Телефония - Telephony

Телефонии ( / т ə л ɛ е ə п я / tə- ЛЭФ -ə урожденный ) является полем технологии включая разработку, применение и развертывание телекоммуникационных услуг с целью электронной передачи голоса, факс, данные или , между дальними сторонами. История телефонии неразрывно связана с изобретением и развитием телефона .

Телефония обычно называется построением или эксплуатацией телефонов и телефонных систем, а также системой телекоммуникаций, в которой телефонное оборудование используется для передачи речи или другого звука между точками с использованием проводов или без них. 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 технология конкретно упоминается как Интернет-телефония или передача голоса по Интернет-протоколу (VoIP).

Обзор

Первые телефоны подключались напрямую попарно. У каждого пользователя был отдельный телефон, подключенный к каждой точке доступа. Это быстро стало неудобным и неуправляемым, когда пользователи хотели общаться с более чем несколькими людьми. Изобретение телефонной станции предоставило решение для установления телефонных соединений с любым другим телефоном, обслуживаемым в данной местности. Каждый телефон был подключен к АТС сначала одним проводом, затем одной парой проводов, местной шлейфом . Ближайшие АТС в других зонах обслуживания были подключены к магистральным линиям , и междугородная связь могла быть установлена ​​путем ретрансляции вызовов через несколько АТС.

Первоначально телефонные коммутаторы управлялись вручную оператором, обычно называемым « оператором коммутатора ». Когда клиент поворачивал ручку телефона, он активировал индикатор на доске перед оператором, который в ответ вставлял гарнитуру оператора в это гнездо и предлагал обслуживание. Вызывающий должен был запросить вызываемую сторону по имени, а затем по номеру, и оператор подключил один конец цепи к разъему вызываемой стороны, чтобы предупредить их. Если вызываемая станция ответила, оператор отключил гарнитуру и завершил цикл между станциями. Междугородные звонки производились с привлечением других операторов на других обменных пунктах сети.

До 1970-х годов большинство телефонов было постоянно подключено к телефонной линии, установленной в помещениях клиентов. Позже преобразование в установку разъемов, завершающих внутреннюю проводку, позволило просто заменить телефонные аппараты на телефонные розетки и сделать возможным перенос набора в несколько мест в помещении, где были установлены розетки. Внутренняя проводка ко всем гнездам была подключена в одном месте к кабельной розетке, соединяющей здание с кабелем. Кабели обычно подводят большое количество ответвительных проводов со всей районной сети доступа к одному центру проводов или телефонной станции. Когда телефонный пользователь хочет позвонить по телефону , оборудование на АТС проверяет набранный телефонный номер и подключает эту телефонную линию к другой в том же центре проводной связи или к магистрали удаленной АТС. Большинство телефонных станций в мире связаны между собой через систему более крупных коммутационных систем, 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 использованием 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 виде, но могут быть ограничены случаями, когда последняя миля является цифровой или когда преобразование между цифровыми и аналоговыми сигналами происходит внутри телефона. Благодаря этому усовершенствованию удалось 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. Позже эта услуга стала менее важной из-за возможности предоставлять цифровые услуги на основе протокола IP .

С появлением технологий персональных компьютеров в 1980-х годах интеграция компьютерной телефонии (CTI) постепенно предоставляла более сложные услуги телефонии, инициируемые и контролируемые компьютером, такие как выполнение и прием голосовых, факсимильных и информационных вызовов с помощью телефонных справочных служб и вызывающих абонентов. идентификация . Интеграция программного обеспечения телефонии и компьютерных систем - важный шаг в развитии автоматизации делопроизводства. Этот термин используется для описания компьютеризированных услуг центров обработки вызовов, например тех, которые направляют ваш телефонный звонок в нужный отдел компании, в которую вы звоните. Он также иногда используется для возможности использовать ваш персональный компьютер для инициирования и управления телефонными звонками (в этом случае вы можете думать о своем компьютере как о своем персональном центре обработки вызовов). CTI не является новой концепцией и использовалась в прошлом в крупных телефонных сетях, но только специализированные центры обработки вызовов могут оправдать затраты на установку необходимого оборудования. Поставщики первичных телефонных услуг предлагают такие информационные услуги, как автоматическая идентификация номера , которая представляет собой архитектуру телефонных услуг, которая отделяет услуги CTI от коммутации вызовов и упрощает добавление новых услуг. Служба идентификации набранного номера (DNIS) в масштабе достаточно широкая, чтобы ее можно было реализовать, чтобы принести реальную пользу бизнесу или бытовому телефону. Новое поколение приложений ( промежуточное программное обеспечение ) разрабатывается в результате стандартизации и доступности недорогих каналов компьютерной телефонии.

Цифровая телефония

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, и большая часть сети доступа также была оцифрована.

Начиная с развития 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 на твердотельную электронику и автоматизацию . После разработки компьютера основанное электронных систем коммутации , включающие металл-оксид-полупроводник (МОП) и импульсно-кодовой модуляции (PCM) технологий, PSTN постепенно эволюционировал в сторону оцифровки сигналов и передачи аудиосигнала . С тех пор цифровая телефония значительно повысила пропускную способность, качество и стоимость сети. Оцифровка позволяет передавать широкополосный голос на том же канале с улучшенным качеством более широкого аналогового голосового канала.

История

Первые сквозные аналоговые телефонные сети, которые нужно было модифицировать и модернизировать до сетей передачи с системами передачи цифрового сигнала 1 (DS1 / T1), относятся к началу 1960-х годов. Они были разработаны для поддержки основного речевого канала 3 кГц путем дискретизации аналогового речевого сигнала с ограниченной полосой пропускания и кодирования с использованием импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Ранний кодек PCM - фильтры были реализованы в виде цепей пассивного резистора - конденсатора - индуктора , с аналого-цифровым преобразованием (для оцифровки голосов) и цифро-аналоговым преобразованием (для восстановления голосов), выполняемым дискретными устройствами . Ранняя цифровая телефония была непрактичной из-за низкой производительности и высокой стоимости ранних кодеков-фильтров PCM.

Практическая цифровая связь стала возможной благодаря изобретению полевого транзистора металл-оксид-полупроводник (MOSFET), что привело к быстрому развитию и широкому распространению цифровой телефонии с ИКМ. МОП-транзистор был изобретен Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Telephone Laboratories в 1959 году, и вскоре после этого был предложен кристалл интегральной схемы (IC) металл-оксид-полупроводник (MOS) , но первоначально технология MOS была проигнорирована Bell, потому что они не было практичным для аналоговых телефонных приложений, прежде чем он был коммерциализирован Fairchild и RCA для цифровой электроники, такой как компьютеры . Технология MOS в конечном итоге стала практичной для телефонных приложений с интегральной схемой MOS смешанного сигнала , которая объединяет аналоговую и цифровую обработку сигналов на одном кристалле, разработанной бывшим инженером Bell Дэвидом А. Ходжесом и Полом Р. Греем в Калифорнийском университете в Беркли в начале 1970-х годов. . В 1974 году Ходжес и Грей вместе с Р. Э. Суарес разработали технологию схемы МОП- переключаемых конденсаторов (SC), которую они использовали для разработки микросхемы цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) с использованием МОП-конденсаторов и переключателей MOSFET для преобразования данных. MOS аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и микросхемы ЦАП были коммерциализированы к 1974 году.

Схемы MOS SC привели к разработке микросхем кодека-фильтра PCM в конце 1970-х годов. В кремниевом затворе КМОП (комплементарный МОП) PCM кодек-фильтр чип, разработанный Hodges и WC Black в 1980 году, с тех пор промышленный стандарт для цифровой телефонии. К 1990-м годам телекоммуникационные сети, такие как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN), были в значительной степени оцифрованы с помощью фильтров-кодеков CMOS PCM с очень крупномасштабной интеграцией (VLSI), широко используемых в системах электронной коммутации для телефонных станций , частных телефонных станций ( АТС) и ключевые телефонные системы (КТС); пользовательские модемы ; приложения для передачи данных, такие как несущие цифровой петли , мультиплексоры с усилением пары , расширители телефонных петель , терминалы цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN), цифровые беспроводные телефоны и цифровые сотовые телефоны ; и такие приложения, как оборудование для распознавания речи , хранилище голосовых данных , голосовая почта и цифровые безленточные автоответчики . Пропускная способность цифровых телекоммуникационных сетей быстро растет с экспоненциальной скоростью, как это наблюдается в соответствии с законом Эдхольма , в основном за счет быстрого масштабирования и миниатюризации технологии MOS.

Для несжатого цифрового звука PCM с 8-битной глубиной и частотой дискретизации 8 кГц требуется битовая скорость 64 кбит / с , что было непрактично для ранних цифровых телекоммуникационных сетей с ограниченной пропускной способностью сети . Решением этой проблемы стало линейное прогнозирующее кодирование (LPC), алгоритм сжатия данных речевого кодирования , который был впервые предложен Фумитадой Итакурой из Университета Нагоя и Сюдзо Сайто из Nippon Telegraph and Telephone (NTT) в 1966 году. LPC был способен к сжатию аудиоданных. до 2,4 кбит / с, что привело к первым успешным разговорам в реальном времени по цифровым сетям в 1970-х годах. LPC с тех пор стал наиболее широко используемым методом кодирования речи. 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.      

Развитие таких методов передачи, как SONET и волоконно-оптическая передача, способствовало дальнейшему развитию цифровой передачи. Хотя существовали системы аналоговой несущей, которые мультиплексировали несколько аналоговых голосовых каналов в одну среду передачи, цифровая передача позволяла снизить стоимость и мультиплексировать больше каналов в среде передачи. Сегодня конечный прибор часто остается аналоговым, но аналоговые сигналы обычно преобразуются в цифровые сигналы в интерфейсе обслуживающей зоны (SAI), в центральном офисе (CO) или в другой точке агрегации. Носители цифровых шлейфов (DLC) и оптоволокно к x делают цифровую сеть еще ближе к помещению клиента, переводя аналоговую локальную шлейф в унаследованный статус.

Вехи развития цифровой телефонии

IP телефония

Коммерческий IP-телефон с клавиатурой, клавишами управления и функциями экрана для выполнения настройки и пользовательских функций.

Область технологий, доступных для телефонии, расширилась с появлением новых коммуникационных технологий. Телефония теперь включает в себя технологии интернет-услуг и мобильной связи, в том числе видеоконференцсвязь.

Новые технологии, основанные на концепциях Интернет-протокола (IP), часто называют отдельно телефонией передачи голоса по IP (VoIP), также обычно называемой 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.

Специализация цифровой телефонии, телефония по протоколу Интернет (IP), включает применение цифровых сетевых технологий, которые были основой Интернета для создания, передачи и приема сеансов связи по компьютерным сетям . Интернет-телефония широко известна как передача голоса по Интернет-протоколу (VoIP), что отражает этот принцип, но при этом упоминается со многими другими терминами. VoIP оказалась революционной технологией, которая быстро заменяет традиционные технологии телефонной инфраструктуры. По состоянию на январь 2005 г. до 10% телефонных абонентов в Японии и Южной Корее перешли на эту услугу цифровой телефонной связи. В статье Newsweek, опубликованной в январе 2005 года, говорилось, что Интернет-телефония может стать «следующим большим достижением». По состоянию на 2006 год многие компании VoIP предлагают услуги потребителям и предприятиям .

IP-телефония использует подключение к Интернету и аппаратные IP-телефоны , аналоговые телефонные адаптеры или компьютерные приложения софтфонов для передачи разговоров, закодированных в виде пакетов данных . Помимо замены простой старой телефонной связи (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 соединение с глобальной телефонной сетью.

Количество фиксированных телефонных линий на 100 жителей 1997–2007 гг.

Исследование социального воздействия

Прямое общение между людьми включает невербальные сигналы, выраженные в лицевой и другой артикуляции тела, которые не могут быть переданы в традиционной голосовой телефонии. Видеотелефония восстанавливает такие взаимодействия в различной степени. Теория сигналов социального контекста - это модель для измерения успеха различных типов коммуникации в поддержании невербальных сигналов, присутствующих при личном общении. В исследовании изучается множество различных сигналов, таких как физический контекст, различные выражения лица, движения тела, тон голоса, прикосновение и запах.

При использовании телефона теряются различные сигналы связи. Общающиеся стороны не могут распознать движения тела, им не хватает прикосновений и запахов. Хотя эта ограниченная способность распознавать социальные сигналы хорошо известна, Визенфельд, Рагурам и Гаруд отмечают, что тип общения имеет ценность и эффективность для решения различных задач. Они исследуют рабочие места, на которых различные типы общения, например, телефон, более полезны, чем личное общение.

Расширение связи для мобильной телефонной связи создало другой фильтр социальных реплик , чем Стационарный телефон. Использование мгновенных сообщений, таких как текстовые сообщения , на мобильных телефонах создало чувство общности. В «Социальном конструировании мобильной телефонии» предполагается, что каждый телефонный звонок и текстовое сообщение - это больше, 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 приносят новые формы выражения различных сигналов, понятные разным аудиториям. Новые языковые добавки пытаются компенсировать неотъемлемое отсутствие нефизического взаимодействия.

Другая социальная теория, поддерживаемая посредством телефонии, - это теория зависимости от средств массовой информации. Эта теория заключает, что люди используют средства массовой информации или ресурсы для достижения определенных целей. Эта теория утверждает, что существует связь между СМИ, аудиторией и большой социальной системой. Телефоны, в зависимости от человека, помогают достичь определенных целей, таких как доступ к информации, поддержание связи с другими людьми, отправка быстрой связи, развлечения и т. Д.

Смотрите также

использованная литература