Las primeras redes de datos
La telegrafía óptica, hoy casi olvidada, doscientos años atrás transportaba mensajes a cientos de kilómetros en unos minutos
Gerard J. Holzmann y Bjorn Pehrson – Marzo de 1994
Suele creerse que las grandes redes de comunicaciones nacieron en nuestro siglo. Muchos todavía recuerdan cuándo llegó el teléfono a su barrio, y sin duda los jóvenes de hoy contarán a sus nietos cómo era el mundo antes de existir la red Internet. Sin embargo, las primeras redes de datos nacionales no son cosa del siglo XX. Mucho antes de aparecer el telégrafo electromagnético, funcionaban sistemas de comunicaciones ópticos en numerosos países europeos, con centenares de estaciones repartidas por todo su territorio.
Los dos primeros sistemas fueron construidos en la última década del siglo XVIII por el clérigo francés Claude Chappe y el aristócrata sueco Abraham Nielas Edelcrantz. No es de extrañar su afán por conseguir sistemas telegráficos operativos, ya que desde la antigüedad innumerables científicos e innovadores habían probado a enviar mensajes a largas distancias. Pero su verdadera hazaña fue acertar donde todos sus antecesores habían fracasado. Y ello en las circunstancias más adversas: dentro de una violenta revolución en Francia, y en medio de continuos golpes de estado, en Suecia.
El 14 de julio de 1789, cuando la toma de la Bastilla inicia la Revolución francesa, Chappe tiene 25 años.
Ordenado sacerdote, en noviembre le suprimen el estipendio y tiene que volver a su villa natal, Brülon, cercana a Le Mans. También sus cuatro hermanos, Ignace. Rene. PierreFran-£ois y Abraham, pierden, en los hechos revolucionarios, su medio de vida y regresan al hogar. Por suerte la familia Chappe no carece de bienes, y Claude, ayudado por sus hermanos, empieza a experimentar en física. Pronto consigue entrar en la Société Philomatique, sociedad de físicos radicada en París, y de 1789 a 1793 publica cinco ensayos sobre temas de física, en los que aborda repetidamente el problema de la transmisión de impulsos eléctricos por hilos. Aunque se sabía de ciertos avances en tal sentido, los principios de la electricidad no eran suficientemente conocidos para poder construir un telégrafo práctico. Tal vez decepcionado por su fracaso en el telégrafo eléctrico, Chappe encara las soluciones ópticas.
El 2 de marzo de 1791 expone ante el público un primer sistema, en el que cada estación constaba de un reloj de péndulo modificado y un gran panel pintado de blanco por una cara y de negro por la otra. Las esferas del reloj se dividían en diez partes, marcada cada una con un número. Una única manecilla o puntero daba una vuelta entera a la esfera del reloj al menos dos veces por minuto.
Al principio de la transmisión, el operador emisor volteaba el panel en señal de que la manecilla de su reloj pasaba por el cénit; en ese momento el receptor, que lo observaba por catalejo desde el otro extremo, echaba a andar su reloj. A partir de entonces, se enviaban números volteando el panel de blanco a negro cada vez que la manecilla del reloj emisor pasaba por la posición adecuada. El receptor miraba por dónde iba su reloj en ese instante y así sabía qué número se había querido transmitir. El conjunto de números expresaba una codificación de los mensajes, según un diccionario de letras, palabras y frases elaborado al respecto. La velocidad del telégrafo venía regulada por el ritmo de giro de la manecilla del reloj.
En esta primera prueba, realizada entre el castillo de Brülon y una casa de la ciudad de Pareé distante 16 kilómetros, se envía una frase, elegida por el médico local, Dr. Che-nou: "Si vous réussissez vous serez bientót couvert de gloire" ("Si logra usted éxito, pronto se cubrirá de gloria"). El mensaje se transmite en cuatro minutos aproximadamente.
Pertrechado con las declaraciones juradas de los testigos de su experimento Chappe se traslada a París en busca de fondos para pruebas de mayor envergadura. Allí afronta serios peligros en más de una ocasión, y ve cómo las turbas revolucionarias destruyen sus telégrafos por creerlos instrumentos de una conspiración monárquica.
El 22 de marzo de 1792 presenta una propuesta formal a la Asamblea Legislativa, contando pura ello con el apoyo de su hermano mayor. Ignace que entretanto había sido elegido miembro de dicha Cámara. En su breve discurso ante la Asamblea el 24 de marzo. Claude ofrece un invento utilizable para enviar "mensajes, órdenes de combate o cualquier cosa imaginable" a cualquier lugar del país en cuestión de minutos.
De momento, no pasa nada. El caso va rodando de una comisión a otra, hasta que por fin, el I de abril de 1793, el diputado Charles-Gilbert Romme (más conocido por haber introducido el calendario republicano francés) interviene en favor de Chappe. En su persuasivo discurso ensalza esta invención y subraya su gran potencial para fines militares. Esto tenía que hacer mella en la Asamblea, pues la República se encontraba en guerra con muchos de sus países vecinos. Se aprueba, pues, la propuesta de Chappe para financiar un experimento. En ese preciso momento se acuña un nuevo término para describir el dispositivo de Chappe: télégraphe (telégrafo, "el que escribe a distancia"». Hasta entonces. Chappe había jugueteado con el término tachygraphe ("el que escribe deprisa"), que no describía con precisión la función realizada. A raíz de ello se construyen tres estaciones telegráficas bajo protección oficial. La primera en París, en el parque Le Peletier Saint-Fargeau de Belleville; la segunda en los altos de Écouen, a unos 16 kilómetros al norte, y la tercera en Saim-Martin-du-Tertre.
Por aquel entonces ya había abandonado Chappe la idea del péndulo y. tras tantear diversas opciones, se había decidido por un sistema semafórico. En el mástil del semáforo iba fijado un largo travesaño horizontal, llamado regulador, con sendos brazos más conos en sus extremos que se denominaban indicadores. El conjunto parecía remedar una persoga con los brazos abiertos y una banderola de señales en cada mano. Regulador e indicadores podían girar sobre sus ejes, variando sus posiciones en incrementos angulares de 45 grados, lo cual bastaba para codificar cientos de símbolos.
Las primeras señales se intercambian el 12 de julio de 1793. Uno de los observadores. Pierre Daunou, transmite en once minutos lo siguiente: "Daunou ha llegado. Anuncia que la Asamblea Nacional acaba de autorizar a su Comisión de Seguridad General a que selle los escritos de los diputados."
En un año Chappe completa la línea, y el 15 de agosto de 1794 llega a París el primer mensaje oficial. Este despacho anunciaba la nueva toma de la ciudad de Le Qucsnoy a los austríacos y prusianos, y se había transmitido dentro de la hora siguiente al final de la batalla, impresionando sin duda a los diputados. El 30 de agosto el telégrafo vuelve a dar buenas noticias: la captura de Conde. Textualmente, "Conde étre restituí á la Republique. Reddition avoir eu lieu ce matin a six heures" ("Conde ser devuelto a la República. Rendición haber tenido lugar esta mañana a las seis"). Más panes de esta índole se suceden a medida que las tropas francesas avanzan hacia Holanda.
Crece así el prestigio de Chappe y de su telégrafo ante el gobierno. El tres de octubre de ese año se aprueba la instalación de una segunda línea telegráfica, de París a Landau.
La construcción de esta nueva línea se retrasa por falta de dinero: se tardan cuatro años en alcanzan Estrasburgo.
La administración telegráfica decide entonces terminar allí la línea, y en cambio prolongar la línea París-Lille en 64 kilómetros, hasta Dunkerque.
Mientras tanto, y a petición de la marina, se va construyendo otra línea que une París con el puerto de amarre de la flota en Brest, a 210 kilómetros de distancia. Al término de esta fase de construcción, en 1799, hay en total unas 150 estaciones de telegrafía óptica en servicio.
Cuando Napoleón Bonaparte toma el poder aquel mismo año, ordena construir una línea de 95 kilómetros desde Estrasburgo a Huningue. En 1X03, se instalan líneas de Lille a Bruselas (96 kilómetros) y de Lillc a Boulogne (110 kilómetros), esta última con miras a una posible invasión de Inglaterra. Tal propósito era indudable, pues dos años antes Napoleón había encomendado al más joven de los Chappe.
Abraham. El diseño de un telégrafo capaz de atravesar el Canal de la Mancha. Abraham concibió un gran semáforo con dos brazos y lo probó en julio de 1801 entre Belleville y SaintMartin-du-Tertre, a una distancia parecida a la que separa Boulogne de Dungeness. Incluso hay noticia de la construcción de un semáforo en Boulogne, pero..al desistir de la invasión pronto fue abandonado.
En 1804 Napoleón ordena construir la línea más larga, de París a Milán pasando por Dijon, Lyon y Turín, 720 kilómetros en total. Al cabo de un año, la telegrafía óptica cubre gran parte de Francia, y de París parten cuatro grandes ramales en dirección de los puntos cardinales, en muchos casos siguiendo los viejos caminos de las diligencias.
Claude Chappe, llegado a la cumbre, parece no haber saboreado nunca su triunfo. Ha sufrido cada vez más los ataques de otros inventores, que pretenden haberse anticipado a su telégrafo o superado sus prestaciones. A finales de 1804 cae enfermo durante la inspección rutinaria de una de las nuevas líneas, y teme haber sido envenenado por algún enemigo. Tras larga convalecencia regresa a París, pero se hunde en una depresión irreversible, y el 23 de enero de 1805 termina por arrojarse a un pozo frente a la administración telegráfica, en el Hotel Villeroy.
Los restantes hermanos Chappe continúan instalando telégrafos. Napoleón estaba convencido del valor de los semáforos de Chappe y los utilizaba en sus campañas para nulificar con rapidez los movimientos de tropa y poder burlar así al enemigo. En 1812 encarga a Abraham el desarrollo de un semáforo móvil que pudiera desplegarse durante la campaña de Rusia.
Al mismo tiempo que se construían sistemas de telégrafo óptico, evolucionaba el método empleado por los operadores para transmitir información. El primer código telegráfico era una adaptación del creado en 1791 para el telégrafo de péndulo. Contenía 9999 entradas numéricas: las nueve primeras eran de un solo dígito (del 1 al 9) y por tanto se transmitían con una sola señal; las 89 siguientes, del 10 al 99, requerían dos señales (una por cada dígito); del 100 al 999 se necesitaban tres señales, y cuatro desde el 1000 al 9999. Para abreviar las transmisiones se asignaban los números más bajos a las palabras y frases más frecuentes —lejano antecedente de las modernas técnicas de compresión de datos.
Para cambiar la técnica de señalización desde los relojes sincronizados a los semáforos. Chappe escogió primeramente una serie de señales sencillas basadas en una escritura abreviada comente.
Pronto vio que esta codificación no aprovechaba bien las combinaciones que permitía el semáforo de tres brazos, y que las transmisiones eran demasiado lentas.
En 1795, antes de iniciar la segunda línea a Estrasburgo.
Chappe decidió elaborar un nuevo código para el semáforo óptico. Se basaba en que tanto el regulador como los brazos indicadores podían hacerse girar de 45 en 45 grados. Cada indicador podía así adoptar ocho posiciones diferentes, y cuatro el regulador: en total 8 x 8 x 4 = 256 combinaciones posibles. Había empero que excluir aquellas en las que los indicadores se solapan con el regulador: esto reducía a siete el número de posiciones consideradas en cada indicador, y a 196 el número de combinaciones.
Además, para mayor claridad, Chappe limitaba a dos (horizontal y vertical) las posiciones del regulador —lo cual dejaba las combinaciones en 98— y suprimía otras seis configuraciones que podían crear confusión. Quedaban, pues, 92 señales de código utilizables.El tomo de código publicado por Chappe en 1795 contenía 92 páginas, cada una con 92 líneas. Esto permitía transmitir 8464 expresiones en clave (letras, números, palabras y frases) mediante un par de señales de semáforo: una indicaba la página y otra la línea. En la primera página figuraban las 92 claves más corrientes. Para acelerar el envío de señales, los operadores indicaban la primera página con un código abreviado —el "doble cierre"—, que consistía en replegar los brazos indicadores desde cualquier posición que tuviese el semáforo en la primera mitad del par de señales citado.
En 1799 Chappe amplía su código con dos tomos más; en ellos se recogían claves para nombres geográficos y palabras y frases de uso común, alcanzando un total de 25.392 expresiones. En el código se incorporaban claves para el paso de un lomo a otro, comparables a las señales de "inversión" que mucho después se utilizarían en telegrafía pura el cambio de letras a cifras y viceversa.
Al iniciarse una comunicación se tardaba unos seis segundos en transmitir la primera señal en clavo desde una estación hasta la siguiente, con lo cual sólo se requerían 12 minutos para el tránsito por las 120 estaciones que mediaban entre París y Toulon.
Establecida la correspondencia continua entre ambas ciudades, el envío de la señal de estación a estación se hacía en no más de dos segundos, pero los operadores acostumbraban retener cada señal de 20 a 30 segundos para asegurar su buena recepción. Por consiguiente, sólo se recibían una o dos señales por minuto en el extremo de la línea.
Dado que cada señal expresaba una de las 25.392 palabras y frases del código, la transmisión de dos señales por minuto correspondía a una velocidad algo interior a los 15 bits —con los que se codifican 32.768 combinaciones— por cada 30 segundos, o sea a 0.5 bit por segundo. Si se estima en 10 caracteres la longitud media de tales expresiones de código, ello equivaldría a una velocidad efectiva de 20 caracteres por minuto. Sorprende que esto resista muy bien la comparación con los primeros telégrafos electromagnéticos, entre ellos el de aguja, patentado por William Fothergill Cooke y Charles Wheatstone en 1837, que; transmitía a unos 25 caracteres por minuto. El primer sistema que consiguió mayor rapidez fue el telégrafo automático de Wheatstone de 1858, el cual mediante lectores de cinta de papel perforada alcanzaba velocidades de hasta 2000 caracteres por minuto.
Mientras Chappe arrostraba los furores de la Revolución para construir la red telegráfica francesa, cientos de kilómetros al norte alguien se esforzaba por abrirse camino en medio de un clima de asesinatos e intrigas palaciegas.
El 29 de julio de 1754 nace Abraham Nielas Clewberg (luego llamado Abraham Edelcrantz) en la ciudad sueca de Abo, hoy finlandesa.
Aventajado y de familia relativamente pudiente, antes de los 19 años ha escrito ya dos tesis doctorales, una sobre óptica y la otra sobre literatura, y a continuación imparte cursos de electricidad y literatura en la Academia Real de Abo. El rey Gustavo III le oye recitar poemas en 1775, y queda tan impresionado que le invita a visitar la corle en Estocolmo.
En 1783, Clewbcrg fija su residencia en Estocolmo, y antes de tres años ingresa con todos los honores en la Academia Sueca de Artes y Letras. En 1787 el rey le nombra secretario privado, y dos años más tarde, a los 35 de edad, recibe carta de nobleza y cambia su apellido por Edelcrantz. Al ser asesinado Gustavo ÍI1 en 1792, comienzan las persecuciones de todos los que habían rodeado al monarca.
Sin embargo, Edelcrantz consigue salir airoso y evitar la cárcel o el exilio que sufrirían muchos de sus amigos. En 1794 las noticias del telégrafo francés corren por toda Europa. Ciertamente no se disponía de suficiente información; los relatos eran escasos y provenían de viajeros que apenas habían entrevisto las torres ópticas o leído algún periódico. Pero Edelcrantz se entusiasma con la idea y empieza a desarrollar un sistema propio; el 1 de noviembre de 1794 expone un prototipo ame el rey Gustavo IV, que en esa fecha cumple 14 años.
El primer diseño de Edelcrantz es análogo al de Chappe: un travesaño de soporte único con dos indicadores giratorios. Cada indicador admite cuatro posiciones diferentes, lo que da un total de 16 combinaciones. Con ellas puede representarse un alfabeto reducido aunque de utilidad práctica.
En la prueba inicial intervienen tres estaciones: la primera en los tejados del Palacio Real de Estocolmo, la segunda a unos cinco kilómetros en las afueras de la ciudad y la tercera en los terrenos del Palacio Real de Drottningholm. Siete kilómetros más allá. Una semana después, el joven rey pide a su Consejo Privado que las estudie la construcción de una red de telegrafía óptica, extendida hasta Dinamarca y Finlandia. Asimismo nombra miembro del Consejo a Edelcrantz, con lo cual prácticamente impone una decisión positiva.
El 30 de enero de 1795 Edelcrantz acomete la construcción de su primera línea telegráfica, que entrará en funcionamiento el 28 de julio uniendo la iglesia de Katarina, en el centro de Estocolmo, con la fortaleza de Vaxholm, a unos 35 kilómetros. Dos líneas más se construyen entre 1795 y 1797: de Estocolmo a Fredricsborg y de Grisslehamn a Signilsskar y Eckero, en la isla de Áland. Por aquel tiempo Edel-crantz ha desechado ya el- semáforo y ha concebido un nuevo telégrafo, que consiste en una matriz de nueve obturadores con uno más montado en la parte superior. Abriendo o cerrando cada obturador independientemente, el operador puede transmitir 2'°= 1024 señales diferentes.
En 1801 los telegrafistas suecos construyen otra línea importante hasta Halsingborg, puerto limítrofe con Dinamarca. Se pretendía así enlazar la red de telegrafía óptica sueca con una incipiente red danesa. Pero cuando la escuadra inglesa ataca Dinamarca a los tres días de abrirse la comunicación, los mandos navales suecos no responden a una petición telegráfica de auxilio, y Copenhague sufre el bombardeo británico. Como puede imaginarse, los daneses pierden interés por la conexión y la línea telegráfica se arrincona.
Esta temprana demostración de que el valor de la tecnología depende del uso que se haga de ella, no empaña en absoluto el prestigio de Edelcrantz. En 1796 expone sus trabajos en el libro Tratado de Telegrafía, pronto traducido al alemán y al francés, lo que le abre las puertas de la Academia Sueca de Ciencias. En la primavera de 1808 se crea la Real Institución Sueca de Telégrafos, y se le nombra primer director de la misma.
Edelcrantz aprovecha la ocasión para revisar su sistema de codificación, y elabora una nueva versión con 5120 señales. Además, las 13 tablas del sistema ampliado permitían introducir ciertas órdenes administrativas, como las que sancionaban a los operadores negligentes.
Las nuevas tablas aportaban también en la señal 636 una divisa para el Cuerpo de Telégrafos: Passa väl upp (Estad vigilantes). Destacaba esta señal en el sello de la Institución telegráfica y en los botones del uniforme de los operadores, en permanente recuerdo de su deber.
En noviembre de 1809 la red sueca comprendía alrededor de 50 estaciones que abarcaban una distancia aproximada de 200 kilómetros y daban empleo a 172 personas. Enlazaba Estocolmo con Gavie hacia el norte, Landsort hacia el sur y Eckerci (en Áland) hacia el este. Sin embargo, poco después Gustavo IV entabló una desastrosa guerra con Rusia, en la que Suecia perdió Finlandia y él la corona. La red telegráfica se desmantela y tarda más de una generación en ser reconstruida. A la muerte de Edelcrantz, en 1821, todavía se ven en ruinas las torres que él construyera.
Hasta mediados de 1836 no entran en servicio las nuevas líneas de telégrafo óptico, de Estocolmo a
Vaxholm y a Sandhamn. En 1838 la red alcanza ya una extensión semejante a la que antes tuviera. Su última ampliación acontece en 1854, cuando se prolonga la línea de Furasund hasta Arholma y Soderarm.
Hacia 1840, en casi todos los países europeos hay por lo menos una o dos líneas de telegrafía óptica en servicio.
En Inglaterra, entre 1796 y 1816, el Almirantazgo explota líneas de Londres a Portsmouth. a Plymouth. a Yarmouth y a Deal. En Alemania, a partir de 1832 una línea enlaza Berlín con Coblenza, pasando por Potsdam, Magdeburgo. Colonia y Bonn. Otraslíneas transportan mensajes de Hamburgo a Aliona y Cuxhaven, y de Bremen a Bremerhaven. Rusia entra en la liga con cierto retraso, pero a lo grande: el 8 de abril de 1839 se abre una línea con 220 estaciones de semáforo, entre San Petersburgo y Varsovia. Las líneas de telégrafo óptico cubren también algunas regiones de los Estados Unidos.
Pero la época dorada de las redes de telegrafía óptica contempla también las primeras incursiones de su competidor electromagnético. En 1837 Inglaterra y Estados Unidos empiezan a pasar del sistema de torres y catalejos al de hilo de cobre y manipulador telegráfico.
"Los países" dónde hay redes ópticas establecidas no aprecian inmediatamente la mejora que aportaría tal cambio. Así, la red de telegrafía óptica francesa habría de resistirse al cambio casi diez años. Hasta 1846 no hay un primer "telégrafo electromagnético que reemplace la histórica línea de París a Lille: para transmitir las señales utiliza un curioso dispositivo original de Alphonse Foy y Abraham Louis Breguet, que reproduce las posiciones del semáforo de Chappe. La red óptica llega a su culminación en 1852: 556 estaciones jalonan 4800 kilómetros de líneas que unen París con 29 ciudades francesas. En cada estación trabajan por turnos hasta seis operadores, lo que supone más de 3000 operadores en total.
En Suecia, la sustitución del telégrafo óptico se inicia más tarde todavía. Durante más de diez años coexisten estaciones ópticas y eléctricas en funcionamiento: los "telégrafos ópticos alcanzan lugares en principio no accesibles por cables eléctricos. En 1864 son ya 174 las estaciones de telégrafo Electromagnético atendidas por 250 operadores, mientras subsisten 24 estaciones del sistema óptico en manos de 66 operadores. El desmonte en 1881 de las tres"" ultimas estaciones de telégrafo óptico marca en Suecia el final de una era.
Un olvido casi total envuelve los logros de Claude Chappe y Abraham Edelcrantz, sepultados bajo innovaciones técnicas que ellos nunca pudieron imaginar. Pero es indiscutible que ambos fueron precursores de las redes transmisión de datos, resolviendo "multitud de "problemas para que pudieran transmitirse mensajes con regularidad a través de largas cadenas de estaciones telegráficas.
Mirando hacia atrás, sorprende comprobar que algunas de sus ideas hayan sido ahora recuperadas por los diseñadores de los modernos protocolos digitales. En efecto, no se limitaron a concebir ingeniosos métodos para la compactación de datos, la corrección de los errores e incluso el cifrado de la información, sino que además los pusieron en práctica.
Lo que caracterizó a estos dos inventores no fue su buena estrella sino su clarividencia e incansable dedicación al objetivo propuesto, aun en circunstancias adversas. Y no fueron las dificultades técnicas las que más costó superar. Como dice Edelcrantz en su Tratado, "a menudo ocurre con las nuevas invenciones que una parte del público general las encuentra inútiles y otra parte las cree imposibles. Cuando ya no pueden negarse la posibilidad ni la utilidad, la mayoría admite que aquello era muy fácil de descubrir y que todos lo conocían desde siempre".
