ระบบโทรศัพท์

รูปแสดงระบบโทรศัพท์พื้นฐาน

ระบบโทรศัพท์ (อังกฤษ: telephony) เป็นสาขาหนึ่งของเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนา, การนำไปประยุกต์ใช้งาน, การใช้งานบริการโทรคมนาคมสำหรับการส่งผ่านแบบอิเล็กทรอนิกส์ของเสียง, โทรสาร และข้อมูลระหว่างบุคคลที่อยู่ห่างไกล. ประวัติศาสตร์ของระบบโทรศัพท์มีการเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการประดิษฐ์และการพัฒนาของเครื่องโทรศัพท์

ระบบโทรศัพท์ปกติจะถูกอ้างถึงว่าเป็นการสร้างหรือการใช้งานของเครื่องโทรศัพท์ และระบบเครื่องโทรศัพท์ก็เป็นระบบหนึ่งของการสื่อสารโทรคมนาคม ในที่ซึ่ง อุปกรณ์ที่เกียวกับเครื่องโทรศัพท์ถูกใช้งานในการส่งคำพูดหรือเสียงอื่นๆระหว่างจุดหลายจุด, แบบที่มีการใช้สายหรือไม่มีการใช้สาย. คำนี้ก็มักจะหมายถึงฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์, ซอฟต์แวร์และระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ที่ทำหน้าที่ที่โดยทั่วไปทำโดยอุปกรณ์โทรศัพท์ ในบริบทนี้ เทคโนโลยีจะใช้เรียกโดยเฉพาะเจาะจงว่าเป็น โทรศัพท์อินเทอร์เน็ต หรือ Voice over Internet Protocol ( VoIP)

สรุปภาพรวม

เครื่องโทรศัพท์ในตอนแรกถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกันโดยตรงเป็นคู่ๆ ผู้ใช้แต่ละคนจะมีสายโทรศัพท์แยกไปยังสถานที่ต่างๆที่เขาต้องการที่จะโทรไปถึง วิธีนี้กลายเป็นวิธีที่ไม่สะดวกเมื่อมีคนต้องการที่จะสื่อสารกับคนอื่นๆอีกมากมายโดยใช้โทรศัพท์ ดังนั้นชุมสายโทรศัพท์จึงถูกคิดค้นขึ้น เครื่องโทรศัพท์แต่ละเครื่องก็จะถูกเชื่อมต่อกับคนอื่นๆในท้องถิ่น ทำให้เกิดการ ประดิษฐ์ local loop และการเรียกเข้าโทรศัพท์ ในไม่ช้า ชุมสายต่างๆที่อยู่ใกล้เคียงกันถูก เชื่อมต่อกันด้วย trunk lines (คือกลุ่มของเคเบิลหลายคู่สาย อาจมัดอยู่รวมกันในเคเบิลใหญ่เส้นเดียวกัน)และการใช้ทางไกลในที่สุด

ในสมัยใหม่(ดูภาพประกอบ) เครื่องโทรศัพท์ส่วนใหญ่จะเสียบเข้ากับแจ็คโทรศัพท์ แจ็คจะเชื่อมต่อกับ drop wire ด้วยสายภายใน, drop wire จะเชื่อมต่อระหว่างอาคารกับสายเคเบิลภายนอก. สายเคเบิล ภายนอกปลายด้านหนึ่งจะต่อเข้ากับ drop wire จำนวนมากจากทั่วทุกพื้นที่บริการ ปลายอีกด้านหนึ่งต่อเข้าไปที่ชุมสายโทรศัพท์ท้องถิ่น เมื่อผู้ใช้เครื่องโทรศัพท์ต้องการที่จะโทรออก, อุปกรณ์ที่ชุมสายจะตรวจสอบหมายเลขโทรศัพท์ที่โทรออก และเชื่อมต่อสายโทรศัพท์ไปยังอีก เครื่องที่อยู่ในชุมสายเดียวกัน หรือไปยัง trunk ที่ไปชุมสายอื่น ชุมสายส่วนใหญ่ในโลกมีการเชื่อมต่อถึงกันทำรูปแบบเป็นเครือข่ายชุมสายโทรศัพท์สาธารณะ (อังกฤษ: public switched telephone network) หรือ PSTN ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 ชุมสายเกือบทั้งหมดทำงานแบบ stored program control หรือ SPC

หลังจากช่วงกลางของศตวรรษที่ 20, โทรสารและข้อมูลกลายเป็นผู้ใช้ที่สำคัญอันดับสองของเครือข่ายที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อขนส่งเสียงและ ในช่วงปลายศตวรรษ บางส่วนของเครือข่ายได้รับการอัพเกรดด้วย ISDN และ DSL เพื่อปรับปรุงการจัดการการจราจรดังกล่าว

ปัจจุบัน เครื่องโทรศัพท์ถูกทำให้อยู่ในรูปแบบดิจิทัล และถูกผนวกเข้าอยู่ในระบบโทรศัพท์แบบดิจิทัล นั่นคือมีการใช้เทคโนโลยีดิจิทัลเพื่อให้บริการโทรศัพท์นั่นเอง การใช้โทรศัพท์สามารถทำได้แบบดิจิทัล แต่จะจำกัดเฉพาะในกรณีที่ไมล์สุดท้ายเป็นแบบดิจิทัล หรือในที่จะมีการแปลงระหว่างสัญญาณดิจิตอลและอนาล็อกเกิดขึ้นภายในเครื่องโทรศัพท์ ความก้าวหน้านี้ ได้ลดค่าใช้จ่ายในการสื่อสารและเพิ่มคุณภาพของบริการเสียง สิ่งนี้ถูกพบว่าเป็นประโยชน์ในการให้บริการเครือข่ายใหม่ที่เรียกว่า integrated Switched Digital Network หรือ ISDN ที่มีการถ่ายโอนข้อมูลได้อย่างรวดเร็วผ่านสายโทรศัพท์

อีกแนวคิดหนึ่งที่สำคัญที่คือการผนวกระบบโทรศัพท์เข้ากับการใช้คอมพิวเตอร์ หรือ CTI เพื่อใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ควบคุมการทำงานของโทรศัพท์ เช่น การส่งและรับเสียง, โทรสารและข้อมูลการโทรด้วยบริการสมุดโทรศัพท์และแสดงเบอร์ที่โทรเข้า การนำซอฟแวร์ทางโทรศัพท์และระบบคอมพิวเตอร์มาใช้งานร่วมกันเป็นการพัฒนาที่สำคัญในวิวัฒนาการของสำนักงานอัตโนมัติ คำที่ใช้ในการอธิบายบริการคอมพิวเตอร์ของศูนย์บริการ เช่นผู้ที่ต่อโทรศัพท์ของคุณตรงไปยังแผนกธุรกิจที่คุณต้องการติดต่อด้วย นอกจากนี้บางครั้งยังใช้เพื่ออธิบายความสามารถในการใช้คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลของคุณเพื่อโทรออกและจัดการการใช้โทรศัพท์ (เหมือนกับว่า คุณสามารถใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ของคุณเป็นศูนย์บริการข้อมูลส่วนบุคคลของคุณ). Computer Telephony Integration หรือ CTI ไม่ได้เป็นแนวคิดใหม่และถูก ใช้ในอดีตในเครือข่ายโทรศัพท์ที่มีขนาดใหญ่ แต่ได้ทุ่มเทเฉพาะศูนย์บริการที่แสดงให้เห็นว่าคุ้มกับค่าใช้จ่ายในการติดตั้งอุปกรณ์ที่จำเป็น ผู้ให้บริการโทรศัพท์หลักจะนำเสนอบริการข้อมูลเช่น การระบุเบอร์โทรให้โดยอัตโนมัติ ซึ่งเป็นสถาปัตยกรรมบริการโทรศัพท์ที่แยกบริการ CTI ออกจากการโทรและจะทำให้ง่ายต่อการเพิ่มบริการใหม่. บริการแจ้งเบอร์โทรออก (อังกฤษ: Dialed Number Identification Service) หรือ DNIS ในระดับที่กว้างพอสำหรับการดำเนินงาน ที่จะนำมูลค่าที่แท้จริงให้กับปริมาณการใช้โทรศัพท์ของธุรกิจหรือที่อยู่อาศัย แอปพลิเคชันยุคใหม่ (middleware) ได้ถูกพัฒนาขึ้นเป็นผลมาจากความเป็นมาตรฐานและความพร้อมใช้งานของการเชื่อมต่อระบบโทรศัพท์และคอมพิวเตอร์ด้วยค่าใช้จ่ายที่ต่ำ

ความคืบหน้าล่าสุด

ขอบเขตของระบบโทรศัพท์ได้ขยายออกไปพร้อมกับการถือกำเนิดของเทคโนโลยีการสื่อสารใหม่ๆที่แตกต่างกัน ในความหมายกว้างๆ กิจการโทรศัพท์รวมถึงการสื่อสารทางโทรศัพท์ การ โทรผ่านอินเทอร์เน็ต การสื่อสารเคลื่อนที่ การส่งแฟกซ์ , ไปรษณีย์เสียง(อังกฤษ: voicemail) และ การประชุมทางวิดีโอ. ความคิดเริ่มต้นของโทรศัพท์เปลี่ยนเป็น POTS , ( ตัวย่อสำหรับ "plain old telephone service") ในทางเทคนิคเรียกว่า PSTN (Public-switched telephone network)

ระบบนี้กำลังถูกท้าทายอย่างรุนแรงโดย, และจะต้องยอมทำตาม, เทคโนโลยี Voice over IP (VoIP) ซึ่งปกติจะเรียกว่า โทรศัพท์ IP หรือ โทรศัพท์ผ่านอินเทอร์เน็ต. โทรศัพท์ IP เป็นรูปแบบที่ทันสมัย​​ของระบบโทรศัพท์ที่ใช้โพรโทคอล TCP/IP ที่นิยมใช้ในอินเทอร์เน็ตเพื่อส่งข้อมูลเสียงในรูปแบบดิจิทัล นอกจากนี้ยังแตกต่างจากบริการโทรศัพท์แบบดั้งเดิม, บริการโทรศัพท์ IP ไม่ถูก regulated โดยรัฐบาล ในสหรัฐฯ Federal Communications Commission (FCC ) ควบคุมการเชื่อมต่อ ระหว่างเครื่องโทรศัพท์ไปยังเครื่องโทรศัพท์ แต่กล่าวว่าพวกเขาไม่ได้วางแผนที่จะควบคุมการเชื่อมต่อระหว่างผู้ใช้โทรศัพท์และผู้ให้บริการโทรศัพท์ IP. การใช้อินเทอร์เน็ต สัญญาณจะเดินทางเป็นแพ็กเกตของข้อมูลบนเส้นทางที่ใช้ร่วมกัน หลีกเลี่ยงการคิดค่าผ่านทางจาก PSTN ความท้าทายในระบบ IP Telephony คือการส่งมอบแพ็กเกตของเสียง, ของโทรสารหรือของ วิดีโอที่เชื่อถือได้ให้กับผู้ใช้. โทรศัพท์ IP จำนวนมากมุ่งเน้นไปที่ความท้าทายดังกล่าว

ระบบโทรศัพท์ดิจิทัล

โทรศัพท์ระบบดิจิทัลได้ถูกปรับปรุงให้มีความสามารถในการทำงาน, มีคุณภาพและค่าใช้จ่ายของเครือข่ายดีขึ้นอย่างมาก เครือข่ายโทรศัพท์แอนะล็อกแบบ end- to-end มีการแก้ไขครั้งแรกในช่วงต้นทศวรรษที่ 1960 โดยการอัพเกรดเครือข่ายการส่งด้วยระบบขนส่งสัญญาณดิจิทัล 1 (DS1/T1) ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อสนับสนุนช่องเสียงขั้นพื้นฐาน 3 กิโลเฮิร์ทซ์ โดย การสุ่มตัวอย่างสัญญาณเสียงแอนะล็อกที่จำกัดแบนด์วิธและการเข้ารหัสโดยการใช้ Pulse-coded Modulation (PCM) ในขณะที่การแปลงให้เป็นดิจิทัลช่วยให้ได้เสียง wideband ในช่องความถี่เดียวกัน, คุณภาพที่ถูกปรับปรุงให้ดีขึ้นของช่องเสียงแอนะล็อกที่กว้างขึ้นไม่พบตลาดขนาดใหญ่ใน PSTN

ต่อมา วิธีการส่งเช่น SONET (Synchronous optical networking) เป็นการส่งผ่านใยแก้วนำแสงที่ทำให้การส่งผ่านดิจิทัลก้าวหน้ายิ่งขึ้นไปอีก แม้ว่าระบบการขนส่งแบบแอนะล็อกที่มีอยู่จะ multiplex ช่องความถี่เสียงแบบแอนะล็อกหลายช่องให้อยู่บนสื่อกลางการส่งเพียงตัวเดียวก็ตาม, การส่งดิจิทัลทำให้ค่าใช้จ่ายลดลงและได้ช่องทางที่ถูก multiplexed บนสื่อกลางการส่งมากขึ้น วันนี้ อุปกรณ์ปลายทางมักจะยังคงเป็นแอนะล็อก แต่สัญญาณอนาล็อกโดยทั่วไปจะถูกแปลงให้เป็นสัญญาณดิจิตอล ณ พื้นที่ให้บริการอินเตอร์เฟซ (อังกฤษ: serving area interface หรือ SAI), หรือที่สำนักงานกลาง (อังกฤษ: central office หรือ CO) หรือที่ชุมสาย หรือที่จุดรวมสัญญาณอื่น ๆ อุปกรณ์ Digital loop carriers (DLC) เป็นเครือข่ายดิจิตอลที่ถูกวางใกล้ชิดกับสถานที่ของลูกค้ามากกว่าที่เคย, ผลักไส local loop แบบแอนะล็อกให้กลายเป็นตำนานไปเลย

เหตุการณ์สำคัญสำหรับโทรศัพท์ดิจิตอล

• การทดลองยุคแรกๆกับ pulse code modulation ในระบบโทรศัพท์
• มาตรฐาน 8-bit, 8 kHz ได้รับการพัฒนา, ทฤษฎีของ Nyquist และมาตรฐานแบนด์วิดธ์ ขนาด 3.5KHz ของระบบโทรศัพท์
• Digital Signal 0 (DS0) ฐานะที่เป็นรากฐานของมาตรฐาน bitstream ของโทรศัพท์ดิจิทัล
• non-linear quantization: กฎของ A เทียบกับ กฎของ μ, และการแลกเปลี่ยนการเข้ารหัสระหว่างสองกฏ
• อัตราความผิดพลาดของบิตและความสามารถในความฉลาด
• ระบบโทรศัพท์ดิจิทัลถูกนำมาบริการเป็นครั้งแรก
• ระบบ T-carrierของสหรัฐ และระบบ E-carrier ของยุโรปถูกพัฒนาในการขนส่งระบบโทรศัพท์ดิจิตอล
• การแนะนำของ space-time switching ในระบบดิจิตอลอิเล็กทรอนิกส์สวืตชิ่งอย่างสมบูรณ์
• การเปลี่ยนจากการส่งอาณัติสัญญาณด้วยเสียง ให้เป็นการส่งอาณัติสัญญาณด้วยดิจิตอลสำหรับ trunks
• การส่งอาณัติสัญญาณแบบ in-band เมื่อเทียบกับการส่งอาณัติสัญญาณแบบ out-of-band
• ปัญหาของ bit-robbing
• การพัฒนาของ SS7
• การเกิดขึ้นของเครือข่ายใยแก้วนำแสงที่ช่วยให้มีความน่าเชื่อถือและความสามารถในการโทรมากขึ้น
• เปลี่ยนจากการส่งแบบ Plesiochronous ไปเป็นระบบซิงโครนัส เช่น SONET/SDH
• เครือข่ายวงแหวนแสงรักษาตนเองเพิ่มความน่าเชื่อถือมากขึ้น
• ระบบดิจิตอล/แสง ปฏิวัติเครือข่ายทางไกลระหว่างประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสายเคเบิลใต้ทะเล
• ชุมสายโทรศัพท์ดิจิตอลกำจัดชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวทำให้อุปกรณ์สวิตชิ่งมีขนาดเล็กลงและน่าเชื่อถือมากขึ้น
• การแยกฟังก์ชันของการสวิตชิ่ง และ concentrator
• กระจายการติดตั้งระบบดิจิทัลทั่ว PSTN
• การให้บริการเครือข่ายอัจฉริยะ
• การเข้ารหัสเสียงและการบีบอัดดิจิตอล
• การบีบอัดเสียงพูดบน trunks ดิจิตอลระหว่างประเทศ
• การเจาะโทรศัพท์(คล้ายดักฟัง)ในสภาพแวดล้อมดิจิตอล
• การแนะนำของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ดิจิตอล กรรมวิธีการบีบอัดเป็นพิเศษสำหรับอัตราความผิดพลาดบิตสูง
• การบรรจบดิจิตอลโดยตรงให้กับลูกค้า ผ่านทาง ISDN ได้แก่ PRI catches on , BRI ส่วนใหญ่ไม่ได้, ยกเว้นในประเทศเยอรมนี
• ผลกระทบของระบบโทรศัพท์ดิจิตอลและการบรรจบดิจิตอลที่ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต, ต่อประสิทธิภาพการทำงานของโมเด็ม
• Voice over IP เป็นกลยุทธ์ของผู้ขนส่ง
• การเกิดขึ้นของ ADSL นำไปสู่ Voice over IP ที่กลายเป็นสินค้าอุปโภคบริโภคและการตายอย่างช้าๆของการเข้าถึงอินเทอร์เน็ต แบบ Dial-up
• คาดว่าจะรวมกันของ VoIP กับโทรศัพท์เคลื่อนที่ กับ ฯลฯ
• ภาษีโทรศัพท์แบบคงที่, การเคลื่อนไหวให้มีการกำหนดราคาอัตราแฟลตในขณะที่ต้นทุนหลัก ของโทรศัพท์ลดลงเรื่อยๆ

โทรศัพท์ IP

โทรศัพท์ IP ทำงานด้วยฮาร์ดแวร์ โทรออกด้วยการกดปุ่ม

ความเชี่ยวชาญของระบบโทรศัพท์ดิจิตอล, ระบบโทรศัพท์ Internet Protocol (IP) เกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมโยงเป็นเครือข่ายแบบดิจิตอลที่เป็นรากฐานอินเทอร์เน็ตเพื่อสร้าง, ส่ง, และรับ sessions การสื่อสารโทรคมนาคมผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ระบบโทรศัพท์ผ่านอินเทอร์เน็ตเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็น Voice over Internet Protocol (VoIP), สะท้อนให้เห็นถึงหลักการแต่มันก็ถูกเรียกด้วยคำอื่นๆอีกมากมาย VoIP ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นเทคโนโลยีตัวทำลายที่มาแทนที่เทคโนโลยีโครงสร้างพื้นฐานของโทรศัพท์แบบดั้งเดิมอย่างรวดเร็ว เมื่อเดือนมกราคม 2005 ผู้ใช้บริการโทรศัพท์ในประเทศญี่ปุ่นและเกาหลีใต้ถึง 10 % ได้เปิดใช้บริการโทรศัพท์ดิจิตอลนี้ บทความของนิวสวีค ประจำเดือนมกราคม 2005 ชี้ให้เห็นว่า โทรศัพท์ผ่านอินเทอร์เน็ต อาจจะ "สิ่งที่ยิ่งใหญ่ต่อไป" ในปี 2006 บริษัท VoIP หลายแห่ง เสนอบริการนี้ให้กับผู้บริโภคและธุรกิจ

ระบบโทรศัพท์ IP ใช้การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตและโทรศัพท์ IP ทำงานด้วยฮาร์ดแวร์, อะแดปเตอร์โทรศัพท์อนาล็อก, หรือแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ softphone เพื่อส่งการสนทนาที่ถูกเข้ารหัสเป็นแพ็กเกตข้อมูล นอกเหนือไปจากการแทนที่บริการโทรศัพท์ธรรมดาเก่า (POTS), บริการโทรศัพท์ IP ยังต้องแข่งขันกับบริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ โดยการเสนอค่าใช้จ่ายในการเชื่อมต่อผ่าน WiFi hotspots แบบฟรีหรือต่ำมากๆ VoIP ยังถูกใช้ในเครือข่ายส่วนตัว ซึ่งอาจมีหรือไม่มีการเชื่อมต่อกับเครือข่ายโทรศัพท์ทั่วโลก