Донские Радиолюбители
Ограничение возраста
главная
новости
статьи
частоты
репитеры
радиоклубы
форум
ссылки
литература
RK6LZQ
Статьи

Статьи : Сигналинг /

DTMF

Добавлено пользователем administrator 25.01.2010 в 19:57.
Изменено пользователем administrator 11.02.2024 в 14:16.

Введение

DTMF (англ. Double Tone Multiple Frequency) — Двутональная многочастотная аналоговая телекоммуникационная сигнальная система, использующая диапазон голосовых частот по телефонным линиям между телефонным оборудованием и другими устройствами связи и АТС. Сигналы стандарта DTMF представляют собой набор частот "2 из 8". DTMF сигнал состоит сразу из двух звуковых частот, значительно отличающихся друг от друга. Амплитуда сигнала большей частоты пропорциональна текущему значению сигнала меньшей частоты.

История

До разработки DTMF телефонные номера набирались пользователями путём разрыва цепи (англ. loop-disconnect, LD), что более известно как импульсный набор (англ. dial pulse, DP). Он функционирует путем разрыва цепи между телефонной станцией и телефоном вызывающего абонента с определённой скоростью с помощью прерывателя в телефонном аппарате, который приводится в действие поворотным диском, когда он возвращается в исходное положение после поворота на необходимую цифру. Коммутационное оборудование реагирует на импульсы набора номера либо непосредственно с помощью управляющих реле, либо путем сохранения номера в цифровом регистре, который записывает набранный номер. Физическое расстояние, на которое был возможен этот тип набора, было ограничено электрическими искажениями и было возможно только при использовании прямых металлических соединений между конечными точками линии. Для совершения звонков на большие расстояния требовалась либо помощь оператора, либо предоставление специального оборудования для набора номера абонента. Операторы использовали более ранний тип многочастотной сигнализации.

Многочастотная сигнализация (англ. Multi-frequency signaling, MF) — это группа методов сигнализации, которые используют смесь двух чистых синусоидальных звуков. Различные протоколы передачи сигналов многочастотной сигнализации были разработаны Bell System и CCITT. Самые ранние из них предназначались для внутриполосной передачи сигналов между коммутаторами, где операторы междугородной телефонной связи использовали 16-значную клавиатуру для ввода следующей части телефонного номера получателя, чтобы связаться со следующим по потоку оператором междугородной телефонной связи. Эта полуавтоматическая система сигнализации и коммутации оказалась успешной как с точки зрения скорости, так и с точки зрения затрат. Основываясь на этом предыдущем успехе в использовании многочастотной сигнализации специалистами для организации междугородних телефонных звонков, была разработана двухтональная многочастотная сигнализация для передачи сигналов конечным пользователям без помощи операторов.

Система DTMF использует набор из восьми звуковых частот, передаваемых попарно и образующих 16 сигналов, обозначающих десять цифр, буквы от A до D и символы # и *. Поскольку сигналы являются слышимыми в диапазоне голосовых частот, они могут передаваться через электрические ретрансляторы и усилители, а также по радио- и микроволновым каналам связи, что устраняет необходимость в промежуточных операторах на междугородних линиях связи.

AT&T описала продукт как "способ передачи кнопочной сигнализации со станций клиентов с использованием канала передачи голоса". Чтобы предотвратить вмешательство потребительских телефонов в маршрутизацию на основе многочастотной сигнализации и коммутацию между телефонными центрами коммутации, частоты DTMF отличаются от всех ранее существовавших протоколов передачи сигналов многочастотной сигнализации между центрами коммутации: MF/R1, R2, CCS4, CCS5 и других, которые позже были заменены цифровой сигнализацией SS7. DTMF был известен во всей системе Bell под торговой маркой "Touch-Tone". Этот термин был впервые использован AT&T в коммерции 5 июля 1960 года и был представлен широкой публике 18 ноября 1963 года, когда первый кнопочный телефон стал доступен широкой публике. Как материнская компания Bell Systems, AT&T владела торговой маркой с 4 сентября 1962 года по 13 марта 1984 года. Она стандартизирована в соответствии с рекомендацией ITU-T Q.23.

Назначение DTMF

Сфера применения тональных сигналов: автоматическая телефонная сигнализация между устройствами. Например, такие тональные сигналы используются для управления соединением между аналоговым оборудованием FXO и FXS (телефонные аппараты и АТС, соответственно), для набора телефонного номера на радиостанции при ее работе через телефонный радиошлюз, для передачи радиостанциями коротких сообщений (DTMF-пейджинг), для передачи собственного номера выходящей в эфир радиостанции (DTMF-ID), для передачи радиостанцией избирательного вызова.
Также тональные сигналы применяются при ручном вводе абонентом команд для различных интерактивных систем, например, голосового автоответа (DISA или IVR) и т. п. Также тональные сигналы DTMF используются в некоторых системах идентификации вызывающего абонента для передачи информации об идентификаторе вызывающего абонента, известная как DTMF Caller-ID или DTMF Евро-АОН.

При двухтональном многочастотном избирательном вызове радиостанция получает сигнал вызова с помощью последовательности цифр. В системах обычно используется нумерация, состоящая от 2 до 7 цифр. Они могут быть набраны с тастатуры радиостанции или могут быть сгенерированы в виде строки цифр DTMF автоматическим кодировщиком. В некоторых системах диспетчерский компьютер подключен к кодировщику DTMF по последовательному кабелю (RS-232): компьютер отправляет команды кодировщику, который генерирует заранее определенную цифровую строку, которая затем отправляется на передатчик.

Радиостанции с декодерами DTMF могут отслеживать весь трафик системы, в которой они работают, или оставаться отключенными до вызова, в зависимости от конструкции системы. Когда радиостанция получает правильную цифровую строку, она может на мгновение зажужжать или подать звуковой сигнал. Световой индикатор может включиться и оставаться включенным. У большинства радиостанций динамик радиоприемника включается лишь после получения действительной цифровой строки, если до этого он был выключен.

Некоторые радиосистемы используют DTMF для идентификации передающей радиостанции. Так при каждом нажатии кнопки PTT радиостанция отправляет строку цифр DTMF. Каждая радиостанция имеет уникальную строку цифр. Это позволяет базовой станции знать какая из абонентский радиостанций сейчас в эфире.

Технология DTMF также нашла применение в системах умного дома, охранных и тревожных сигнализациях. Также DTMF-метки широко используются в коммерческом телерадиовещании для синхронного начала новостных выпусков и включения местной рекламы.

За рубежом звуковые сигналы DTMF также могут быть слышны в начале или в конце некоторых предварительно записанных видеокассет VHS. Информация о основной версии видеокассеты закодирована в звуковых сигналах DTMF. Закодированные звуковые сигналы передают автоматическим копировальным машинам информацию, такую как формат, продолжительность и уровни громкости, чтобы максимально точно воспроизвести исходное видео.

Несмотря на то, что тональный набор номера существует с 1961 года, в СССР он стал применяться лишь с середины 80-х годов (хотя для межстанционного обмена подобный сигнал стал применяться с появлением координатных АТС). В настоящее время почти все АТС в России уже могут принимать сигналы тонального набора.

Формат сигнала DTMF

Каждый сигнал в DTMF состоит из частот двух групп:
  • нижней группы частот — 697 Гц, 770 Гц, 852 Гц, 941 Гц;
  • верхней группы частот — 1209 Гц, 1336 Гц, 1477 Гц, 1638 Гц.

Пример набора DTMF.

Для кодирования символа в DTMF сигнал необходимо сложить два синусоидальных сигнала по одному из каждой группы частот.

Такой подход даёт 16 комбинаций сигнальных частот: 0—9, * (E), # (F), A, B, C и D. Сигналы 0—9 используются для набора номера, * (E) и # (F) используются при наборе кодов дополнительных видов обслуживания, а A, B, C и D применяются при управлении устройствами, обеспечении соединения, в том числе межстанционного, и располагаются только на расширенной клавиатуре.

Длительность сигналов при тоновом наборе
Тип набораГруппа нижних частотГруппа верхних частот
МинМаксМинМакс
Ручной65 мс80 мс
Автоматический65 мс100 мс80 мс6500 мс

Частоты синусоид берутся по приведённой ниже таблице из столбца и строки, соответствующих передаваемому символу.

ЧАСТОТА1209 Гц1336 Гц1477 Гц1633 Гц
697 Гц123A
770 Гц456B
882 Гц789C
941 Гц*0#D



Клавиатура DTMF

Телефон с кнопочным номеронабирателем

Телефон для VoIP

Клавиатура DTMF

Телефонная клавиатура DTMF представлена в виде матрицы кнопок, в которой каждая строка представляет низкочастотную составляющую, а каждый столбец представляет высокочастотную составляющую сигнала DTMF. Обычно используемая клавиатура имеет четыре строки и три столбца, но в некоторых приложениях присутствует четвертый столбец. Нажатие клавиши отправляет комбинацию частот строк и столбцов. Например, нажатие клавиши 1 приводит к наложению низкого тона частотой 697 Гц и высокого тона частотой 1209 Гц. В первоначальных конструкциях кнопок использовались рычаги, позволяющие каждой кнопке активировать контакт одной строки и одного столбца. Звуковые сигналы декодируются центром коммутации для определения клавиш, нажатых пользователем.

Инженеры предполагали, что телефоны будут использоваться для доступа к компьютерам и системам автоматизированного ответа. Они консультировались с компаниями, чтобы определить требования. Это привело к добавлению знаков "решётка" (#), именуемого в зарубежной литературе как pound (фунт), diamond (бриллиант), hash (хэш), square (квадрат) или gate (шлюз) в Великобритании и octothorpe (октоторп) первоначальными инженерами, и "звёздочка" (*), именуемой как asterisk или star, а также группе кнопок для выбора меню: A, B, C и D. Со временем буквенные клавиши были убраны с большинства клавиатур, и прошло много лет, прежде чем две символьные клавиши — "звёздочка" и "решётка" — стали широко использоваться абонентами для выбора услуг ДВО. Телефоны-автоматы общего пользования, принимающие кредитные карты, используют эти дополнительные коды для отправки информации с магнитной полосы.

В настоящее время сигналы A, B, C и D используются редко в телефонных сетях и исключительно для управления сетью. Например, A используется в некоторых сетях для циклического просмотра списка операторов. Эти сигналы используются в радиотелефонных коммутаторах и ретрансляторах, что позволяет, помимо прочего, управлять ретранслятором при подключении к активной телефонной линии.

Сигналы *, #, A, B, C и D по-прежнему широко используются во всем мире радиолюбителями и коммерческими системами двусторонней радиосвязи для управления оборудованием, ретрансляторами, удаленными базами и некоторыми системами телефонной связи.

Кодирование DTMF

На ЧМ радиостанциях цифры обычно передаются на уровне, равном двум третям (66%) девиации. Например, при девиации ±5 кГц кодер DTMF настроен на девиацию передатчика (модуляции) равной 3,3 кГц или меньше. В системах с устойчивыми принимаемыми сигналами уровни тембра иногда устанавливаются очень низкими, чтобы пользователи радиостанций не были вынуждены слушать их на высоком уровне. Поддержание тональной модуляции DTMF ниже системного максимума 2/3 сохраняет чистую синусоидальную волну, создаваемую кодировщиком. Передача цифр на более высоких уровнях приводит к тому, что схемы передатчика, предназначенные для предотвращения чрезмерной модуляции, искажают или обрезают форму сигнала тонов. Искаженные формы волн могут декодироваться неправильно или могут содержать гармоники, которые вызывают ложные срабатывания. Поскольку цифры DTMF состоят из парных тональных сигналов (тонального сигнала строки и тонального сигнала столбца), уровни тональных сигналов строки и столбца должны быть одинаковыми, чтобы декодер мог надежно их интерпретировать. Стабильность частот должна быть не хуже 1,6%. Длительность двухчастотной посылки должна быть не менее 80 мс, а паузы не менее 40 мс. Некоторым декодерам могут потребоваться цифры гораздо большей длительности.

Сигнал DTMF может быть кодирован на цифровой ЭВМ. Существуют также готовые микросхемы DTMF-кодера: UM95088, UM95089, TP5089, TP5089N, TCM5087, TCM5089, MSM6234RS, HT9200A, HT9200B, MT88L85, КР1008ВЖ6.

Декодирование DTMF

Сигнал DTMF может быть декодирован на цифровой ЭВМ с использованием алгоритма Гёрцеля. Существуют также готовые микросхемы DTMF-декодера: MT8860, MT8870, MT88E43, HT9170, MC145436, SM8223, CSC9270 и другие.

Именование DTMF

Многие компании имеют торговые марки для своих функций DTMF. Так, в США Bell System назвала DTMF как "Touch-Tone", Motorola называет свои опции DTMF как "Touch Call", Automatic Electric (GTE) называет DTMF как "Touch-calling", в Канаде компания Northern Electric Company назвала DTMF как "Digitone", а в Великобритании DTMF известен как "MF4".

Литература

  • https://ru.wikipedia.org/wiki/DTMF
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Dual-tone_multi-frequency_signaling
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Selective_calling
  • → 11:34 MSK. Вторник, 16 апреля 2024 г.
        Нашли ошибку? Сообщите вэбмастеру: wеbmаstеr@qrv.su.
    ◊  О проекте QRV.SU.
     Условия использования материалов сайта.
    © При перепечатке материалов ссылка обязательна.
    ® qrv.ru : 2005 — 2006
    ® qrv.su : 2008 — 2024
        Построено на mini.aCMS™.
    radionet
    web-ring: электроника, электронные компоненты и приборы Электроника, электронные компоненты и приборы Случайный Предыдущий Следующий Яндекс цитирования Коллективная радиостанция RK6LZQ радиоклуб Элита Каменск-Шахтинский Коллективная радиостанция RK6LWL радиоклуб Возрождение г. Донецк
    free counters