电话: 電信設備(電話)

电话(和製漢語:電話,舊譯:德律风,英語:telephone,義大利語:telefono,德語:Telefon)出自希臘語:τῆλε(tēle,意為“遠”)和φωνή(phōnē,意為“聲音”),指一種可以傳送與接收聲音的遠程通信裝置。早在十八世紀欧洲已有「電話」一詞,用來指用線串成的話筒(以線串起杯子)。電話的專利擁有權屬於亚历山大·格拉汉姆·贝尔,貝爾於1876年3月申請電話的專利權,但具体谁是发明人还存在争议。

电话: 发展历史, 基本原理, 運作細節
來自瑞典的1896年電話
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使用按鈕的現代電話
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一款燭台電話

電話的基本元件包括將聲音轉換為信號的麥克風(發射器)及可以將信號還原為聲音的耳機(接收器)。此外,大部份的電話都有鈴或蜂鳴器,可以發出聲音,提醒有人打電話來,也有撥號盤,若要打電話給其他人時可以輸入電話號碼。在1970年代以前的電話是用旋轉式的撥號轉盤英语rotary dial撥號,但AT&T在1963年發表雙音多頻的按鈕式撥號盤,後來撥號轉盤也都被按鈕所取代。。電話的麥克風和耳機大部份會整合成電話聽筒,在打電話時有手拿著,麥克風和耳機分別放在口及耳朵的旁邊。發射器可以將音波轉換為信號,藉由電話線路傳送到受話端,受話端將信號轉換為耳機(或是喇叭)中的聲音。

历史上对电话的改进和发明包括:碳粉话筒、人工交换板、拨号盘、自动电话交换机、程控電話交換機双音多频拨号、语音数字采样等。近年来的新技术包括,ISDNDSL網絡電話類比式行動電話系統數位行動電話等。

这一行业通常分为电话设备制造商和电话网络运营商。在历史上,网络运营商通常都拥有全国性的垄断。近年来,随着全球电信市场的开放和整合以及技术的发展,逐渐出现多家运营商在同一市场竞争的局面。例如,贝尔系统,即AT&T的下属公司曾拥有美国电话市场的80%。1984年,由于美国司法部反垄断诉讼,贝尔系统被迫分割成多个独立的地方贝尔公司。

電話最早只是設計作為簡單的語音通訊使用,但許多現代的電話(特別是行動電話)增加許多額外的功能。例如答錄機、傳送接收文字訊息拍攝及顯示照片或影片、播放音樂及上網,現在移動電話的趨勢是整合移動電話通訊及大部份相關的運算功能,稱為智能手机

发展历史

亞歷山大·格拉漢姆·貝爾一般被认为是電話的發明者。2002年6月11日美國國會的269議案承认了安東尼奧·穆齊的贡献。一些人认为这是承认穆齊才是电话发明人,但这种说法存在争议,因为议案并没有明说“安東尼奧·穆齊就是发明人”。此外約翰·菲利普·雷斯等也有可能是电话发明人。

基本原理

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固網電話的示意圖

傳統的固網電信電話系統,也稱為「普通老式電話服務」(POTS)會將控制線及音頻線放在同様的絕緣雙絞線(圖中的C,下同)上,也就是電話線。信號設備(參考左圖)包括鐘、蜂鳴器、燈光或其他設備(A7)提醒使用者有來電,數字按鈕或是電話撥號轉盤英语rotary dial(A4)可以輸入要打的電話號碼。固網電話服務中最大的開銷就是在電話線路,因此電話會將雙方的通話都由同一對絞線來傳送。絞線減少電磁干擾串扰的效果比單一線或是一對沒有絞的線要好。麥克風接收到的聲音會轉換為電波送出,此信號會比對方說話傳送過來的信號要強,但在侧音中一方講話的訊號不會蓋過對方說話傳來的訊號,因為混合線圈英语hybrid coil(A3)會將送到聽筒的聲音減掉麥克風的聲音。接線盒(B)抑制雷擊及進行阻抗匹配根據電話線的長度,使信息最大。電話也會針對室內線路長度作對應的調整(A8)。電話線上的電壓相對地是負的,以減少伽凡尼腐蝕英语galvanic corrosion。負電壓會吸引正的金屬離子到電線上。

運作細節

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1900年代早期的電話
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1940年代的撥號電話
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2000年代內含微電腦晶片的網路影像電話
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內含轉接總機的電話,常見於企業辦公室

固網電話會包括一個切換開關(A4)及一個警示裝置,多半是蜂鳴器(A7),當電話掛上(on hook)時,開關開路,警示裝置會連接到電話線,其他裝置是在電話未掛上(off hook)時連接到電話線,包括傳送器(麥克風,A2)、接收器(喇叭,A1),以及其他撥號、濾波(A3)及放大用的裝置。

發話方想要打電話時,會將電話聽筒拿起,會藉由一個槓桿使切換開關導通(A4),因此傳送器(麥克風)、接收器(喇叭)及其他音頻相關元件會有電。電話未掛上的電路阻抗較低(小於300歐姆),因此會產生直流電流,送到交換機。交換機偵測到電流,將電話線連接一數位接收電路,並且送出撥號音通知發話方已可以撥號。若是使用現代的按鈕式電話英语Push-button telephone,發話方在按鍵上按受話方電話號碼,透過電路產生給交換機接收的双音多频信號双音多频。若是轉盤式電話英语Rotary dial利用脈衝撥號方式以脈衝表示電話號碼,因此交換機可以收到電話號碼(到2010年止許多交換機仍可以處理脈衝撥號)。若受話方的電話沒有忙線,交換機送出間歇式的電話鈴訊號給受話方(北美及英國是交流75V,德國則是交流60V),提醒受流方有電話打來了。若受話方的電話忙線,交換機送出忙音給發話方,但若受話方有安裝插撥英语call waiting機能,交換機會送出間歇式的告知音,告知有來電。

電話的蜂鳴器(A7)透過一個電容器連接到電話線,因此直流訊號無法通過,只有交流的振鈴訊號才能通過。當電話掛上時不消耗電流(在不考慮電話上的燈或其附加裝置的情形下),但電話線上會持續的有直流電壓。交換機電路(D2)會送交流信號啟動蜂鳴器,告知有來電。在沒有自動交換機的時代,電話會有手搖的电话磁石英语telephone magneto產生振鈴電壓給交換機或線上的其他電話。當固網電話掛上(on hook)時,電話交換機的線路偵測到上面沒有直流電流,因此知知道此電話未使用。當發話方開始打電話時,交換機送出振鈴訊號,當受話方拿起聽筒時,會觸發一個雙重的切換開關,切斷警示裝置,並且導通電話中的音頻裝置,因此會從電話線上抽取電流。確認此電話在使用中。交換機線路會將振鈴訊號切掉,兩台電話都是可使用的,藉由電話線路連線。只要雙方的切換開關都導通(off hook),雙方就可以通話。若任何一方結束通話,將電話聽筒放回電話上,線上直流電流中斷,告知交換機這通電話已結束了。

若通話雙方不是連接同一個交換機,信號會透過交換機之間的中繼鏈接來連接,現在的電信網路中,這部份的連接會用光纖通訊数字多路系统英语Digital Multiplex System進行,相關遠距離的通訊可以透過衛星通訊進行。

大部份的固網電話,其麥克風及喇叭都會放在聽筒中。麥克風(A2)是由電話線供電,會產生其頻率振幅都會依到達隔膜的聲音來變化的調變電子訊號。電流會延電話線傳送到交換機,再送到另一個電話。當信號通過接收器(A3)的声圈英语voice coil時,變化的電流使接收器的隔膜會產生對應的振動,因此可以複製原來發話端的聲音。

除了麥克風及喇叭外,也有其他電路避免麥克風信號及喇叭信號相互干擾,這是藉由混合線圈英语hybrid coil(A3)達到的。電話線上進來的信號會通過電阻(A8)及線圈(A3)通到喇叭(A1),因為電阻及線圈的阻抗比麥克風(A2)要低,因此幾乎所有的進來的信號都會到喇叭,不會到麥克風。

同時電話線上的直流電壓產生了直流電流,會分為電阻-線圈(A8-A3)及麥克風-線圈(A2-A3)兩個路徑,延著麥克風-線圈路徑的直流電流會因聲音轉換為交流電流,只通過線圈(A3)主繞組的上方路徑,主繞組上方路徑的圈數比下方的略小,因此部份的電流會回到喇叭,但主要的會透過電話線送出。

架线工的聽筒英语lineman's handset是專門為測試電話線路而設計的電話機,也可以直接接到架空電纜或是其他基礎設備的元件上。

固定电话系统

固定电话系统通常称为公用电话交换网。在交换机与用户之间通常以铜线连接。近年来,光纤部分地替代铜线。通话所使用的频率范围为0-3.5千赫兹。更高的频率在接入交换局时被滤掉。模拟话音信号进一步被采样量化成为数字信号,以便在数字交换传输网络中传递。

端局是指用户拥有直接连线连接的交换机。用户线是指用户与端局之间的线路。中继线是指连接不同交换机的电路。中继线群是指一组介于同样两个交换机之间的中繼續。

自动电话系统通常使用数字组合来代表和寻址不同的用户,这也就是电话号码。电话号码系统通常会区分本地电话、长途电话和国际电话。拨打本地电话通常可以直接拨本地号码。长途电话则需拨國際冠碼国际电信联盟(ITU) 推荐使用“0”),加国内长途区号和本地号码。国际电话则需拨国际长途字冠(ITU推荐使用“00”)、国际长途区号、国内长途区号和本地号码。美国和加拿大使用“1”作为国内长途字冠,“011”为国际长途字冠。 国际长途区号请参见国际长途电话区号表

大型企业或机构通常会使用专用电话交换机(PBX)。专用交换机使用系统内部的号码,通常也同时占用公用电话号码的某一区段。一些大型公司的内部电话网连接不同的城市甚至不同的国家。

多数PSTN网络在用户和端局之间使用模拟信号传输。 综合业务数字网则是使用数字信号来连接用户和端局的系统。

在电话交换机之间,目前通常使用7号信令系统传输信令


使用情況

到2009年底為止,固定電話已有12.6億的用戶,行動電話已有46億的用戶,總計幾乎60億的電話用戶。

各類型電話和通訊器材

电话系统、组织架构与服务

电话区号、控制电码、程控交换机电话交换中心可视电话电话会议Global Conference Bridge)、集团电话、IP电话热线电话公用电话、市话、长途电话卫星电话、语音电话、海事电话、磁卡电话、举报电话、ADSLISDN网络交换机路由器无线局域网调制解调器短信息传真GPRSCDMACDPD网络电信黄页电话卡、200卡、 201卡、电话充值卡、114、110、112、119、120、122、电话磁卡、电话银行

符號編碼

电话的Unicode字符包括:

  • U+2121 TELEPHONE SIGN
  • U+260E BLACK TELEPHONE
  • U+260F WHITE TELEPHONE
  • U+2706 TELEPHONE LOCATION SIGN
  • U+1F4DE 📞 TELEPHONE RECEIVER

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参考文献

延伸閱讀

外部連結

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