電信コード

シャッペシステムは、両端にアーム（インジケータ）が付いた大きな回転梁（レギュレータ）で構成され、アームはレギュレータの一方の端を中心に回転しました。これらのコンポーネントがとれる角度は、読みやすさを向上させるために45°の倍数に制限されていました。これにより、8×4×8コードポイントのコード空間が得られましたが、インジケータがレギュレータと一直線上にある位置は、インジケータがレギュレータの上に折り返されている状態と区別しにくいため使用されませんでした。そのため、コード空間は7×4×7 = 196となりました。シンボルは常にレギュレータが左または右に傾いた対角線（斜線）にある状態で形成され、レギュレータが垂直または水平の位置に移動した場合にのみ有効とみなされました。左斜線は常にメッセージに使用され、右斜線はシステムの制御に使用されました。これにより、コード空間はさらに98に縮小され、そのうち4または6コードポイント（バージョンによって異なる）が制御文字であったため、テキスト用のコード空間はそれぞれ94または92となりました。

シャップ方式は、主に多数の定型語句を含むコードブックを使用してメッセージを送信しました。これは、1793 年に実験的な塔の連鎖で初めて使用され、1794 年にパリからリールまで運用が開始されました。この初期に使用されたコードブックは確実にはわかりませんが、パリ郵便博物館にある未確認のコードブックは、シャップ方式のものであった可能性があります。このコードが 88 エントリの列に配置されていることから、ホルツマンとペールソンは 88 のコードポイントが使用された可能性があると示唆しました。しかし、1793 年の提案は、数字 0～9 を表す 10 のコードポイントであり、ブーシェは、このシステムが 1800 年まで使用されていたと述べています (ホルツマンとペールソンは変更を 1795 年としています)。コードブックは、送信を高速化するために 1795 年に改訂および簡素化されました。コードは 2 つの部門に分かれており、最初の部門は 94 のアルファベットと数字、およびいくつかのよく使用される文字の組み合わせでした。第2の区分は、各ページに94個の項目が記載された94ページのコードブックでした。94までの各数字にはコードポイントが割り当てられていました。そのため、10個の記号からなるコードでは4つの記号が必要だったのに対し、コードブックのページ番号と行番号という2つの記号だけで1つの文全体を送信できました。

1799年に、3つの追加区分が追加されました。これらには、追加の単語やフレーズ、地理的な場所、人名が含まれていました。これらの3つの区分では、正しい書籍を識別するために、コード記号の前に追加の記号を追加する必要がありました。コードは1809年に再び改訂され、その後は安定していました。1837年に、ガブリエル・フロコンによって水平方向のみのコーディングシステムが導入されました。これは、重いレギュレーターを動かす必要がありませんでした。代わりに、コードのその要素を送信するために、レギュレーターの中央に追加のインジケーターが設けられました。^{[ 2 ]}

エーデルクランツ方式はスウェーデンで使用され、フランスに次いで2番目に大きなネットワークでした。電信機は10個のシャッターで構成されていました。そのうち9個は3×3のマトリックス状に配置されていました。各列のシャッターはバイナリ符号化された8進数を表し、閉じたシャッターは「1」、最下位のシャッターは最上位桁を表していました。したがって、電信送信の各シンボルは3桁の8進数でした。10番目のシャッターは最上部の特大のシャッターで、これはコードポイントの前に「A」を付けることを意味していました。

「A」シャッターの用途の一つは、「A」が前に付く数字コードポイントが、その桁にゼロを追加する（10を掛ける）ことを意味することでした。より大きな数字は、数字の後に百の位（236）、千の位（631）、またはこれらの組み合わせのコードを付けることで示すことができました。これは、ゼロの数字を個別に送信するよりも、送信する記号の数を少なくすることができました。しかし、「A」コードポイントの主な目的は、シャッペ・コードブックのように、あらかじめ決められたメッセージのコードブックを使用することでした。

「A」を含まない記号は、コードの圧縮を助けるために、数字、文字、一般的な音節、単語などからなる大きなセットだった。1809年頃、エーデルクランツは5,120個のコードポイントを含む新しいコードブックを発表した。各コードポイントを識別するには、2つの記号による送信が必要だった。

エラー訂正（272、エラー）、フロー制御、監視メッセージには多くのコードポイントがありました。通常、メッセージは回線全体に渡されることが想定されていましたが、個々の局が直接通信する必要がある状況もありました。これは通常、管理上の目的でした。最も一般的で単純な状況は、隣接する局間の通信でした。この目的のためにコードポイント722と227が使用され、それぞれ次の局の注意を太陽の方向または太陽から遠ざけるようにしました。より遠い局の場合は、それぞれコードポイント557と755が使用され、その後、要求局と宛先局の識別が行われました。^{[ 3 ]}

光電信が登場する以前は、旗信号はポイントツーポイントの信号伝達に広く用いられていましたが、手持ちの旗で全国規模のネットワークを構築するのは困難でした。リンク間の距離を伸ばすためには、はるかに大型の機械装置である腕木式電信塔が必要でした。しかし、南北戦争中には、手持ちの旗を用いた大規模なネットワークが構築されました。これは、アルバート・J・マイヤーが考案した符号を用いたウィグワグ方式です。良好な通信距離を確保するため、使用された塔の中には高さ130フィートにも達するものもありました。マイヤーの符号は、 3進符号を用いて旗を1つだけ使用しました。つまり、各符号要素は3つの異なる旗の位置のいずれかで構成されていました。一方、アルファベットの符号点では2つの位置しか必要とせず、3番目の位置は制御文字にのみ使用されました。アルファベットで3進符号を使用すると、各符号点に必要な要素が少なくなるため、メッセージは短くなりますが、2進システムでは区別する必要のある旗の位置が少なくなるため、長距離での読み取りが容易になります。マイヤーのマニュアルには、各コードポイントに対して3つの要素からなる固定長の3進数符号化アルファベットについても記載されている。^{[ 4 ]}

電気電信の初期開発段階では、さまざまな符号が考案されました。事実上、すべての発明家が、それぞれの装置に合わせて異なる符号を作成しました。電気電信で商業的に使用された最初の符号は、クック・アンド・ホイートストン電信5針符号（C&W5）でした。これは1838年にグレート・ウェスタン鉄道で初めて使用されました。C&W5の大きな利点は、符号をオペレーターが覚える必要がなく、表示板から直接文字を読み取ることができたことです。しかし、欠点は、配線が多すぎることでした。そこで、配線が1本で済む1針符号、C&W1が開発されました。C&W1はイギリスと大英帝国で広く使用されました。

他のいくつかの国では C&W1 が使われていましたが、国際標準にはならず、一般的に各国が独自のコードを開発しました。米国では、電信線上の電流パルスの長さによって区別される点と線で構成されるアメリカン モールス コードが使用されました。このコードは、サミュエル モールスとアルフレッド ベイルによって発明された電信機で使用され、1844 年に初めて商業的に使用されました。モールスは当初、数字のみのコード ポイントを持っていました。彼は、電信で送信される数字を、限られた単語のセットを持つ辞書の索引として使用することを計画していました。ベイルは、任意の単語を送信できるように、すべての文字のコード ポイントを含む拡張コードを発明しました。アメリカン モールスとなったのはベイルのコードです。フランスでは、電信機はフォイ ブレゲ電信機を使用していました。これは、フランスの光学式電信機と同じコードであるシャップ コードで針を表示する 2 針電信機で、フランスでは電気式電信機よりも広く使用されていました。フランス人にとって、これはオペレーターを新しいコードで再訓練する必要がないという大きな利点があった。^{[ 5 ]}

1848年、ドイツでフリードリヒ・クレメンス・ゲルケは、ドイツの鉄道で使用するために、アメリカ式モールス符号を大幅に改良したバージョンを開発した。アメリカ式モールス符号では、符号点内のダッシュの長さが3種類、ドットとダッシュ間のスペースの長さが2種類あった。ゲルケ符号では、ダッシュの長さは1種類のみで、符号点内の要素間のスペースはすべて同じ長さだった。ゲルケはまた、英語には存在しないドイツ語のウムラウト文字用の符号点も作成した。中央ヨーロッパの多くの国は、ドイツ・オーストリア電信連合に加盟していた。1851年、連合は、国境で​​オペレーターが再符号化する必要なくメッセージを送受信できるように、加盟国全体で共通の符号を採用することを決定した。ゲルケ符号はこの目的のために採用された。

1865年、パリで開催された会議でゲルケ符号が国際標準として採用され、国際モールス符号と名付けられました。ごくわずかな変更を加えただけで、これが今日使われているモールス符号です。クックとホイートストンの電信針は、針の左右の動きで点と線を送ることができたため、モールス符号を使用することができました。この頃には、針がエンドストップに当たると2つの異なる音を発するエンドストップを備えた針式電信針が作られていました。これにより、オペレーターは針を見上げることなくメッセージを書き込むことができ、はるかに効率的になりました。これは、オペレーターがリレーアーマチュアのクリック音でメッセージを聞くことができたモールス電信と同様の利点でした。しかし、1870年にイギリスの電信会社が国有化された後、郵便総局はモールス電信を標準化し、民間企業から引き継いださまざまなシステムを廃止することを決定しました。

米国では、電信会社はオペレーターの再訓練費用がかかるため、国際モールス符号の使用を拒否した。政府による法制化の試みにも反対した。他のほとんどの国では、電信は国営であったため、変更は簡単に義務付けることができた。米国では、電信を運営する単一の組織は存在せず、多数の民間企業が運営していた。このため、国際通信のオペレーターは両方のモールス符号に精通し、送受信メッセージの両方を再符号化する必要があった。米国は固定電話で引き続き米国モールス符号を使用し（無線電信では一般的に国際モールス符号が使用されていた）、これは全く異なる符号を必要とするテレプリンターの登場まで続き、テレプリンターによってこの問題は無意味になった。^{[ 6 ]}

手動電信での送信速度は、オペレーターが各コード要素を送信できる速度によって制限されます。速度は通常、1分あたりの単語数で表されます。単語の長さはすべて同じではないため、単語を文字通り数えると、メッセージの内容によって結果が異なります。代わりに、速度を測定する目的で、メッセージに実際に何語が含まれているかに関係なく、1つの単語は5文字として定義されます。モールス符号や他の多くの符号も、単語の各文字のコードの長さが同じではないため、ここでも内容に関連する変数が生じます。これを克服するために、オペレーターが標準の単語を繰り返し送信する速度が使用されます。PARISは、モールス符号の平均的な単語の長さであるため、この標準として従来から選ばれています。^{[ 7 ]}

アメリカ式モールス符号では、文字は一般的に国際モールス符号よりも短い。これは、アメリカ式モールス符号の方がドット要素が多いことと、最も一般的なダッシュであるショートダッシュが国際モールス符号のダッシュよりも短いこと（2ドット要素に対し3ドット要素）が理由である。原理的には、他のすべての変数が同じであれば、アメリカ式モールス符号は国際モールス符号よりも速く送信される。実際には、これを妨げる要因が2つある。まず、アメリカ式モールス符号は符号化要素が約5つあるため、高速送信時にタイミングを正確に合わせるのが難しい。経験の浅いオペレーターは、ホッグモールスと呼ばれる現象で、意味不明なメッセージを送信しがちだった。2つ目の理由は、アメリカ式モールス符号はドットの密度が高いため、符号間干渉（ISI）が発生しやすいことである。この問題は海底電信ケーブルで特に深刻で、アメリカ式モールス符号は国際通信にはあまり適していなかった。ISIに対処するためにオペレーターがすぐにできる唯一の解決策は、送信速度を遅くすることだった。^{[ 8 ]}

キリル文字や アラビア文字などのラテン文字以外のアルファベットのモールス符号は、ラテン文字で使用されるものと同じ、またはほぼ同じコードポイントを使用して、問題のアルファベットの文字符号化を構築することによって実現されます。 日本語のカタカナなどの音節文字もこの方法で処理されます（和文符号）。新しい文字ごとにモールス符号にコードポイントを追加するという代替案は、一部の言語では符号の送信が非常に長くなるという結果になります。^{[ 9 ]}

表意文字を使用する言語は、必要な文字数がはるかに多いため、扱いがより困難です。中国の電信符号は、約9,800文字（1871年に最初に導入されたときは7,000文字）のコードブックを使用し、各文字に4桁の数字が割り当てられています。送信されるのはこれらの数字なので、中国のモールス符号はすべて数字で構成されています。受信側ではこれらの数字を調べる必要があるため、このプロセスは時間がかかりますが、電信が広く使用されていた時代には、熟練した中国の電信技師は何千もの一般的な符号を記憶から思い出すことができました。中国の電信符号は、中国語以外の文字で中国語の名前を記録する明確な方法であるため、現在でも法執行機関で使用されています。^{[ 10 ]}

針コードの別の表現方法として、針が左の場合は数字「1」、針が右の場合は数字「3」を使用する方法があります。ほとんどのコードには登場しない数字「2」は、針が中立の直立位置にあることを表します。この方式を使用するコードポイントは、特にトレーニングに使用される針器具の表面にマークされています。^{[ 32 ]}

印刷電信機やサイフォン式記録装置で使用する場合、ドットダッシュ符号の「ダッシュ」は「ドット」と同じ長さになることが多い。通常、テープ上のドットのマークはダッシュのマークの上に作られる。この例は1837年のシュタインハイル符号に見られる。これは1849年のシュタインハイル符号とほぼ同じだが、表での表現が異なる。国際モールス符号はこの形式で海底電信ケーブルでよく使われていた。^{[ 40 ]}