Телефон , в просторечии называемый просто телефоном , представляет собой телекоммуникационное устройство, позволяющее двум или более пользователям вести разговор , когда они находятся слишком далеко друг от друга , чтобы их можно было легко услышать напрямую. Телефон преобразует звук , как правило, и наиболее эффективно человеческий голос , в электронные сигналы , которые передаются по кабелям и другим каналам связи на другой телефон, который воспроизводит звук принимающему пользователю. Термин происходит от древнегреческого : τῆλε , романизированного : tēle , букв. «далеко» и φωνή ( phōnē , голос ), вместе означающих далекий голос . [1]
В 1876 году Александр Грэхем Белл стал первым, кто получил патент США на устройство, которое производило четкое и разборчивое воспроизведение человеческого голоса на втором устройстве. [2] Этот инструмент был в дальнейшем усовершенствован многими другими и быстро стал незаменимым в бизнесе , правительстве и в домашних хозяйствах .
Основными элементами телефона являются микрофон ( передатчик ) , в который говорят, и наушник ( приемник ), который воспроизводит голос на расстоянии. [3] Приемник и передатчик обычно встроены в телефонную трубку , которую держат у уха и рта во время разговора. Передатчик преобразует звуковые волны в электрические сигналы , которые отправляются через телекоммуникационную систему на принимающий телефон, который преобразует сигналы в слышимый звук в приемнике или иногда в громкоговорителе . Телефоны позволяют передавать в обоих направлениях одновременно.
Большинство телефонов также содержат функцию оповещения, такую как звонок или визуальный индикатор, чтобы объявить о входящем телефонном звонке. Телефонные звонки чаще всего инициируются с помощью клавиатуры или набора номера, прикрепленного к телефону, для ввода телефонного номера , который является адресом телефона получателя вызова в телекоммуникационной системе, но в ранней истории телефона существовали и другие методы.
Первые телефоны были напрямую соединены друг с другом из офиса или дома одного клиента в местоположение другого клиента. Будучи непрактичными за пределами нескольких клиентов, эти системы были быстро заменены управляемыми вручную центральными коммутаторами . Эти станции вскоре были соединены вместе, в конечном итоге образовав автоматизированную всемирную коммутируемую телефонную сеть общего пользования . Для большей мобильности в середине 20-го века были разработаны различные радиосистемы для передачи между мобильными станциями на кораблях и в автомобилях. Ручные мобильные телефоны были введены для личного обслуживания, начиная с 1973 года. В последующие десятилетия аналоговая сотовая система превратилась в цифровые сети с большими возможностями и меньшей стоимостью.
Конвергенция коммуникационных услуг открыла широкий спектр возможностей мобильных телефонов, включая мобильные вычисления, что привело к появлению смартфона — доминирующего типа телефона в современном мире.
.jpg/1280px-Alexander_Graham_Bell's_Telephone_Patent_Drawing_and_Oath_-_NARA_-_302052_(page_2).jpg)
До изобретения электрического телефона термин « телефон» применялся к другим изобретениям, и не все ранние исследователи электрических устройств использовали этот термин. Возможно, самым ранним использованием этого слова для обозначения системы связи был телефон , созданный Готфридом Хутом в 1796 году. Хут предложил альтернативу оптическому телеграфу Клода Шаппа , в котором операторы на сигнальных башнях кричали друг другу с помощью того, что он называл «говорящими трубами», но теперь их называли бы гигантскими мегафонами . [5] Устройство связи для парусных судов, называемое телефоном , было изобретено капитаном Джоном Тейлором в 1844 году. Этот инструмент использовал четыре воздушных гудка для связи с судами в туманную погоду. [6] [7]
Иоганн Филипп Рейс использовал этот термин в отношении своего изобретения, широко известного как телефон Рейса , примерно в 1860 году. Его устройство, по-видимому, было первым устройством, основанным на преобразовании звука в электрические импульсы.
Термин «телефон» вошел в словарный запас многих языков. Он происходит от греческого : τῆλε , tēle , «далеко» и φωνή, phōnē , «голос», вместе означая «отдалённый голос».
Авторство изобретения электрического телефона часто оспаривается. Как и в случае с другими влиятельными изобретениями, такими как радио , телевидение , лампочка и компьютер , несколько изобретателей стали пионерами экспериментальной работы по передаче голоса по проводам и усовершенствовали идеи друг друга. Время от времени по этому вопросу все еще возникают новые споры. Шарль Бурсёль , Антонио Меуччи , Иоганн Филипп Рейс , Александр Грэхем Белл и Элиша Грей , среди прочих, были признаны изобретателями телефона. [8] [9]
Александр Грэхем Белл был первым, кто получил патент на электрический телефон от Патентного и товарного бюро США (USPTO) в марте 1876 года. [10] До патента Белла телефон передавал звук способом, похожим на телеграф. Этот метод использовал вибрации и схемы для отправки электрических импульсов, но в нем отсутствовали ключевые особенности. Белл обнаружил, что этот метод производил звук посредством прерывистых токов, но для того, чтобы телефон работал, колеблющийся ток воспроизводил звуки лучше всего. Колеблющиеся токи стали основой для работающего телефона, создав патент Белла. [11] Этот первый патент Белла был основным патентом телефона, из которого вытекали другие патенты на электрические телефонные устройства и функции. [12]
В 1876 году, вскоре после подачи патентной заявки Беллом, венгерский инженер Тивадар Пушкаш предложил телефонный коммутатор, который позволил создать телефонные станции , а в конечном итоге и сети. [13]
В Великобритании в качестве сленгового термина для телефона используется слово blower . Термин произошел от военно-морского сленга, обозначающего переговорную трубку . [14] В США несколько устаревший сленговый термин относится к телефону как «the horn», например, «I couldn't get him on horn» (я не мог заставить его позвонить) или «I'll be off the horn in a moment» (я отключу гудок через минуту). [15]
.jpg/1280px-Actor_portraying_Alexander_Graham_Bell_in_an_AT&T_promotional_film_(1926).jpg)
Ранние телефоны были технически разнообразны. Некоторые использовали водяной микрофон , некоторые имели металлическую диафрагму, которая индуцировала ток в электромагните, намотанном вокруг постоянного магнита, а некоторые были динамическими — их диафрагма вибрировала катушку провода в поле постоянного магнита, или катушка вибрировала диафрагму. Динамические варианты с питанием от звука сохранились в небольшом количестве в течение 20-го века в военных и морских приложениях, где его способность создавать собственную электрическую мощность имела решающее значение. Большинство, однако, использовали угольный передатчик Эдисона/Берлинера , который был намного громче других видов, хотя для него требовалась индукционная катушка , которая была трансформатором согласования импеданса , чтобы сделать его совместимым с импедансом линии. Патенты Эдисона сохранили монополию Белла жизнеспособной в 20-м веке, к тому времени сеть стала важнее инструмента.
Ранние телефоны питались локально, используя либо динамический передатчик, либо питание передатчика локальной батареей. Одной из задач внешнего персонала завода было периодическое посещение каждого телефона для проверки батареи. В течение 20-го века телефоны, питавшиеся от телефонной станции по тем же проводам, по которым передавались голосовые сигналы, стали обычным явлением.
Ранние телефоны использовали один провод для абонентской линии, с заземлением, используемым для замыкания цепи (как в телеграфах ). Самые ранние динамические телефоны также имели только одно отверстие порта для звука, при этом пользователь попеременно слушал и говорил (или, скорее, кричал) в одно и то же отверстие. Иногда приборы работали парами на каждом конце, что делало разговор более удобным, но и более дорогим.
Сначала преимущества телефонной станции не использовались. Вместо этого телефоны сдавались в аренду парами абоненту , который должен был договориться с подрядчиком по телеграфу о строительстве линии между ними, например, между домом и магазином. Пользователям, которые хотели иметь возможность говорить с несколькими разными местами, нужно было получить и настроить три или четыре пары телефонов. Western Union , уже использовавший телеграфные станции, быстро распространил этот принцип на свои телефоны в Нью-Йорке и Сан-Франциско , и Bell не замедлил оценить потенциал.
Сигнализация началась соответствующим примитивным способом. Пользователь оповещал другой конец или оператора станции , свистя в передатчик. Операция обмена вскоре привела к тому, что телефоны стали оснащаться звонком в коробке звонка , сначала работающей по второму проводу, а затем по тому же проводу, но с конденсатором ( конденсатором ) последовательно с катушкой звонка, чтобы пропускать сигнал звонка переменного тока , при этом блокируя постоянный ток (удерживая телефон « на крючке »). Телефоны, подключенные к самым ранним автоматическим коммутаторам Strowger, имели семь проводов: один для рубильника , один для каждой телеграфной клавиши , один для звонка, один для кнопки и два для разговора. Большие настенные телефоны в начале 20-го века обычно включали звонок, а отдельные коробки звонков для настольных телефонов сократились к середине века.
Сельские и другие телефоны, которые не были на общей батарее, имели генератор с ручным приводом от магнето для выработки переменного сигнала высокого напряжения, чтобы звонить на звонки других телефонов на линии и оповещать оператора. Некоторые местные фермерские общины, которые не были подключены к основным сетям, установили телефонные линии из колючей проволоки , которые использовали существующую систему полевых ограждений для передачи сигнала.
В 1890-х годах был представлен новый телефон меньшего размера, упакованный в три части. Передатчик стоял на подставке, известной как « подсвечник » из-за своей формы. Когда приемник не использовался, он висел на крюке с переключателем в нем, известном как «рычаг переключения». Предыдущие телефоны требовали от пользователя использования отдельного переключателя для подключения либо голоса, либо звонка. С новым типом пользователь был менее склонен оставлять телефон «снятым с крючка». В телефонах, подключенных к магнитным станциям, звонок, индукционная катушка, батарея и магнето находились в отдельной коробке звонка или « коробке звонка ». [19] В телефонах, подключенных к общим батарейным станциям, коробка звонка устанавливалась под столом или в другом труднодоступном месте, поскольку для нее не требовалась батарея или магнето.
В то время также использовались конструкции люльки, имеющие ручку с прикрепленными приемником и передатчиком, теперь называемую телефонной трубкой , отделенную от основания люльки, в которой размещались рукоятка магнето и другие части. Они были больше, чем «свеча», и более популярны.
Недостатки однопроводной работы, такие как перекрестные помехи и фон от близлежащих проводов переменного тока, уже привели к использованию витых пар и, для междугородних телефонов, четырехпроводных схем . Пользователи в начале 20-го века не совершали междугородние звонки со своих собственных телефонов, а договаривались о встрече и соединялись с помощью телефонного оператора. [20]
То, что оказалось самым популярным и самым долговечным физическим стилем телефона, было представлено в начале 20-го века, включая настольный набор типа 202 компании Bell . Передатчик из углеродных гранул и электромагнитный приемник были объединены в одной литой пластиковой ручке, которая, когда не использовалась, закреплялась в подставке в базовом блоке. Схема цепи модели 202 показывает прямое подключение передатчика к линии, в то время как приемник был индуктивно связан. В конфигурациях с локальной батареей, когда локальная линия была слишком длинной, чтобы обеспечить достаточный ток от коммутатора, передатчик питался от локальной батареи и индуктивно соединялся, в то время как приемник был включен в локальную линию. [21] Трансформатор связи и звонок были установлены в отдельном корпусе, называемом абонентским комплектом. Дисковый переключатель в базе прерывал ток линии, многократно, но очень кратковременно отключая линию от одного до десяти раз для каждой цифры, а рычажный переключатель (в центре принципиальной схемы) отключал линию и батарею передатчика, когда трубка находилась на рычаге.
В 1930-х годах были разработаны телефонные аппараты, которые объединяли звонок и индукционную катушку с настольным аппаратом, устраняя необходимость в отдельном звонке. Дисковый набор, ставший обычным явлением в 1930-х годах во многих областях, позволил обслуживать клиентов по набору номера, но некоторые системы магнето оставались даже в 1960-х годах. После Второй мировой войны телефонные сети быстро расширялись, и были разработаны более эффективные телефонные аппараты, такие как телефон модели 500 в Соединенных Штатах, которые позволили создавать более крупные локальные сети, сосредоточенные вокруг центральных офисов. Прорывной новой технологией стало введение тональной сигнализации с использованием кнопочных телефонов компанией American Telephone & Telegraph Company (AT&T) в 1963 году. [22]
Изобретение транзистора в 1947 году кардинально изменило технологию, используемую в телефонных системах и в сетях дальней связи, в течение следующих нескольких десятилетий. С развитием хранимого программного управления и интегральных схем МОП для электронных коммутационных систем , а также новых технологий передачи, таких как импульсно-кодовая модуляция (ИКМ), телефония постепенно эволюционировала в сторону цифровой телефонии , что улучшило пропускную способность, качество и стоимость сети. [23]
Цифровая сеть с интеграцией услуг (ISDN) была запущена в 1980-х годах, предоставляя предприятиям и потребителям доступ к услугам цифровой телефонии, таким как передача данных, голоса, видео и факсов . [24]
Развитие методов цифровой передачи данных позволило оцифровать голос и передавать его в виде данных в реальном времени через компьютерные сети и Интернет , что привело к появлению области телефонии на основе интернет-протокола (IP), также известной как передача голоса по интернет-протоколу (VoIP). VoIP оказался революционной технологией , которая быстро заменяет традиционную инфраструктуру телефонных сетей. [25]
К январю 2005 года до 10% телефонных абонентов в Японии и Южной Корее перешли на эту цифровую телефонную услугу. В статье Newsweek за январь 2005 года говорилось, что интернет-телефония может стать «следующим большим событием». [26] Эта технология породила новую отрасль, включающую множество VoIP-компаний, которые предлагают услуги потребителям и предприятиям . Сообщаемый мировой рынок VoIP в октябре 2021 года составил 85,2 млрд долларов США с прогнозом в 102,5 млрд долларов США к 2026 году. [27]
IP-телефония использует высокоскоростные интернет-соединения и специализированное оборудование для помещений клиента для передачи телефонных звонков через Интернет или любую современную частную сеть передачи данных. Оборудование клиента может быть аналоговым телефонным адаптером (ATA), который транслирует сигналы обычного аналогового телефона; IP-телефоном , выделенным автономным устройством; или компьютерным программным приложением для телефона , использующим микрофон и гарнитуру персонального компьютера или смартфона. [28]
В то время как традиционные аналоговые телефоны обычно питаются от центрального офиса через телефонную линию, цифровые телефоны требуют местного источника питания. [29] Цифровая служба на базе Интернета также требует специальных положений для предоставления местоположения службы экстренным службам при вызове номера экстренного вызова . [30]
Беспроводной телефон или портативный телефон состоит из базовой станции и одной или нескольких портативных беспроводных трубок . Базовая станция подключается к телефонной линии или предоставляет услуги по передаче голоса по IP (VOIP). Трубка связывается с базовой станцией посредством радиочастотных сигналов. Рабочий диапазон трубки ограничен, обычно в пределах одного здания или на небольшом расстоянии от базовой станции.
Базовые станции включают радиопередатчик, который обеспечивает полнодуплексную, исходящую и входящую связь и речь с помощью телефонных трубок. Базовая станция часто включает микрофон, аудиоусилитель и громкоговоритель, чтобы обеспечить возможность разговоров по громкой связи без использования телефонной трубки. Базовая станция также может иметь цифровую клавиатуру для набора номера и дисплей для идентификатора вызывающего абонента . Кроме того, может быть встроена функция автоответчика. [31]
Беспроводная трубка содержит перезаряжаемую батарею , которую базовая станция перезаряжает, когда трубка находится в своей подставке. Системы с несколькими трубками обычно также имеют дополнительные подставки для зарядки. Беспроводной телефон обычно требует постоянного электропитания для питания базовой станции и зарядных устройств с помощью трансформатора постоянного тока, который подключается к розетке переменного тока. [31]
Мобильный телефон или сотовый телефон или ручной телефон — это ручной телефон, который подключается с помощью радиопередачи к сотовой телефонной сети . Сотовая сеть состоит из сети наземных передающих/приемных станций с антеннами, которые обычно расположены на башнях или на зданиях, и инфраструктуры, подключающейся к наземным телефонным линиям. [32] Аналоговые сотовые сети впервые появились в 1979 году, а первые цифровые сотовые сети появились в начале 1990-х годов. [33]
Мобильные телефоны требуют, чтобы в телефон была вставлена SIM-карта . SIM-карта представляет собой небольшую ПВХ-карту, содержащую небольшую интегральную схему , которая хранит международный номер идентификатора мобильного абонента (IMSI) пользователя и связанный с ним ключ, которые используются для идентификации и аутентификации абонентов в сотовой сети.
Мобильные телефоны обычно оснащены ЖК-дисплеем или OLED- дисплеем, а некоторые типы, такие как смартфоны, имеют сенсорные экраны. С 1990-х годов мобильные телефоны приобрели другие функции, которые не связаны напрямую с их основной функцией как телефонов. К ним относятся текстовые сообщения, календари, будильники, персональные планировщики, камеры, музыкальные проигрыватели, игры и позже, доступ в Интернет и функциональность смартфона . Почти все мобильные телефоны имеют возможность отправлять текстовые сообщения другим пользователям по протоколу SMS (Short Message Service). Протокол службы мультимедийных сообщений (MMS) позволяет пользователям отправлять и получать мультимедийный контент, такой как фотографии, аудиофайлы и видеофайлы. Поскольку их функциональность увеличилась за эти годы, многим типам мобильных телефонов, особенно смартфонам, требуется операционная система для работы. Популярные операционные системы для мобильных телефонов в прошлом включали Symbian , Palm OS , BlackBerry OS и мобильные версии Windows . По состоянию на 2022 год наиболее используемыми операционными системами являются Android от Google и iOS от Apple . [34] [35]
До эпохи смартфонов мобильные телефоны в основном производились компаниями, специализирующимися на телекоммуникационном оборудовании, такими как Nokia , Motorola и Ericsson . С появлением смартфонов производители мобильных телефонов также включили в себя компании потребительской электроники, такие как Apple , Samsung и Xiaomi . [35]
.jpg/1280px-Livraria_do_Senado_(22622160063).jpg)
По состоянию на 2022 год большинство мобильных телефонов являются смартфонами, представляющими собой комбинацию мобильного телефона и персонального вычислительного устройства в одном устройстве. Большинство смартфонов в основном управляются с помощью графического пользовательского интерфейса и сенсорного экрана. Многие телефоны имеют дополнительный голосовой пользовательский интерфейс, такой как Siri на Apple iPhone , который может управлять многими функциями устройства, а также позволяет пользователям использовать голосовые команды для взаимодействия с Интернетом. Обычно буквенно-цифровой ввод текста осуществляется с помощью экранной виртуальной клавиатуры, хотя некоторые смартфоны имеют небольшую физическую клавиатуру. Смартфоны предлагают возможность доступа к интернет-данным через сотовую сеть и через Wi-Fi и обычно позволяют напрямую подключаться к другим устройствам через Bluetooth или проводной интерфейс, такой как разъемы USB или Lightning . Смартфоны, способные запускать приложения , имеют значительно расширенную функциональность по сравнению с предыдущими мобильными телефонами. Имея доступ к Интернету и встроенные камеры, смартфоны сделали видеозвонки легкодоступными через IP-соединения. Смартфоны также имеют доступ к большому количеству веб-сервисов и веб-приложений, что дает им функциональность, схожую с традиционными компьютерами, хотя смартфоны часто ограничены относительно небольшим размером экрана и размером клавиатуры. Обычно смартфоны оснащены такими инструментами, как камеры, медиаплееры, веб-браузеры, почтовые клиенты, интерактивные карты, спутниковая навигация и различные датчики, такие как компас , акселерометры и GPS-приемники . Помимо голосовых вызовов, пользователи смартфонов обычно общаются, используя широкий спектр форматов сообщений, включая SMS, MMS, электронную почту и различные фирменные службы обмена сообщениями, такие как iMessage и различные платформы социальных сетей.
В 2002 году только 10% населения мира пользовались мобильными телефонами , а к 2005 году этот процент вырос до 46%. [36] К концу 2009 года в мире насчитывалось около 6 миллиардов абонентов мобильной и стационарной телефонной связи. Это включало 1,26 миллиарда абонентов стационарной связи и 4,6 миллиарда абонентов мобильной связи. [37]
Спутниковый телефон, или сатфон, — это тип мобильного телефона, который подключается к другим телефонам или телефонной сети по радиоканалу через спутники, вращающиеся вокруг Земли , а не через наземные сотовые станции , как это делают сотовые телефоны . Поэтому они могут работать в большинстве географических точек на поверхности Земли, при условии наличия открытого неба и прямой видимости между телефоном и спутником. В зависимости от архитектуры конкретной системы покрытие может включать всю Землю или только определенные регионы. Спутниковые телефоны предоставляют схожие с наземными мобильными телефонами функциональные возможности; голосовые вызовы , текстовые сообщения и доступ в Интернет с низкой пропускной способностью поддерживаются большинством систем. Преимущество спутникового телефона заключается в том, что его можно использовать в таких регионах, где отсутствуют местные наземные инфраструктуры связи, такие как стационарные и сотовые сети.
Спутниковые телефоны популярны в экспедициях в отдаленные места, на охоте, рыбалке, в морском секторе, гуманитарных миссиях, деловых поездках и при добыче полезных ископаемых в труднодоступных районах, где нет надежной сотовой связи. [38] Спутниковые телефоны редко выходят из строя из-за стихийных бедствий на Земле или действий человека, таких как война, поэтому они зарекомендовали себя как надежные средства связи в чрезвычайных ситуациях, когда местная система связи может быть скомпрометирована. [39]
