电传打字电报的故事
        早在1870年,一位名叫Jean-Maurice-?mile Baudot的法国人为了能够通过打字机收发电报而设计了一套编码系统,并已自己姓氏命名为博多编码。在那个时代,电报主要靠人拍发莫尔斯码,人用耳朵收听并写下报文。

        说起电报,许多人会想起影片中使用莫尔斯码发报的样子。然而人类将电报投入大规模使用之后,很快的就发现,使用人耳收听人脑解码这样的人抄报的不等长电码容易出错,培训难度也大,于是有了“机器发报,机器收报,完全自动”的诉求。而本文将讲述人类大规模使用的第一个广为使用的等长电报编码——博多码(Baudot code)以及它的为机器收报而设计的后续改进型。博多码给人类带来了现在的电通信技术的码率计量单位波特(Baud),它的后续改进型是世界上使用最广泛的电传打字系统(TTY)的编码。相信对计算机系统有所了解的朋友对Baud、TTY等词都有所耳闻。

        如今电报已经淡出了普通老百姓的视野,不再成为普通人之间主要的通信方式,而由通过互联网传输的各种文字编码所替代。但众多的业余无线电爱好者、各国政府机关部门仍然在使用,而往往它的许多用户,对它们本身,哪怕是名字都毫无了解。

编码和自动系统
        博多码,是一种5位代表一个字节的编码。为什么是5位呢?在那个年代,5位的系统已经非常复杂,位数更多不切合实际,但稍加分析便可知道,5位是不可能唯一代表26个英文字母+数字+各种符号的,而博多码并不是一个像今天电脑所使用的,一个8位特定的二进制数字专门地、唯一地表示一个字符的编码系统,博多使用了同一组编码分别表示字母集和数字标点符号集,通过两个字符实现在字符集之间的切换。因此,当报文中同时包含了英文字母和数字和符号的时候,必须加入切换字符来表示在不同的集之间的切换。博多式电报机是这样的一个样子:发报收报端各一台看上去是钢琴一般的只有5个按键的机器,按键从左到右按字母顺序排列,通过电路两两相连,两边按下键盘时,对方的纸带上会打印出相对应按键的黑点,当需要打符号的时候,只需要按照编码表上表示切换到符号集(Figures)所代表编码按下对应的按键,此后输出的都会被收报员人工判读为符号或者数字,当需要恢复到输入字母时,按下编码表上表示字母集(Letters)的按键,此后的内容都会被判读为字母。

        博多的电报机的照片如今比较少了,这里是一张它的素描图:
243535


        博多码的字符集和对应编码如下图:
243531


        可以看出,博多码分为“英国和欧洲大陆版”。分别将第一二三四五位对应的有和无来表示相应两个字符集的内容。实际上许许多多不同的公司、机构、组织在架设自己的电报系统的时候会根据自己的需要,对字符集进行稍微的改动。但是这样的系统很明显操作起来非常麻烦,犹如弹钢琴一般,很多时候需要多个按键一起按来代表某个字母或者符号或者数字。

        1930年后,博多码被国际电信联盟电信标准化部门的前身——国际电报电话咨询委员会(CCITT)将博多码制订为国际电报字母第一号标准(ITA1)编码,如今已经无人使用。

        进入二十世纪后,一位叫Donald Murray的新西兰人(一说为美国人)因博多电报机使用很成问题,而且并不是自动化的系统。于是他的设计将报文输入和打印与电报的收发一分为二,增加了一个步骤,报文输入和打印变成了如今的老式打字机一般,但多了一个纸带打孔机,发报方用力敲下键盘后,不仅仅在纸上直接印出字,而且会在一旁的走纸带的口吐出一长条打了孔的纸带,而实际上,发报仅仅需要纸带,纸张上的字只是用于校对。发报方将纸带插入电报机,收报方就会以特定的速度将相同内容的纸带打孔生成。速度是双方协商设置的,这里稍后再提。当需要重发时,只需要将纸带再一插,便可原文重发,不用操作员再次在键盘上按一遍。收报方得到纸带后,可使用人工或机器进行译码,手写或者打印在纸上,至此电报的收发完成。由于这个设计本身将一切译码工作交给机器,因此并没有预料到会造成问题。

        打孔纸带如下图:
243536


        新纸带卷如下图:
243537


        Murray系统的编码也与博多码有所不同,更常用的字母和符号的孔洞数最小化,以极力减少机器的磨损程度。同时还增加了换行、重置到行首、退格、空白等特殊符号。

        可见Murray的系统需要发大量的电报的时候,只需要将不同的电报的纸带粘贴连接在一起,就可以一次性以机器设置的速度发送,机器的发送/打字速度可以比人工敲键盘的速度快得多,因此,想象一下一个大城市的电报局,各种用户排着队在多个窗口不停地付钱要发电报,假如一个窗口放一台博多式电报机,每台电报机都要和各种地方的分局发报的话,这线路建设得有多复杂。因此,变成一群人把要发的电报分别在自己的纸带打孔机上打成纸带,再同一收报局的纸带连在一起,一次性发出,效率会快很多。至此,“机器发报,机器收报,完全自动”的诉求终于得到满足。

        二十世纪初至计算机时代到来,人们使用的电传打字电报系统往往采用的是基于Murray的系统。之所以说是基于Murray的系统,是因为到了1930年,为了实现标准统一,CCITT在西联汇款公司的电报编码(Murray编码的基础上增加了空格符号、驱动收报机上的铃铛、“你是谁”的符号)的基础上做出了细微的改动,从而制订了ITA2的编码方案。如图。近代的电传打字电报系统,采用的多为ITA2编码,而它有一个名字——Baudot-Murray编码。

        上面说到两个字符集所造成的问题,我想业余无线电爱好者们都会心有体会:对方信号弱时,对方所发的报文会出现时而是英文字母时而是数字或者符号的状况,正是因为太弱的信号容易被解码器错误地判断为字符集的切换符号。与业余无线电不同,其他的无线电业务在使用电报时,电台发射功率非常大,信号总是足够强,以避免误码的情况发生。


243533

        这张ITA2的编码表乍一看似乎与博多码的表非常的不一样。实际上,这里的0可以对应博多码的表上的空位,1可以对应黑点。同时ITA2编码引入了两个不同的码序的概念,对于人眼来说无所谓,左右颠倒而已,可以轻易分出,但是对于机器来说,大端和小端是两种完全不同的系统。相信熟悉计算机系统的朋友深有体会。而相关的字符集的修改可以通过对比看出来。


计算机时代的TTY
        等到了二十世纪末,随着电脑的出现,在无线电通信领域,人们想出了使用电脑软件生成信号的声音的方法,通过上边带电台的信号声音与真正的电波信号存在的映射关系(上边带话音电台的调谐频率Lo+带宽范围内的电波信号与输入电台的声音信号实际上是一一对应的关系,同时上边带电台抑制了载波信号,因此对于接收端来说,与真正的信号并无显著差异。)使用电脑软件代替机械式或电子式电传打字电报机,他们彻底退出了舞台。如今,众多业余无线电爱好者通过无线电传打字电报(RTTY)模式通联时,电台本身自带编码/解码功能的,爱好者通过各种方式将报文输入到电台中,由电台将报文生成信号声音再发射出去;或直接使用电脑软件生成信号声音,并将电脑声卡接在电台的音频输入接口上,将信号音发射出去。纸带已经不再需要,因此纸带的判读似乎已经成为了失(zhuang)传(bi)的技艺,本人有幸在科创论坛认识了一位拥有此项技艺的版主,十分荣幸!

        使用Linux操作系统的朋友,或许不会想到过,曾经有人会使用无线电传打字电报机充当计算机的人机交互界面,通过电台,对远方的电脑进行操作吧?拥有树莓派的朋友,不妨试试看!打造自己的通过有线或者无线链路的电传打字电报系统操作的树莓派系统,可以体验一下百年来无数电传打字电报操作员,以及早期通过电传打字电报系统操作计算机的IT人士的操作!

        在这里放出一段纸带,欢迎大家解码,是的,肉眼也可以解码。通过和邮政局的老员工的交流了解到,在他上邮电大学学习电传打字电报的时候,他们需要熟记熟读ITA2编码,可以肉眼看纸带译出电文写出来,人工翻译纸带的速度仅受经验限制。但很多时候,只需要将纸带往打字机里一插,电文内容直接就被打印出来了。
243534

[修改于 4 年前 - 2015-05-25 20:54:30]

来自 科学技术学
 
2015-5-26 23:00:13
1楼
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2015-5-27 09:06:46
2楼
看不懂
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熊猫阿Bo(作者)
3楼
引用 bh3ack:
看不懂
文笔不好,可能表达得不够清楚,也没有完全和如今使用AFSK方式的操作流程联系起来,回头把我博客里的一篇翻译文修改修改后发上来以供对照
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4楼
请教楼主:
1. 纸带中间的小孔是做啥用的呢?相当于同步脉冲吗?
2. 机器读码是怎么实现的呢?纸带很软,纯机械检测似乎很容易损坏纸带。
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熊猫阿Bo(作者)
5楼
引用 laji3865689:
请教楼主:
1. 纸带中间的小孔是做啥用的呢?相当于同步脉冲吗?
2. 机器读码是怎么实现的呢?纸带很软,纯机械检测似乎很容易损坏纸带。
中间的小孔是同步孔,有些机器用齿轮卡在这个孔上,当然,不同机器设计会不一样。

机器读码方面我倒是没有深入研究,只知道英国间谍机构在第二次世界大战末期用于破解纳粹德国的无线电电传打字电报的电子计算机采用的是光读设备,5千字节每秒的速率。

至于纸带的强度,我所接触过的打孔纸带比较柔韧,不易拉扯断开。但纯机械检测对纸带的损坏情况没有办法了解到,很遗憾
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6楼
引用 熊猫阿Bo:
中间的小孔是同步孔,有些机器用齿轮卡在这个孔上,当然,不同机器设计会不一样。

机器读码方面我倒是没有深入研究,只知道英国间谍机构在第二次世界大战末期用于破解纳粹德国的无线电电传打字电报的电子计算机采用的是光读设备,5千字节每秒的速率。

...
谢谢。
没有半导体技术的时代要实现机器读码还真是没想到啥有效的办法。。。不过如果纸带柔韧,纯机械读码应该可以实现。
我再去翻翻书,如果可以完全撇掉现代电子技术来做一对能用的机器也不错。
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熊猫阿Bo(作者)
7楼
引用 laji3865689:
谢谢。
没有半导体技术的时代要实现机器读码还真是没想到啥有效的办法。。。不过如果纸带柔韧,纯机械读码应该可以实现。
我再去翻翻书,如果可以完全撇掉现代电子技术来做一对能用的机器也不错。
类似的资料实际上并不好找,我也找了半天才找到的这些简单的编码标准表格。如今是AFSK(音频信号经过单边带电台音频调制)或者SDR的时代了。需要制作复古的工程,实际上很难呢。

假如您想制作一台读取5位打孔纸带输出FSK信号的电传打字电报机的话。可以寻找这样的关键字:“RTTY CROSS"(RTTY十字)、“RY”等。关于RTTY的收发报操作,敬请期待我的下两个帖子,如无意外将发布在火腿社区版
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8楼
kechuang is a good forum! 开始以为那条子是横着读的那。。。
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9楼
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熊猫阿Bo(作者)
10楼
引用 mould:
kechuang is a good forum! 开始以为那条子是横着读的那。。。
是横着读没错啊[s::L]
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2015-5-28 20:08:15
11楼
引用 熊猫阿Bo:
中间的小孔是同步孔,有些机器用齿轮卡在这个孔上,当然,不同机器设计会不一样。

机器读码方面我倒是没有深入研究,只知道英国间谍机构在第二次世界大战末期用于破解纳粹德国的无线电电传打字电报的电子计算机采用的是光读设备,5千字节每秒的速率。

...
那个叫中导孔,所有的机器都是用一个齿轮驱动这里。不靠它直接同步。

你图片这种是5孔窄带,工业和计算机普遍用的是宽带8孔的。5孔的只在老线切割和电报上用。
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12楼
读取有两种~
机械式读取设备是一排触丝划过纸带表面,它的接触压力很小并不会有很大阻力。

光电读取就不用多介绍了,不过需要注意的是: 那个时代没有多少半导体器件,光学读带机只有一个真空光电管,而不是八个,因为体积根本放不下。一个光电管通过一个巧妙的旋转狭缝遮光板分辨不同孔位。
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2015-5-29 09:21:11
熊猫阿Bo(作者)
13楼
引用 samhrc:
那个叫中导孔,所有的机器都是用一个齿轮驱动这里。不靠它直接同步。

你图片这种是5孔窄带,工业和计算机普遍用的是宽带8孔的。5孔的只在老线切割和电报上用。
谢谢您的资料,我看到有书介绍说这是同步控,但看见所有的视频,近代的机器都是用齿轮通过这个孔带动纸带无误。

另,本贴说的主题是电传打字电报呢
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14楼
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2015-5-30 07:54:19
熊猫阿Bo(作者)
15楼
引用 rudolf:
http://v.youku.com/v_show/id_XODIyODI3MTQ0.html?from=s1.8-1-1.2&qq-pf-to=pcqq.group
仔细看了一下,您这个视频里的电传打字电报机是8位的,与本贴所说的5位的系统并不完全相同。但是相信对于使用者来说,键盘打字,纸带收发报,读纸带的机器自动打成文字,这些流程都是一样的。
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16楼
引用 熊猫阿Bo:
仔细看了一下,您这个视频里的电传打字电报机是8位的,与本贴所说的5位的系统并不完全相同。但是相信对于使用者来说,键盘打字,纸带收发报,读纸带的机器自动打成文字,这些流程都是一样的。
只是为了让大家知道具体是个啥样子。
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2015-6-1 08:53:07
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17楼
学习了,很有趣。
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18楼
现在看当年的这些设计,真是不愧“伟大”的称号。那时候要搞这些东西,没有恐龙级的大公司甚至国家力量参与,是很难想象的。
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2015-6-3 14:34:08
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19楼
这个电传跟卫星站的Telex收发是不是有相似的地方。
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熊猫阿Bo(作者)
20楼
引用 liy:
这个电传跟卫星站的Telex收发是不是有相似的地方。
我搜索了半天Telex之后发现原来这玩意其实就是电传打字电报。使用的就是ITA2编码
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2015-10-23 13:56:11
2015-10-23 13:56:11
21楼
难得一见的技术了,了解一下
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2015-11-9 19:50:36
2015-11-9 19:50:36
22楼
百度搜“rtty 纸带”首页第五条就是这个帖子,nice
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2015-11-10 17:17:04
23楼
主要是编码问题吧,打孔的话,我认为是按下按钮,接通电路,电磁铁吸下,电磁铁下方有针,所以按一下打一孔???
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