Телефония ( / t ə ˈ l ɛ f ə n i / tə - LEF -ə -nee ) — область технологий, включающая разработку, применение и развертывание телекоммуникационных услуг с целью электронной передачи голоса, факса или данных . , между отдаленными сторонами. История телефонии тесно связана с изобретением и развитием телефона .
Телефонией обычно называют конструкцию или эксплуатацию телефонов и телефонных систем, а также систему телекоммуникаций, в которой телефонное оборудование используется для передачи речи или другого звука между точками с использованием проводов или без них. [1] Этот термин также часто используется для обозначения компьютерного оборудования , программного обеспечения и компьютерных сетевых систем, которые выполняют функции, традиционно выполняемые телефонным оборудованием. В этом контексте эту технологию конкретно называют Интернет-телефонией или передачей голоса по Интернет-протоколу (VoIP).
Первые телефоны подключались напрямую попарно. У каждого пользователя был отдельный телефон, подключенный к каждому месту, до которого нужно было добраться. Это быстро стало неудобным и неуправляемым, когда пользователи хотели общаться с большим количеством людей. Изобретение телефонной станции позволило установить телефонную связь с любым другим телефоном, работающим в данной местности. Каждый телефон подключался к АТС сначала одним проводом, затем одной парой проводов — местной шлейфом . Близлежащие станции в других зонах обслуживания были соединены магистральными линиями , а междугородная связь могла быть установлена путем ретрансляции вызовов через несколько станций.
Первоначально коммутаторы управлялись вручную дежурным, которого обычно называли « оператором коммутатора ». Когда клиент поворачивал ручку телефона, на табло перед оператором активировался индикатор, который в ответ подключал гарнитуру оператора к этому разъему и предлагал услугу. Вызывающий абонент должен был запросить вызываемого абонента по имени, затем по номеру, а оператор подключил один конец линии к разъему вызываемого абонента, чтобы предупредить его. Если вызываемая станция отвечала, оператор отключал гарнитуру и замыкал цепь между станциями. Международные звонки осуществлялись с помощью других операторов на других обменниках сети.
До 1970-х годов большинство телефонов были постоянно подключены к телефонной линии, установленной в помещениях клиентов. Позже переход к установке розеток, завершающих внутреннюю проводку , позволил упростить замену телефонных аппаратов телефонными вилками и обеспечить переносимость аппарата в несколько мест в помещениях, где были установлены розетки. Внутренняя проводка ко всем разъемам была подключена в одном месте к ответвлению провода , соединяющему здание с кабелем. Кабели обычно подводят большое количество ответвлений со всей районной сети доступа к одному проводному центру или телефонной станции. Когда пользователь телефона хочет совершить телефонный звонок , оборудование на АТС проверяет набранный телефонный номер и подключает эту телефонную линию к другой телефонной линии в том же центре проводной связи или к соединительной линии удаленной АТС. Большинство телефонных станций в мире соединены между собой через систему более крупных систем коммутации, образующих коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN).
Во второй половине 20-го века факс и данные стали важными вторичными приложениями сети, созданной для передачи голоса, а в конце века части сети были модернизированы с помощью ISDN и DSL для улучшения обработки такого трафика.
Сегодня в телефонии используются цифровые технологии ( цифровая телефония ) при предоставлении телефонных услуг и систем. Телефонные звонки могут осуществляться в цифровом формате, но могут быть ограничены случаями, когда последняя миля является цифровой или когда преобразование цифровых и аналоговых сигналов происходит внутри телефона. Это достижение позволило снизить затраты на связь и улучшить качество голосовых услуг. Первая реализация этого, ISDN , позволяла быстро передавать все данные из конца в конец по телефонным линиям. [2] Позже эта услуга стала гораздо менее важной из-за возможности предоставлять цифровые услуги на основе набора интернет-протоколов . [3]
С момента появления персональных компьютерных технологий в 1980-х годах интеграция компьютерной телефонии (CTI) постепенно предоставляла более сложные телефонные услуги, инициируемые и контролируемые компьютером, такие как выполнение и прием голосовых, факсимильных вызовов и вызовов в режиме передачи данных с помощью служб телефонного справочника и звонящих . идентификация . Интеграция телефонного программного обеспечения и компьютерных систем является важным достижением в эволюции автоматизации делопроизводства. Этот термин используется для описания компьютеризированных услуг колл-центров, например тех, которые направляют ваш телефонный звонок в нужный отдел компании, которой вы звоните. Иногда он также используется для возможности использовать ваш персональный компьютер для инициирования и управления телефонными звонками (в этом случае вы можете рассматривать свой компьютер как свой личный колл-центр). [4]
Цифровая телефония — это использование цифровой электроники при эксплуатации и предоставлении телефонных систем и услуг. С конца 20-го века цифровая базовая сеть заменила традиционные аналоговые системы передачи и сигнализации, а большая часть сети доступа также была оцифрована.
Начиная с разработки транзисторной технологии, зародившейся в Bell Telephone Laboratories в 1947 году, до схем усиления и коммутации в 1950-х годах, коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN) постепенно перешла к полупроводниковой электронике и автоматизации . После разработки компьютерных электронных систем коммутации , включающих технологии металл-оксид-полупроводник (МОП) и импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), КТСОП постепенно эволюционировала в сторону оцифровки передачи сигналов и звука . С тех пор цифровая телефония значительно улучшила пропускную способность, качество и стоимость сети. Оцифровка позволяет передавать широкополосную передачу голоса по одному и тому же каналу с улучшенным качеством более широкого аналогового голосового канала.
Первые сквозные аналоговые телефонные сети, которые были модифицированы и модернизированы до сетей передачи с несущими системами цифрового сигнала 1 (DS1/T1), относятся к началу 1960-х годов. Они были разработаны для поддержки базового голосового канала 3 кГц путем дискретизации аналогового голосового сигнала с ограниченной полосой пропускания и кодирования с использованием импульсно-кодовой модуляции (PCM). Ранние фильтры - кодеки PCM были реализованы в виде пассивных цепей фильтров резистор - конденсатор - индуктор с аналого-цифровым преобразованием (для оцифровки голосов) и цифро-аналоговым преобразованием (для восстановления голосов), выполняемыми дискретными устройствами . Ранняя цифровая телефония была непрактичной из-за низкой производительности и высокой стоимости ранних фильтров-кодеков PCM. [5] [6]
Практическая цифровая связь стала возможной благодаря изобретению полевого транзистора металл-оксид-полупроводник (MOSFET) [7] , что привело к быстрому развитию и широкому распространению цифровой телефонии PCM. [6] МОП-транзистор был изобретен Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Telephone Laboratories в 1959 году, а вскоре после этого была предложена интегральная схема (ИС) металл-оксид-полупроводник (МОП ), но технология МОП изначально была проигнорирована Bell, потому что они не сочли его практичным для аналоговых телефонных приложений, прежде чем Fairchild и RCA коммерциализировали его для цифровой электроники, такой как компьютеры . [8] [6] Технология МОП в конечном итоге стала практичной для телефонных приложений благодаря интегральной схеме МОП смешанных сигналов , которая сочетает в себе аналоговую и цифровую обработку сигналов на одном кристалле, разработанной бывшим инженером Bell Дэвидом А. Ходжесом совместно с Полом Р. Греем в Калифорнийский университет в Беркли в начале 1970-х годов. [6] В 1974 году Ходжес и Грей работали с Р.Э. Суаресом над разработкой технологии схемы МОП- коммутируемых конденсаторов (SC), которую они использовали для разработки микросхемы цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), используя МОП-конденсаторы и МОП-транзисторы для преобразования данных. . [6] Аналого-цифровой преобразователь МОП (АЦП) и микросхемы ЦАП были коммерциализированы к 1974 году. [9]
Схемы MOS SC привели к разработке микросхем кодеков-фильтров PCM в конце 1970-х годов. [6] [5] Чип кодека-фильтра PCM с кремниевым затвором CMOS (дополнительный MOS), разработанный Ходжесом и У.К. Блэком в 1980 году, [6] с тех пор стал отраслевым стандартом для цифровой телефонии. [6] [5] К 1990-м годам телекоммуникационные сети , такие как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN), были в значительной степени оцифрованы с помощью CMOS PCM-кодеков-фильтров очень большой интеграции (VLSI), широко используемых в электронных системах коммутации для телефонной связи . АТС , учрежденческие АТС (АТС) и ключевые телефонные системы (КТС); пользовательские модемы ; приложения передачи данных, такие как операторы цифровой петли , мультиплексоры с парным коэффициентом усиления , удлинители телефонной линии , терминалы цифровой сети с интеграцией услуг (ISDN), цифровые беспроводные телефоны и цифровые сотовые телефоны ; и такие приложения, как оборудование для распознавания речи , хранилище речевых данных , голосовая почта и цифровые безленточные автоответчики . [5] Пропускная способность цифровых телекоммуникационных сетей быстро увеличивается в геометрической прогрессии, как это наблюдается по закону Эдхольма , [10] в значительной степени обусловлено быстрым масштабированием и миниатюризацией MOS-технологии. [11] [6]
Несжатый цифровой звук PCM с глубиной 8 бит и частотой дискретизации 8 кГц требует скорости передачи данных 64 кбит/с , что было непрактично для первых цифровых телекоммуникационных сетей с ограниченной пропускной способностью сети . Решением этой проблемы стало линейное прогнозирующее кодирование (LPC), алгоритм сжатия данных кодирования речи , который был впервые предложен Фумитадой Итакурой из Университета Нагои и Сюдзо Сайто из Nippon Telegraph and Telephone (NTT) в 1966 году. LPC был способен сжимать аудиоданные. до 2,4 кбит/с, что привело к первым успешным разговорам в реальном времени по цифровым сетям в 1970-х годах. [12] С тех пор LPC стал наиболее широко используемым методом кодирования речи. [13] Другой метод сжатия аудиоданных , алгоритм дискретного косинусного преобразования (DCT), называемый модифицированным дискретным косинусным преобразованием (MDCT), широко применяется для кодирования речи в приложениях передачи голоса по IP (VoIP) с конца 1990-х годов. [14]
Развитие таких методов передачи, как SONET и оптоволоконная передача, еще больше продвинуло цифровую передачу. Хотя существовали аналоговые системы несущей, которые мультиплексировали несколько аналоговых голосовых каналов в одну среду передачи, цифровая передача позволяла снизить стоимость и увеличить количество каналов, мультиплексированных в среде передачи. Сегодня конечный прибор часто остается аналоговым, но аналоговые сигналы обычно преобразуются в цифровые сигналы на интерфейсе зоны обслуживания (SAI), центральном офисе (CO) или другой точке агрегирования. Операторы цифровой петли (DLC) и оптоволокно до x делают цифровую сеть еще ближе к помещениям клиента, переводя аналоговую локальную линию в статус устаревшей.
Область технологий, доступных для телефонии, расширилась с появлением новых коммуникационных технологий. Телефония теперь включает в себя технологии Интернет-услуг и мобильной связи, включая видеоконференцсвязь.
Новые технологии, основанные на концепциях Интернет-протокола (IP), часто называются отдельно телефонией передачи голоса по IP (VoIP), которую также часто называют IP-телефонией или Интернет-телефонией. В отличие от традиционных телефонных услуг, услуги IP-телефонии практически не регулируются государством. В Соединенных Штатах Федеральная комиссия по связи (FCC) регулирует соединения между телефонами, но заявляет, что не планирует регулировать соединения между пользователем телефона и поставщиком услуг IP-телефонии. [15]
Специализация цифровой телефонии, телефония по Интернет-протоколу (IP), предполагает применение технологии цифровых сетей, которая легла в основу Интернета, для создания, передачи и приема сеансов связи через компьютерные сети . Интернет-телефония широко известна как передача голоса по Интернет-протоколу (VoIP), что отражает этот принцип, но ее называют многими другими терминами. VoIP оказался революционной технологией , которая быстро заменяет традиционные технологии телефонной инфраструктуры. По состоянию на январь 2005 года до 10% телефонных абонентов в Японии и Южной Корее перешли на эту услугу цифровой телефонной связи. В статье Newsweek за январь 2005 г. говорилось, что интернет-телефония может стать «следующим большим достижением». [16] По состоянию на 2006 год многие компании VoIP предлагают услуги потребителям и предприятиям . [ нужно обновить ]
IP-телефония использует подключение к Интернету и аппаратные IP-телефоны , аналоговые телефонные адаптеры или компьютерные приложения для программных телефонов для передачи разговоров, закодированных в виде пакетов данных . Помимо замены обычных старых телефонных услуг (POTS), услуги IP-телефонии конкурируют с услугами мобильной связи , предлагая бесплатные или более дешевые соединения через точки доступа Wi-Fi . VoIP также используется в частных сетях, которые могут иметь или не иметь подключение к глобальной телефонной сети.
Прямое общение между людьми включает невербальные сигналы, выраженные в мимике и других движениях тела, которые не могут быть переданы с помощью традиционной голосовой телефонии. Видеотелефония в разной степени восстанавливает такие взаимодействия. Теория сигналов социального контекста - это модель для измерения успеха различных типов общения в поддержании невербальных сигналов, присутствующих при личном взаимодействии. В исследовании изучается множество различных сигналов, таких как физический контекст, различные выражения лица, движения тела, тон голоса, прикосновения и запахи.
При использовании телефона теряются различные сигналы связи. Сообщающиеся стороны не способны распознавать движения тела, лишены осязания и обоняния. Хотя снижение способности распознавать социальные сигналы хорошо известно, Визенфельд, Рагурам и Гаруд отмечают, что этот тип общения имеет ценность и эффективность для различных задач. [17] Они исследуют рабочие места, на которых различные виды общения, такие как телефон, более полезны, чем личное общение.
Распространение связи на мобильную телефонную связь создало другой фильтр социальных сигналов, чем стационарный телефон. Использование мгновенных сообщений, таких как текстовые сообщения , на мобильных телефонах создало чувство общности. [18] В книге «Социальная конструкция мобильной телефонии» предполагается, что каждый телефонный звонок и текстовое сообщение — это нечто большее, чем попытка поговорить. Напротив, это жест, который поддерживает социальную сеть между семьей и друзьями. Несмотря на то, что через телефоны теряются определенные социальные сигналы, мобильные телефоны привносят новые формы выражения различных сигналов, которые понятны разной аудитории. Новые языковые дополнения пытаются компенсировать присущее им отсутствие нефизического взаимодействия.
Другая социальная теория, поддерживаемая телефонией, — это теория зависимости СМИ. Эта теория приходит к выводу, что люди используют средства массовой информации или ресурсы для достижения определенных целей. Эта теория утверждает, что существует связь между средствами массовой информации, аудиторией и большой социальной системой. [19] Телефоны, в зависимости от человека, помогают достичь определенных целей, таких как доступ к информации, поддержание контактов с другими людьми, быстрая связь, развлечения и т. д.
