Señalización multifrecuencia de doble tono

Los teclados de Autovon fueron una de las pocas unidades de producción para incluir las 16 señales DTMF. Las teclas rojas de la cuarta columna producen los eventos A, B, C y D DTMF.

Señalización multifrecuencia de dos tonos (DTMF) es un sistema de señalización de telecomunicaciones que utiliza la banda de frecuencia de voz a través de líneas telefónicas entre equipos telefónicos y otros dispositivos de comunicaciones y conmutación centros. DTMF se desarrolló por primera vez en Bell System en los Estados Unidos y se hizo conocido bajo la marca registrada Touch-Tone para su uso en teléfonos de botón pulsador suministrados a clientes telefónicos, a partir de 1963. DTMF está estandarizado como ITU -T Recomendación Q.23. También se conoce en el Reino Unido como MF4.

El sistema de marcación por tonos que utiliza un teclado telefónico reemplazó gradualmente el uso del dial giratorio y se ha convertido en el estándar de la industria para el servicio de telefonía fija y móvil. Otros sistemas multifrecuencia se utilizan para la señalización interna dentro de la red telefónica.

Señalización multifrecuencia

Antes del desarrollo de DTMF, los usuarios marcaban los números de teléfono con una señalización de desconexión de bucle (LD), más comúnmente conocida como marcación por pulsos (dial pulse, DP) en los Estados Unidos. Funciona interrumpiendo la corriente en el bucle local entre la central telefónica y el teléfono de la persona que llama a una velocidad precisa con un interruptor en el teléfono que es operado por el dial giratorio a medida que gira hacia atrás a su posición de reposo después de haber sido rotado a cada número deseado. El equipo de la central responde a los pulsos de marcación ya sea directamente operando relés o almacenando el número en un registro de dígitos que registra el número marcado. La distancia física para la que era posible este tipo de marcación estaba restringida por distorsiones eléctricas y solo era posible en enlaces metálicos directos entre los puntos finales de una línea. La realización de llamadas a distancias más largas requería la asistencia de un operador o la provisión de un equipo especial de marcación de troncales para suscriptores. Los operadores usaban un tipo anterior de señalización multifrecuencia.

La señalización multifrecuencia (MF) es un grupo de métodos de señalización que utilizan una mezcla de dos sonidos de tono puro (onda sinusoidal pura). Bell System y CCITT diseñaron varios protocolos de señalización de MF. Los primeros de estos fueron para señalización en banda entre centros de conmutación, donde los operadores telefónicos de larga distancia usaban un teclado de 16 dígitos para ingresar la siguiente parte del número de teléfono de destino para contactar al siguiente operador telefónico de larga distancia descendente. Esta señalización y conmutación semiautomática resultó exitosa tanto en velocidad como en rentabilidad. Sobre la base de este éxito anterior con el uso de MF por parte de especialistas para establecer llamadas telefónicas de larga distancia, se desarrolló la señalización multifrecuencia de dos tonos para la señalización del usuario final sin la asistencia de los operadores.

El sistema DTMF utiliza un conjunto de ocho frecuencias de audio transmitidas en pares para representar 16 señales, representadas por los diez dígitos, las letras de la A a la D y los símbolos # y *. Como las señales son tonos audibles en el rango de frecuencia de la voz, pueden transmitirse a través de repetidores y amplificadores eléctricos, y por enlaces de radio y microondas, eliminando así la necesidad de operadores intermedios en circuitos de larga distancia.

AT&T describió el producto como "un método para la señalización de botones desde las estaciones de los clientes usando la ruta de transmisión de voz." Para evitar que los teléfonos de los consumidores interfieran con el enrutamiento y la conmutación basados en MF entre los centros de conmutación telefónica, las frecuencias DTMF difieren de todos los protocolos de señalización de MF preexistentes entre los centros de conmutación: MF/R1, R2, CCS4, CCS5 y otros. que luego fueron reemplazados por señalización digital SS7. DTMF era conocido en Bell System por la marca comercial Touch-Tone. El término fue utilizado por primera vez por AT&T en el comercio el 5 de julio de 1960 y se presentó al público el 18 de noviembre de 1963, cuando se puso a disposición del público el primer teléfono con pulsador. Como empresa matriz de Bell Systems, AT&T mantuvo la marca registrada desde el 4 de septiembre de 1962 hasta el 13 de marzo de 1984. Está estandarizada por la Recomendación ITU-T Q.23. En el Reino Unido, también se conoce como MF4.

Otros proveedores de equipos telefónicos compatibles llamaron a la característica Touch-Tone marcación por tonos o DTMF. Automatic Electric (GTE) se refirió a él como "llamada táctil" en su comercialización. Otros nombres comerciales como Digitone fueron utilizados por Northern Electric Company en Canadá.

Como método de señalización en banda, las emisoras de televisión por cable también utilizaron señales DTMF como tonos de aviso para indicar las horas de inicio y finalización de los puntos de inserción comerciales locales durante las pausas de la estación para el beneficio de las compañías de cable. Hasta que se desarrollaron equipos de señalización fuera de banda en la década de 1990, se podían escuchar secuencias de tonos DTMF rápidas y no reconocidas durante las pausas comerciales de los canales de cable en los Estados Unidos y en otros lugares. Anteriormente, las estaciones de televisión terrestre usaban tonos DTMF para controlar transmisores remotos. En la telefonía IP, las señales DTMF también se pueden entregar como tonos dentro o fuera de banda, o incluso como parte de los protocolos de señalización, siempre que ambos puntos finales acuerden adoptar un enfoque común.

#, *, A, B, C y D

Diseño de teclado DTMF.

DTMF dialing

salida de audio de una señal DTMF.

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Los ingenieros habían previsto que se usaran teléfonos para acceder a computadoras y sistemas de respuesta automatizados. Consultaron con las empresas para determinar los requisitos. Esto condujo a la adición del signo de número (#, ''libra'' o "diamante" en este contexto, "hash", "square" o "gate" en el Reino Unido, y "octothorpe'' por los ingenieros originales) y asterisco o "star" (*) así como un grupo de teclas para la selección de menú: A, B, C y D. Al final, las teclas con letras se eliminaron de la mayoría de los teléfonos y pasaron muchos años antes de que las dos teclas de símbolos se usaran ampliamente para códigos de servicio verticales como *67 en los Estados Unidos de América y Canadá para suprimir la identificación de llamadas.

Los teléfonos públicos que aceptan tarjetas de crédito utilizan estos códigos adicionales para enviar la información de la banda magnética.

El sistema telefónico AUTOVON de las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos usó estas señales para afirmar ciertos niveles de privilegio y prioridad al realizar llamadas telefónicas. La precedencia sigue siendo una característica de las redes telefónicas militares, pero utilizando combinaciones de números. Por ejemplo, ingresar 93 antes de un número es una llamada prioritaria.

Los usos actuales de las señales A, B, C y D son raros en las redes telefónicas, y son exclusivos del control de red. Por ejemplo, la clave A se usa en algunas redes para recorrer una lista de operadores. Las señales se utilizan en operaciones de parches de radioteléfonos y repetidores para permitir, entre otros usos, el control del repetidor mientras está conectado a una línea telefónica activa.

Las señales *, #, A, B, C y D siguen siendo ampliamente utilizadas en todo el mundo por radioaficionados y sistemas comerciales de radio de dos vías para el control de equipos, control de repetidores, operaciones de bases remotas y algunos sistemas de comunicaciones telefónicas.

Los tonos de señalización DTMF también se pueden escuchar al principio o al final de algunos videocasetes VHS pregrabados. La información sobre la versión maestra de la cinta de video se codifica en el tono DTMF. El tono codificado proporciona información a las máquinas duplicadoras automáticas, como el formato, la duración y los niveles de volumen, para replicar el video original lo más fielmente posible.

Los tonos DTMF se usan en algunos sistemas de identificación de llamadas para transferir la información de identificación de llamadas, pero en los Estados Unidos se usa la señalización modulada por cambio de frecuencia (FSK) de Bell 202 para transferir los datos.

Teclado

Combinación de 1209 Hz y 697 ondas sine Hz, representando DTMF "1"

El teclado del teléfono DTMF se presenta como una matriz de botones en los que cada fila representa el componente de baja frecuencia y cada columna representa el componente de alta frecuencia de la señal DTMF. El teclado de uso común tiene cuatro filas y tres columnas, pero hay una cuarta columna para algunas aplicaciones. Presionar una tecla envía una combinación de frecuencias de fila y columna. Por ejemplo, la tecla 1 produce una superposición de un tono bajo de 697 Hz y un tono alto de 1209 Hz. Los diseños iniciales de botones empleaban palancas, lo que permitía que cada botón activara un contacto de fila y una columna. Los tonos son decodificados por el centro de conmutación para determinar las teclas presionadas por el usuario.

Decodificación

Dos CMD CM8870CSI DTMF Receptores

El DTMF fue originalmente decodificado por bancos de filtros sintonizados. A finales del siglo XX, el procesamiento de señales digitales se convirtió en la tecnología predominante para la decodificación. Los algoritmos de decodificación DTMF suelen utilizar el algoritmo de Goertzel. Como la señalización DTMF a menudo se transmite en banda con voz u otras señales de audio presentes simultáneamente, la definición de la señal DTMF incluye límites estrictos de tiempo (duración mínima y espacio entre dígitos), desviaciones de frecuencia, armónicos y relación de amplitud de los dos componentes con respecto a entre sí (giro).

Otras señales de múltiples frecuencias

Los sistemas telefónicos nacionales definen otros tonos, fuera de la especificación DTMF, que indican el estado de las líneas, los equipos o el resultado de las llamadas, y para el control de los equipos con fines de solución de problemas o servicio. Dichos tonos de llamada en curso a menudo también se componen de múltiples frecuencias y están estandarizados en cada país. El Bell System los definió en el Precise Tone Plan. La señalización multifrecuencia de Bell fue explotada por dispositivos de caja azul.

Algunos de los primeros módems se basaban en frecuencias de tonos, como módems estilo Bell 400.