Sinalização de multifrequência de tom duplo
Sinalização de multifrequência de tom duplo (DTMF) é um sistema de sinalização de telecomunicações que usa a banda de frequência de voz sobre linhas telefônicas entre equipamentos telefônicos e outros dispositivos de comunicação e comutação centros. O DTMF foi desenvolvido pela primeira vez no Bell System nos Estados Unidos e tornou-se conhecido sob a marca registrada Touch-Tone para uso em telefones de botão fornecidos para clientes de telefonia, a partir de 1963. DTMF é padronizado como ITU -T Recomendação Q.23. Também é conhecido no Reino Unido como MF4.
A discagem por tom com um teclado de telefone gradualmente substituiu o uso de discagens rotativas e tornou-se o padrão da indústria em telefonia. Outros sistemas de multifrequência também são usados para sinalização em troncos na rede telefônica.
Sinalização de multifrequência
Antes do desenvolvimento do DTMF, os números de telefone eram discados pelos usuários com uma sinalização de desconexão de loop (LD), mais comumente conhecida como discagem por pulso (dial pulse, DP) nos Estados Unidos. Ele funciona interrompendo a corrente no loop local entre a central telefônica e o telefone do chamador a uma taxa precisa com um interruptor no telefone que é operado pelo dial giratório conforme ele gira de volta à sua posição de repouso após ter girado para cada número desejado. O equipamento da central responde aos pulsos de discagem diretamente operando relés ou armazenando o número em um registrador de dígitos que registra o número discado. A distância física para a qual esse tipo de discagem era possível era restrita por distorções elétricas e era possível apenas em links metálicos diretos entre os pontos finais de uma linha. Fazer chamadas em distâncias maiores exigia a assistência do operador ou o fornecimento de equipamento especial de discagem de tronco de assinante. Os operadores usavam um tipo anterior de sinalização de multifrequência.
Sinalização de multifrequência (MF) é um grupo de métodos de sinalização que usa uma mistura de dois sons de tom puro (onda senoidal pura). Vários protocolos de sinalização MF foram desenvolvidos pelo Bell System e CCITT. O primeiro deles foi para sinalização dentro da banda entre os centros de comutação, onde as operadoras de telefonia de longa distância usavam um teclado de 16 dígitos para inserir a próxima parte do número de telefone de destino para entrar em contato com a próxima operadora de telefonia de longa distância. Essa sinalização e comutação semiautomática provou ser bem-sucedida em velocidade e custo-benefício. Com base nesse sucesso anterior com o uso de MF por especialistas para estabelecer chamadas telefônicas de longa distância, a sinalização de multifrequência de tom duplo foi desenvolvida para sinalização de usuário final sem a assistência de operadoras.
O sistema DTMF utiliza um conjunto de oito frequências de áudio transmitidas em pares para representar 16 sinais, representados pelos dez dígitos, as letras de A a D e os símbolos # e *. Como os sinais são tons audíveis na faixa de frequência da voz, eles podem ser transmitidos por meio de repetidores e amplificadores elétricos e por links de rádio e microondas, eliminando a necessidade de operadores intermediários em circuitos de longa distância.
A AT&T descreveu o produto como "um método para sinalização de botões de estações de clientes usando o caminho de transmissão de voz". Para evitar que os telefones do consumidor interfiram no roteamento baseado em MF e comutação entre centros de comutação telefônica, as frequências DTMF diferem de todos os protocolos de sinalização MF pré-existentes entre centros de comutação: MF/R1, R2, CCS4, CCS5 e outros que foram posteriormente substituídos pela sinalização digital SS7. DTMF era conhecido em todo o Sistema Bell pela marca registrada Touch-Tone. O termo foi usado pela primeira vez pela AT&T no comércio em 5 de julho de 1960 e foi apresentado ao público em 18 de novembro de 1963, quando o primeiro telefone com botão de pressão foi disponibilizado ao público. Como empresa controladora da Bell Systems, a AT&T manteve a marca registrada de 4 de setembro de 1962 a 13 de março de 1984. Ela é padronizada pela Recomendação ITU-T Q.23. No Reino Unido, também é conhecido como MF4.
Outros fornecedores de equipamentos telefônicos compatíveis chamam o recurso Touch-Tone de discagem por tom ou DTMF. Automatic Electric (GTE) referiu-se a ele como "Chamada por toque" em sua comercialização. Outros nomes comerciais como Digitone foram usados pela Northern Electric Company no Canadá.
Como método de sinalização dentro da banda, os sinais DTMF também foram usados pelas emissoras de televisão a cabo como tons de sinalização para indicar os horários de início e término dos pontos de inserção comercial local durante as quebras de estação para o benefício das empresas de cabo. Até o equipamento de sinalização fora de banda ser desenvolvido na década de 1990, sequências de tom DTMF rápidas e não reconhecidas podiam ser ouvidas durante os intervalos comerciais de canais a cabo nos Estados Unidos e em outros lugares. Anteriormente, as estações de televisão terrestre usavam tons DTMF para controlar transmissores remotos. Na telefonia IP, os sinais DTMF também podem ser entregues como tons dentro ou fora da banda, ou mesmo como parte de protocolos de sinalização, desde que ambos os terminais concordem com uma abordagem comum a ser adotada.
#, *, A, B, C e D
Os engenheiros imaginaram telefones sendo usados para acessar computadores e sistemas de resposta automática. Eles consultaram as empresas para determinar os requisitos. Isso levou à adição do sinal numérico (#, ''libra'' ou "diamante" neste contexto, "hash", "square" ou "gate" no Reino Unido, e "octothorpe'' pelos engenheiros originais) e asterisco ou "estrela" (*), bem como um grupo de teclas para seleção de menu: A, B, C e D. No final, as teclas com letras foram retiradas da maioria dos telefones e muitos anos se passaram até que as duas teclas de símbolo se tornassem amplamente usadas para códigos de serviço verticais como *67 nos Estados Unidos da América e no Canadá para suprimir a identificação do chamador.
Os telefones públicos que aceitam cartões de crédito usam esses códigos adicionais para enviar as informações da tarja magnética.
O sistema de telefonia AUTOVON das Forças Armadas dos Estados Unidos usou esses sinais para afirmar certos privilégios e níveis de prioridade ao fazer chamadas telefônicas. A precedência ainda é um recurso das redes telefônicas militares, mas usando combinações de números. Por exemplo, inserir 93 antes de um número é uma chamada prioritária.
Os usos atuais dos sinais A, B, C e D são raros nas redes telefônicas, e são exclusivos para controle de rede. Por exemplo, a chave A é usada em algumas redes para percorrer uma lista de operadoras. Os sinais são usados em operações de patch e repetidor de telefone de rádio para permitir, entre outros usos, o controle do repetidor enquanto conectado a uma linha telefônica ativa.
Os sinais *, #, A, B, C e D ainda são amplamente utilizados em todo o mundo por operadores de rádio amador e sistemas comerciais de rádio bidirecional para controle de equipamentos, controle de repetidoras, operações de base remota e alguns sistemas de comunicações telefônicas.
Os tons de sinalização DTMF também podem ser ouvidos no início ou no final de alguns videocassetes VHS pré-gravados. As informações sobre a versão principal da fita de vídeo são codificadas no tom DTMF. O tom codificado fornece informações para máquinas de duplicação automática, como formato, duração e níveis de volume, a fim de replicar o vídeo original o mais próximo possível.
Os tons DTMF são usados em alguns sistemas de identificação de chamadas para transferir as informações de identificação de chamadas, mas nos Estados Unidos a sinalização modulada de mudança de frequência (FSK) Bell 202 é usada para transferir os dados.
Teclado
O teclado do telefone DTMF é apresentado como uma matriz de botões de pressão em que cada linha representa o componente de baixa frequência e cada coluna representa o componente de alta frequência do sinal DTMF. O teclado comumente usado tem quatro linhas e três colunas, mas uma quarta coluna está presente para algumas aplicações. Pressionar uma tecla envia uma combinação das frequências de linha e coluna. Por exemplo, a tecla 1 produz uma sobreposição de um tom baixo de 697 Hz e um tom alto de 1209 Hz. Os projetos iniciais de botão de pressão empregavam alavancas, permitindo que cada botão ativasse uma linha e um contato de coluna. Os tons são decodificados pela central de comutação para determinar as teclas pressionadas pelo usuário.
| 1209 Hz | 1336 Hz | 1477 Hz | 1633 Hz | |
|---|---|---|---|---|
| 697 Hz | 1 | 2 | 3 | A |
| 770 Hz | 4 | 5 | 6 | B |
| 852 Hz | 7 | 8 | 9 | C |
| 941 Hz | * | 0 | # | D |
Decodificação
O DTMF foi originalmente decodificado por bancos de filtros sintonizados. No final do século 20, o processamento de sinal digital tornou-se a tecnologia predominante para decodificação. Algoritmos de decodificação DTMF normalmente usam o algoritmo Goertzel. Como a sinalização DTMF é frequentemente transmitida em banda com voz ou outros sinais de áudio presentes simultaneamente, a definição do sinal DTMF inclui limites estritos para temporização (duração mínima e espaçamento entre dígitos), desvios de frequência, harmônicos e relação de amplitude dos dois componentes com relação a entre si (girar).
Outros sinais de frequência múltipla
Os sistemas telefônicos nacionais definem outros tons, fora da especificação DTMF, que indicam o estado das linhas, equipamentos ou o resultado de chamadas e para controle de equipamentos para solução de problemas ou fins de serviço. Esses tons de progresso de chamada geralmente também são compostos de frequências múltiplas e são padronizados em cada país. O Bell System os definiu no Precise Tone Plan. A sinalização de multifrequência da Bell foi explorada por dispositivos de caixa azul.
Alguns modems antigos eram baseados em frequências de tom, como modems estilo Bell 400.