Телефония (/тя /tə-LEF–-ни-ни) – это область технологий, включающая разработку, применение и развертывание “телекоммуникационных” услуг с целью электронной передачи голоса, факса или данных между удаленными 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] Термин также часто используется для обозначения компьютерного оборудования, программного обеспечения и компьютерных сетевых систем, которые выполняют функции, традиционно выполняемые телефонным оборудованием. В данном контексте технология конкретно упоминается как интернет-телефония, или передача голоса по интернет-протоколу (VoIP).
Обзор[редактировать]
Первые телефоны были соединены непосредственно парами. У каждого пользователя был отдельный телефон, подключенный к каждому местоположению, с которым можно было связаться. Это быстро стало неудобным и неуправляемым, когда пользователи хотели общаться более чем с несколькими людьми. Изобретение телефонной станции предоставило решение для установления телефонных соединений с любым другим телефоном, находящимся в эксплуатации в местном регионе. Каждый телефон был подключен к станции сначала одним проводом, позже одной парой проводов, местным контуром. Близлежащие станции в других зонах обслуживания были соединены магистральными линиями, и междугородняя связь могла быть установлена путем ретрансляции вызовов через несколько станций.
Первоначально коммутаторы exchange управлялись вручную обслуживающим персоналом, обычно называемым “оператор коммутатора“. Когда клиент поворачивал ручку на телефоне, это активировало индикатор на панели перед оператором, который в ответ подключал гарнитуру оператора к этому разъему и предлагал услугу. Вызывающий абонент должен был запросить вызываемую сторону по имени, позже по номеру, и оператор подключал один конец цепи к разъему вызываемой стороны, чтобы предупредить их. Если вызываемая станция отвечала, оператор отсоединял гарнитуру и завершал передачу от станции к станции. Междугородние звонки осуществлялись с помощью других операторов в других обменных пунктах сети.
До 1970-х годов большинство телефонов были постоянно подключены к телефонной линии, установленной в помещениях клиентов. Позже переход к установке разъемов, которые заканчивали внутреннюю проводку, позволил просто заменять телефонные аппараты телефонными штекерами и позволил переносить гарнитуру в несколько мест в помещениях, где были установлены разъемы. Внутренняя проводка ко всем гнездам была подсоединена в одном месте к проводному переходу, который соединяет здание с кабелем. Кабели обычно подводят большое количество отводных проводов со всей районной сети доступа к одному проводному центру или телефонной станции. Когда пользователь телефона хочет сделать телефонный звонок, оборудование на станции проверяет набранный телефонный номер и соединяет эту телефонную линию с другой в том же проводном центре или с магистралью, соединяющей удаленную станцию. Большинство станций в мире связаны между собой через систему более крупных систем коммутации, образующих телефонную сеть общего пользования с коммутацией (ТСОП).
Во второй половине 20-го века факс и передача данных стали важными второстепенными приложениями сети, созданной для передачи голосов, а в конце века части сети были модернизированы с помощью ISDN и DSL для улучшения обработки такого трафика.
Сегодня телефония использует цифровую технологию (цифровую телефонию) при предоставлении телефонных услуг и систем. Телефонные звонки могут предоставляться в цифровом виде, но могут быть ограничены случаями, когда “последняя миля” является цифровой, или когда преобразование между цифровыми и аналоговыми сигналами происходит внутри телефона. Это усовершенствование 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 предоставления цифровых услуг на основе пакета интернет-протоколов.[3]
С появлением технологии персональных компьютеров в 1980-х годах, computer telephony integration (CTI) постепенно предоставляла более сложные телефонные услуги, инициируемые и контролируемые компьютером, такие как выполнение и прием голосовых, факсимильных вызовов и передачи данных с помощью служб телефонного справочника и идентификации вызывающего абонента. Интеграция программного обеспечения для телефонии и компьютерных систем является важным достижением в эволюции автоматизации делопроизводства. Термин используется при описании компьютеризированных служб центров обработки вызовов, таких как те, которые направляют ваш телефонный звонок в нужный отдел компании, в которую вы звоните. Также иногда используется для возможности использования вашего персонального компьютера для инициирования телефонных звонков и управления ими (в этом случае вы можете рассматривать свой компьютер как свой личный центр обработки вызовов).[4]
Цифровая телефония[редактировать]
Цифровая телефония – это использование цифровой электроники при эксплуатации и предоставлении телефонных систем и услуг. С конца 20 века цифровая базовая сеть заменила традиционные системы аналоговой передачи и сигнализации, и 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 (ТСОП) постепенно перешла к твердотельной электронике и автоматизации. Вслед за развитием компьютерных электронных коммутационных систем, включающих технологии металл-оксид–полупроводник (MOS) и импульсно–кодовой модуляции (PCM), ТСОП постепенно эволюционировала в направлении оцифровки сигналов и аудиопередач. С тех пор цифровая телефония значительно улучшила пропускную способность, качество и стоимость сети. Оцифровка позволяет передавать широкополосную голосовую связь по одному каналу с улучшенным качеством более широкого аналогового голосового канала.
История[редактировать]
Самые ранние сквозные аналоговые телефонные сети, которые были модифицированы и модернизированы до сетей передачи с системами несущей цифрового сигнала 1 (DS1 / T1), относятся к началу 1960-х годов. Они были разработаны для поддержки базового голосового канала с частотой 3 кГц путем дискретизации аналогового голосового сигнала с ограниченной полосой пропускания и кодирования с использованием импульсно-кодовой модуляции (PCM). Ранние фильтры с кодеком PCM были реализованы в виде пассивных цепей фильтрации резистор–конденсатор–катушка индуктивности, с аналого–цифровым преобразованием (для оцифровки голосов) и цифро-аналоговым преобразованием (для восстановления голосов), выполняемым дискретными устройствами. Ранняя цифровая телефония была непрактична из-за низкой производительности и высокой стоимости ранних фильтров кодеков PCM.[5][6]
Практическая цифровая телекоммуникация стала возможной благодаря изобретению полевого транзистора металл–оксид–полупроводник (MOSFET)[7], что привело к быстрому развитию и широкому внедрению цифровой телефонии PCM.[6] МОП–транзистор был изобретен Мохаммедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Telephone Laboratories в 1959 году, и вскоре после этого была предложена интегральная схема металл–оксид-полупроводник (MOS), но технология MOS изначально была проигнорирована Bell, поскольку они не сочли ее практичной для аналоговых телефонных приложений, прежде чем она была коммерциализирована Fairchild и RCA для цифровой электроники, такой как компьютеры.[8][6] Технология MOS в конечном итоге стала практичной для телефонных приложений с интегральной схемой MOS со смешанным сигналом, которая объединяет аналоговую и цифровую обработку сигналов на одном чипе, разработанном бывшим инженером Bell Дэвидом А. Ходжесом совместно с Полом Р. Греем в Калифорнийском университете в Беркли в начале 1970-х годов.[6] В 1974 году Ходжес и Грей работали с Р.Э. Суаресом над схемотехникой MOS с переключаемым конденсатором (SC), которую они использовали для разработки чипа цифроаналогового преобразователя (DAC), используя МОП-конденсаторы и МОП-транзисторы для преобразования данных.[6] Микросхемы MOS с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и DAC были коммерциализированы к 1974 году.[9]
Схемы MOS SC привели к разработке чипов PCM с кодек-фильтром в конце 1970-х годов.[6][5] Чип PCM-кодек-фильтра с кремниевым затвором CMOS (комплементарная MOS), разработанный Ходжесом и У.К. Блэком в 1980 году,[6] с тех пор стал промышленным 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 очень крупномасштабной интеграции (VLSI) CMOS PCM-кодек-фильтров, широко используемых в электронных системах коммутации для телефонных станций, частных филиалов (PBX) и ключевых телефонных систем (KTS); пользовательских модемов; приложений для передачи данных, таких как цифровые контурные операторы, мультиплексоры , удлинители телефонных контуров, терминалы цифровой сети интегрированных услуг (ISDN), цифровые беспроводные телефоны и цифровые сотовые телефоны; и такие приложения, как оборудование для распознавания речи, голосовое хранилище данных, голосовая почта и цифровые бесконтактные автоответчики.[5] Пропускная способность цифровых телекоммуникационных сетей быстро увеличивается экспоненциально, что подтверждается законом Эдгольма,[10] в значительной степени обусловленным быстрым масштабированием и миниатюризацией технологии MOS.[11][6]
Несжатый цифровой звук в формате PCM с 8-битной глубиной и частотой дискретизации кГц требует скорости передачи данных 64 кбит /с, что было непрактично для ранних цифровых телекоммуникационных сетей с ограниченной пропускной способностью. Решением этой проблемы стало линейное прогнозирующее кодирование (LPC), алгоритм кодирования речи сжатиемданных, который был впервые предложен Фумитадой Итакурой из Университета Нагои и Сюзо 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 переговорам в режиме реального времени по цифровым сетям в 1970-х годах.[12] LPC с тех пор является 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 методов передачи, таких как SONET и оптоволоконная передача, привело к дальнейшему усовершенствованию цифровой передачи. Хотя существовали аналоговые несущие системы, которые мультиплексировали множество аналоговых голосовых каналов на одну среду передачи, цифровая передача позволяла снизить стоимость и мультиплексировать большее количество каналов на среде передачи. Сегодня конечный прибор часто остается аналоговым, но аналоговые сигналы обычно преобразуются в цифровые сигналы в интерфейсе зоны обслуживания (SAI), центральном офисе (CO) или другом пункте агрегирования. Операторы цифрового контура (DLC) и оптоволокно к x еще больше приближают цифровую сеть к помещениям клиентов, низводя аналоговый локальный контур до статуса устаревшего.
IP-телефония[редактировать]
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 в настоящее время включает в себя технологии интернет-сервисов и мобильной связи, включая видеоконференции.
Новые технологии, основанные на концепциях интернет-протокола (IP), часто упоминаются отдельно как телефония с передачей голоса по IP (VoIP), также обычно называемая IP-телефонией или интернет-телефонией. В отличие от традиционных телефонных услуг, услуги IP-телефонии относительно не регулируются правительством. В Соединенных Штатах Федеральная комиссия по связи (FCC) регулирует соединения между телефонами, но заявляет, что они не планируют регулировать соединения между пользователем телефона и поставщиком услуг IP-телефонии.[требуется цитирование]
Специализация цифровой телефонии, телефония по интернет-протоколу (IP), предполагает применение цифровой сетевой технологии, которая была основой для Интернета, для создания, передачи и приема сеансов телекоммуникаций по компьютерным сетям. Интернет-телефония широко известна как протокол передачи голоса по Интернету (VoIP), отражающий принцип, но на него ссылаются со многими другими терминами. VoIP зарекомендовала себя как прорывная технология, 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 цифровую телефонную связь. В статье в Newsweek за январь 2005 года высказывалось предположение, что интернет-телефония может стать “следующей большой вещью”.[15] По состоянию на 2006 год многие VoIP-компании предлагают услуги потребителям и предприятиям.[требуется обновление]
IP-телефония использует подключение к Интернету и аппаратные IP-телефоны, аналоговые телефонные адаптеры или компьютерные приложения для программного телефона для передачи разговоров, закодированных в виде пакетов данных. В дополнение к замене обычной телефонной службы (POTS), услуги IP-телефонии конкурируют с услугами мобильной связи, предлагая бесплатные или более дешевые соединения через точки доступа через Wi-Fi. VoIP также используется в частных сетях, которые могут иметь или не иметь подключение к глобальной телефонной сети.
Стационарные телефонные линии на 100 жителей 1997-2007
Исследование социального воздействия[редактировать]
Прямое общение от человека к человеку включает невербальные сигналы, выраженные в мимике и другой артикуляции тела, которые не могут быть переданы при традиционной голосовой телефонии. Видеотелефония в разной степени восстанавливает такие взаимодействия. Теория сигналов социального контекста – это модель для измерения успешности различных типов коммуникации в поддержании невербальных сигналов, присутствующих при взаимодействии лицом к лицу. В исследовании рассматривается множество различных сигналов, таких как физический контекст, различные выражения лица, движения тела, тон голоса, прикосновения и запахи.
При использовании телефона теряются различные коммуникационные сигналы. Общающиеся стороны не способны идентифицировать движения тела, им не хватает осязания и обоняния. Хотя эта сниженная способность распознавать социальные сигналы хорошо известна, Визенфельд, Рагурам и Гаруд указывают, что этот тип связи имеет ценность и эффективность для решения различных задач.[16]Они исследуют рабочие места, на которых различные виды общения, такие как телефон, более полезны, чем взаимодействие лицом к лицу.
Распространение связи на услуги мобильной телефонной связи создало иной фильтр социальных сигналов, чем стационарный телефон. Использование мгновенных сообщений, таких как текстовые сообщения, на мобильных телефонах создало чувство общности.[17] В социальной конструкции мобильной телефонии предполагается, что каждый телефонный звонок и текстовое сообщение – это нечто большее, чем попытка поговорить. Вместо этого это жест, который поддерживает социальную связь между семьей и друзьями. Несмотря на потерю определенных социальных сигналов с помощью телефонов, мобильные телефоны приносят новые формы выражения различных сигналов, которые понятны разным аудиториям. Новые языковые дополнения пытаются компенсировать врожденный недостаток нефизического взаимодействия.
Другой социальной теорией, поддерживаемой посредством телефонии, является теория зависимости от СМИ. Эта теория приходит к выводу, что люди используют медиа или ресурс для достижения определенных целей. Эта теория утверждает, что существует связь между средствами массовой информации, аудиторией и большой социальной системой.[18] Телефоны, в зависимости от конкретного человека, помогают достичь определенных целей, таких как доступ к информации, поддержание контакта с другими, быстрая передача сообщений, развлечения и т.д.