Per la costruzione della rete telefonica un modello originario, sia pure velocemente superato, fu costituito dalla rete telegrafica. Determinanti per lo sviluppo del sistema in questo periodo furono oltre alle invenzioni e innovazioni tecniche, come quelle introdotte dall’americano Strowger, gli avanzamenti nel campo della matematica e del calcolo delle probabilità.
Il modello della rete telegrafica
Da un punto di vista sistemico, la rete telefonica può essere considerata analoga a quella telegrafica, fatte salve le differenze relative alla tipologia di strumenti utilizzati: gli apparecchi devono essere collegati tra loro con fili (e cavi); gli impulsi sono costituiti da segnali elettrici variati; esistono protocolli di trasmissione ben definiti al fine di poter efficacemente iniziare, condurre e terminare la trasmissione. E, in effetti, nel primo periodo di vita, la rete telefonica ebbe come punto di riferimento quella telegrafica, poiché era immediato concepire la corrispondenza fisica tra le due linee, magari utilizzando gli stessi supporti materiali. Gli stessi precursori del telefono, Bell e Gray, lavorarono in prima istanza sui telegrafi armonici, attraverso i quali si potevano trasmettere diversi toni simultaneamente.
L’utilizzo della rete telegrafica risultò inadeguato al nuovo mezzo proprio per le previsioni d’uso del telefono: a differenza del telegrafo, il telefono poteva essere usato anche da personale non specializzato e poteva dunque trovare spazio in una molteplicità di luoghi pubblici e privati.
Già a partire dal 1878 (Bell) e 1879 (Edison) furono ideate e realizzate le prime centrali telefoniche. Il modello di riferimento era comunque ancora il telegrafo, poiché già prima del 1877 negli Stati Uniti si era avuta l’applicazione di un sistema flessibile a commutazione per il collegamento di pur pochissimi abbonati locali al telegrafo.
Ipotizzando di collegare ciascuno degli utenti con tutti gli altri, il numero di connessioni cresce rapidamente, secondo il quadrato del numero degli utenti, in misura cioè tale da rendere impossibile la gestione del sistema fisico oltre un numero piccolo di utenti. Ciò rende necessaria un’ottimizzazione delle connessioni, oltre all’utilizzo di sistemi per lo smistamento delle chiamate. Grazie a calcoli statistici relativi all’utilizzo medio delle linee, si poterono installare delle centrali di
commutazione, che permettevano, attraverso un’operatrice umana, di mettere in connessione gli utenti tra loro.
Un presupposto teorico fondamentale era costituito dal calcolo statistico al fine di ottimizzare l’uso delle linee rispetto al traffico medio.
La commutazione e il calcolo delle probabilità
Il primo efficace commutatore elettromeccanico fu quello brevettato a Kansas City nel 1889 da Almon B. Strowger. Questi, impresario di pompe funebri, avrebbe concepito il congegno per cancellare il predominio sulle commutazioni manuali detenuto da un concorrente, la cui moglie era telefonista del centralino manuale della città. Il selettore Strowger permetteva la commutazione grazie a una parte mobile, che si muoveva per effetto degli impulsi forniti dal disco di commutazione
dell’apparecchio del chiamante, e che si posizionava in corrispondenza dei contatti del numero desiderato. I contatti, detti “a strisciamento”, furono poi sorpassati dai relè.
A questo tipo di commutazione corrispondevano le centrali cosiddette “di selezione”: ogni abbonato disponeva di un proprio commutatore (o selettore), che secondo il numero composto dall’utente si posizionava su un certo gruppo di contatti, corrispondente a un altro gruppo di selezione. L’operazione era compiuta tante volte quante erano le cifre del numero chiamato. Ovviamente tale sistema era altamente antieconomico, poiché prevedeva l’uso di un commutatore per abbonato, indipendentemente dal reale traffico.
Lo stesso Almon B. Strowger fu l’ideatore del “commutatore di linea”: un braccio azionato dagli impulsi forniti attraverso il disco combinatore si muoveva sino a trovare la serie corrispondente all’abbonato in chiamata. La prima applicazione di questo sistema è datata 1897. Come prima conseguenza, poiché si rendevano necessari commutatori di selezione in funzione del traffico effettivo, si iniziò a pianificare il sistema telefonico, con immediate ricadute positive sui costi fissi e di manutenzione della rete. I metodi matematici per stimare le probabilità di trovare i commutatori di selezione liberi per ogni cifra del numero si svilupparono così notevolmente, sino a giungere a formulazioni quasi definitive dopo la seconda guerra mondiale.