világot. A telefonhálózatok hatalmas fejlődésen mentek keresztül, de ez inkább volt menynyiségi, mint minőségbeli fejlődés.
A hagyományos, vonalkapcsolt telefonhálózat működése igen egyszerű. Amikor felvesszük a kagylót, a központ búgó hanggal jelzi, hogy kész fogadni parancsainkat, melyik másik telefonkészülékkel szeretnénk kapcsolatba lépni – azaz kér egy telefonszámot. A régebbi készülékeken ezt úgynevezett impulzusokkal lehetett megoldani – így működnek például a közismert régi fekete, tárcsás készülékek. Attól függően, hogy mennyire fordítjuk el a tárcsát, az a visszaforgás során egy bizonyos számú impulzust küld a központ felé. A régi – nem digitális – központban ezekkel az impulzusokkal elektromágneses reléket működtetve jött létre a kapcsolat. Nagyon fontos, hogy nem virtuális, hanem valódi, fizikai vezetékes kapcsolat jött létre a két fél telefonkészülékei között. Nem sokban változott a helyzet a modern digitális alközpontok megjelenésével sem, amelyek az úgynevezett "tone", azaz hangjelzéses tárcsázási üzemmódot használják. Csak annyi a különbség, hogy a központok már nem relék, hanem mikroprocesszorok segítségével végzik a kapcsolást. Gyakorlatilag nincs szó többről, mint a telefonos kisasszony gépi helyettesítéséről.
Mindez természetesen analóg adatátviteli módon történik, azaz a beszélő hangjából a telefonkészülék mikrofonja által keltett elektromos jelek változatlan formában jutnak el a másik fél telefonjához. A hagyományos rendszerek nem igazán képesek arra, hogy az emberi fül által hallható teljes frekvenciatartományt (körülbelül 20-20 ezer hertz) átvigyék, így csak a legfontosabb résszel foglalkoznak, amely 300 és 3400 hertz közé esik. Ez a korlátozott frekvenciahasználat a következő nem elhanyagolható előnnyel jár: az adatátvivő médium – legyen az rézkábel, üvegszál vagy akár rádióhullám – sávszélességét kihasználva egy vezetéken, csatornán több telefonbeszélgetés is továbbítható egyszerre egy bizonyos technológia segítségével, amelyet Frequency Division Multiplexingnek (frekvenciaosztásos multiplex) neveznek. Ezzel a rendelkezésre álló sávszélességet megfelelő méretű részekre bontják (minden egyes ilyen rész mérete megfelel a továbbítani kívánt jelek által igényelt frekvenciatartománynak), és minden egyes beszélgetés a számára kijelölt sávtartományban folyik – a megfelelő (vivő)frekvenciákra történő konvertálás után.
Eddig csak és kizárólag az analóg jeltovábbításról volt szó, és a sávszélesség kifejezést is ilyen meghatározásban használtuk. A mai, adattovábbításban használt kábelek sávszélessége (még mindig analóg) – a telefonálás szemszögéből nézve – hatalmas. Az egyszerű koaxiális kábel is képes pár millió hertzes frekvenciák átvitelére, sajnos minél magasabb a frekvencia, annál rövidebb úton. Így lehetséges az, hogy egyetlen távközlési kábel, amely 2700 vezetékből áll, egyszerre sok-sok ezer beszélgetést továbbít. Még nagyobb kapacitású az optikai szál, amelyen már több millió lehet a párbeszédek száma egyetlen pillanatban. E kábelfajta további nagy előnye, hogy sokkal nagyobb távolságra lehet vele adatokat továbbítani, miközben érzéketlen a külső elektromos zavarokra.
Amit a telefon nyújtani tud
Természetesen a mai telefon többet nyújt annál, mint egy egyszerű távbeszélőeszköz. A pluszként igénybe vehető szolgáltatások skálája igen széles, és főleg a helyi szolgáltatótól – meg persze a pénztárca vastagságától – függ, hogy melyeket vehetjük igénybe. A leggyakoribb ilyen szolgáltatások a hívásátirányítás, amivel egy megadott számra küldhetjük a hozzánk befutó hívásokat, a hangposta-szolgáltatás, amely gyakorlatilag üzenetrögzítőként működik, és az ennek megfelelő faxposta, amellyel a beérkező faxok várhatnak meg minket. De nemcsak beszélgetést, hanem adatokat is továbbíthatunk a telefonhálózatokon, amire a legjobb példa maga a fax. A faxkészülék nem tesz mást, mint a beolvasott szöveget, képet feldolgozza, és végül hangjellé alakítja át, amit a telefonhálózat képes továbbítani. Ugyanígy működik a modem is, mely lehetővé teszi, hogy a hagyományos analóg távbeszélő-hálózatot használva internetezhessünk – pedig ott digitális adatokról van szó.
Viszonylag drágább és elég speciális szolgáltatás az úgynevezett bérelt vonal és a virtuális magánhálózat. Az előbbi kifejezés voltaképpen egy saját, állandóan nyitva álló adatátviteli csatornát jelent. A szolgáltató a megrendelő számára garantál egy bizonyos sávszélességet, ami folyamatosan rendelkezésre áll – ez a bérelt vonal. Ha egy nagyobb ügyfélnek sok irodája van, melyeket különféle bérelt vonalakkal kötnek össze, akkor így kialakítható valamiféle virtuális magánhálózat a szolgáltató hálózatán belül.
Integrált hálózatok
Mint már említettük, az eddigi telefonhálózatok analóg jeltovábbítással működtek. Ha valamilyen egyéb adatformátum közlésére, továbbítására volt szükség, akkor azt előbb hangjelekké kellett alakítani. A mostani fejlesztések iránya éppen az, hogy ezt megfordítsák. A modern, integrált adattovábbító rendszer szempontjából a beszéd is csak egy adat, amit valamilyen formában továbbítani kell. A napjainkban végbemenő fejlődést – leggyakrabban a "konvergencia" kifejezéssel illetik – leginkább a hálózatok közti különbségek megszűnése jellemzi. Ahelyett, hogy külön rendszereket használnánk telefon, kábeltévé és számítógépes adattovábbításra, az integrált, széles sávú hálózatot alkalmazzuk, amely képes arra, hogy minden itt felsorolt feladatnak megfeleljen.
ISDN és azon túl
Az egyik első lépés ebben az irányban az integrált digitális hálózat, azaz az ISDN kialakítása volt. Érdekes módon a fejlettebb országokban ez a technológia már elavulóban van, szinte csak távbeszélésre használják, de Magyarországon a fejlődési sajátosságok miatt még nagy jövő előtt áll. Az ISDN nem különösebben gyors kapcsolat, alapkiépítésben két, egyenként 64 kbit/másodperces sávszélességű úgynevezett B-csatornát tartalmaz. Így adatátvitelre ezek összekapcsolásával 128 kbit áll rendelkezésre. Ha ezt összehasonlítjuk a leggyorsabb hagyományos telefonvonalon elméletben elérhető 56 kbit/s-os átviteli sebességgel, akkor láthatjuk, hogy mennyit is jelenthet a digitális technológiára való áttérés. A több mint kétszeres adatátvitel mellett a kapcsolat digitális volta miatt a tényleges sebességkülönbség sokkal nagyobb, mint ami a számokból következne. Az itt vázolt ISDN-csatlakozás hagyományos rézvezeték segítségével működik, két érpárral, egyszerre két telefonvonalunk van.
Nagyobb adatforgalom vagy több különálló telefon esetén lehet használni az úgynevezett primer csatlakozású ISDN-hálózatot, amely már harminc B-csatornából áll, ezzel eléri a másodpercenkénti 2 Mbit-es adatátviteli sebességet. Nagy előnye lehet az ISDN-csatlakozásnak, hogy a különféle felhasználások között a sávszélesség megosztható, így egyszerre lehet internetezni és telefonálni.
Ha kicsit távolabb tekintünk, a következő lépcsőfok a széles sávú hálózatoké. A legígéretesebb ilyen fejlesztés a különféle digitális előfizetői vonalak – idegen elnevezéssel Digital Subscriber Line vagy DSL. Ennek a technológiának nagy előnye, hogy nem szükséges a már meglévő, drága pénzen kifejlesztett infrastruktúra leselejtezése, kidobása. A DSL a már meglévő egyszerű rézvezetékek segítségével teszi lehetővé a széles sávú adatátvitelt (körülbelül 1,5 Mbit/s). A legismertebb variáció az Asymmetric Digital Subscriber Line vagy ADSL. Ennek lényege, mint a neve is mutatja, az aszimmetria. A "letöltés" azaz a szolgáltató-előfizető irányában használható sávszélesség nem egyezik meg a másik iránnyal.
Hogy ezt a hatalmas sebességnövekedést elérhesse, a DSL-technológia a 26 ezertől egy kilohertzig terjedő frekvenciatartományt használja, míg a hagyományos telefonhálózat 300-3400 Hz között működik.