إشارات DTMF

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة

نظام الإشارات ثنائي النغمة متعدد الترددات ( DTMF ) هو نظام إشارات اتصالات يستخدم نطاق تردد الصوت عبر خطوط الهاتف بين معدات الهاتف وأجهزة الاتصالات الأخرى ومراكز التحويل . [ 1 ] طُوّر نظام DTMF لأول مرة في نظام بيل في الولايات المتحدة، [ 2 ] [ 3 ] واشتهر تحت العلامة التجارية Touch-Tone لاستخدامه في الهواتف ذات الأزرار الضاغطة ، بدءًا من عام 1963. تُوحّد ترددات DTMF في توصية ITU-T Q.23 . [ 4 ] يُعرف نظام الإشارات أيضًا باسم MF4 في المملكة المتحدة، و MFV في ألمانيا، و Digitone في كندا.

حلّت تقنية الاتصال باللمس عبر لوحة مفاتيح الهاتف تدريجيًا محل استخدام الأقراص الدوارة ، وأصبحت المعيار الصناعي في مجال الاتصالات الهاتفية للتحكم في المعدات والإشارة إلى نوايا المستخدم. [ 5 ] وتستخدم الإشارات على خطوط الربط في شبكة الهاتف نوعًا مختلفًا من الإشارات متعددة الترددات .

يُستخدم نظام إشارات DTMF في مجموعة متنوعة من حالات الاستخدام، ومن الاستخدامات الشائعة له أنظمة الاتصال الداخلي للأبواب ، حيث تُستخدم الإشارة لفتح الباب عن بُعد. [ 6 ]

الإشارات متعددة الترددات

هاتف ويسترن إلكتريك 2500 ، وهو هاتف أمريكي نموذجي يعمل بنظام النغمات اللمسية من أواخر القرن العشرين
كانت لوحات مفاتيح أوتوفون تطبيقًا نموذجيًا لاستخدام جميع إشارات DTMF الستة عشر. تُنتج المفاتيح الحمراء في العمود الرابع أحداث DTMF A وB وC وD.

قبل تطوير نظام DTMF، كان يتم طلب أرقام الهواتف باستخدام أقراص دوارة بتقنية قطع الحلقة (LD)، والمعروفة أيضًا باسم الاتصال النبضي . تعتمد هذه التقنية على قطع التيار في الحلقة المحلية بين مقسم الهاتف وهاتف المتصل بمعدل دقيق، وذلك بواسطة مفتاح في الهاتف يُشغّل القرص الدوار الذي يعود إلى وضعه الأصلي بعد تدويره إلى كل رقم مطلوب. يستجيب جهاز المقسم لنبضات الاتصال إما مباشرةً بتشغيل المرحلات، أو بتخزين الأرقام في سجل يُسجّل رقم الهاتف المطلوب. كان الاتصال النبضي متاحًا فقط على الخطوط المعدنية المباشرة، وكان محدودًا في المسافة الفعلية بسبب التشوهات الكهربائية الموجودة. أما بالنسبة للإشارات عبر الخطوط الرئيسية بين أنظمة التحويل، فقد استخدم المشغلون نوعًا مختلفًا من الإشارات متعددة الترددات .

الإشارات متعددة الترددات ( MF ) هي مجموعة من أساليب الإشارة التي تستخدم مزيجًا من نغمتين نقيتين ( موجة جيبية نقية ). وقد طورت شركة بيل سيستم وهيئة الاتصالات وتقنية المعلومات والاتصالات (CCITT ) بروتوكولات إشارات متعددة الترددات . وكانت أقدم هذه البروتوكولات مخصصة للإشارات داخل النطاق بين مراكز التحويل، حيث كان مشغلو الهاتف للمسافات الطويلة يستخدمون لوحة مفاتيح مكونة من 16 رقمًا لإدخال الجزء التالي من رقم الهاتف الوجهة للاتصال بمشغل الهاتف التالي في خط المسافات الطويلة. وقد أثبتت هذه الإشارة والتحويل شبه الآليين نجاحهما من حيث السرعة والفعالية من حيث التكلفة. واستنادًا إلى هذا النجاح السابق في استخدام تقنية الإشارات متعددة الترددات من قبل المتخصصين لإجراء مكالمات هاتفية لمسافات طويلة، تم تطوير إشارات متعددة الترددات ثنائية النغمة لإرسال الإشارات إلى المستخدم النهائي دون مساعدة المشغلين.

يستخدم نظام DTMF مجموعتين من أربع ترددات ضمن نطاق تردد الصوت، تُرسل على شكل أزواج لتمثيل ست عشرة إشارة، تمثل الأرقام العشرة وست إشارات إضافية تُعرف بالأحرف من A إلى D، والرمزين # و * . ولأن هذه الإشارات عبارة عن نغمات مسموعة، يمكن إرسالها عبر مُكررات ومُضخمات الخطوط، وعبر وصلات الراديو والميكروويف.

وصفت شركة AT&T المنتج بأنه "طريقة لإرسال إشارات عبر أزرار الضغط من محطات العملاء باستخدام مسار نقل الصوت". [ 7 ] ولمنع هواتف المستهلكين من التداخل مع التوجيه والتحويل القائم على الترددات المتوسطة بين مراكز تحويل الهاتف، تختلف ترددات DTMF عن جميع بروتوكولات إشارات الترددات المتوسطة الموجودة مسبقًا بين مراكز التحويل: MF/R1 و R2 وCCS4 وCCS5 وغيرها، والتي استُبدلت لاحقًا بإشارات SS7 الرقمية. عُرفت تقنية DTMF في جميع أنحاء نظام بيل بالعلامة التجارية Touch-Tone . استخدمت AT&T هذا المصطلح لأول مرة في التجارة في 5 يوليو 1960، وطُرحت للجمهور في 18 نوفمبر 1963، عندما أُتيح أول هاتف بأزرار ضغط للجمهور. بصفتها الشركة الأم لشركة Bell Systems، احتفظت AT&T بالعلامة التجارية من 4 سبتمبر 1962 إلى 13 مارس 1984. [ 8 ] تم توحيدها من خلال توصية ITU-T Q.23.

أطلق موردون آخرون لأجهزة الهاتف المتوافقة على هذه الميزة اسم "الاتصال النغمي" أو " DTMF" . وأشارت شركة "أوتوماتيك إلكتريك" (GTE) إليها باسم "الاتصال باللمس" في حملاتها التسويقية. كما استخدمت شركة "نورثرن إلكتريك" في كندا أسماء تجارية أخرى مثل " ديجيتون" .

كطريقة للإشارة ضمن النطاق ، استخدمت محطات البث التلفزيوني عبر الكابل إشارات DTMF كنغمات إشارة لتحديد أوقات بدء وانتهاء فواصل الإعلانات المحلية خلال فترات توقف البث، وذلك لصالح شركات الكابل. [ 9 ] وحتى تطوير معدات الإشارة خارج النطاق في التسعينيات، كان من الممكن سماع تسلسلات نغمات DTMF سريعة وغير معلنة خلال فواصل الإعلانات على قنوات الكابل في الولايات المتحدة وغيرها. سابقًا، كانت محطات التلفزيون الأرضية تستخدم نغمات DTMF للتحكم في أجهزة الإرسال عن بُعد. [ 10 ] في الاتصالات الهاتفية عبر بروتوكول الإنترنت (IP) ، يمكن أيضًا إرسال إشارات DTMF كنغمات ضمن النطاق أو خارجه، [ 11 ] أو حتى كجزء من بروتوكولات الإشارة، [ 12 ] طالما اتفق الطرفان على نهج مشترك.

لوحة المفاتيح

تخطيط لوحة مفاتيح DTMF
مزيج من موجات جيبية بتردد 1209 هرتز و 697 هرتز، يمثل DTMF "1"

تتكون لوحة مفاتيح الهاتف بتقنية DTMF من مصفوفة من الأزرار الضاغطة، حيث يمثل كل صف مكون التردد المنخفض، ويمثل كل عمود مكون التردد العالي لإشارة DTMF. تحتوي لوحة المفاتيح الشائعة الاستخدام على أربعة صفوف وثلاثة أعمدة، ولكن يوجد عمود رابع في بعض التطبيقات. عند الضغط على أي زر، يتم إرسال مزيج من ترددات الصف والعمود. على سبيل المثال، ينتج عن الضغط على الزر 1 نغمة منخفضة بتردد 697 هرتز ونغمة عالية بتردد 1209  هرتز. استخدمت التصاميم الأولية للأزرار الضاغطة أذرعًا، مما يسمح لكل زر بتفعيل صف واحد وعمود واحد. يقوم مركز التحويل بفك تشفير النغمات لتحديد الأزرار التي ضغط عليها المستخدم.

ترددات لوحة مفاتيح DTMF (مع مقاطع صوتية) [ 13 ]
نغمة عالية
نبرة منخفضة
1209 هرتزⓘ1336 هرتزⓘ1477 هرتزⓘ1633 هرتزⓘ
697 هرتزⓘ 1  ⓘ 2  ⓘ 3  ⓘ أ  ⓘ
770 هرتزⓘ 4  ⓘ 5  ⓘ 6  ⓘ ب  ⓘ
852 هرتزⓘ 7  ⓘ 8  ⓘ 9  ⓘ ج  ⓘ
941 هرتزⓘ *  ⓘ 0  ⓘ 8  ⓘ د  ⓘ

مربع، نجمة، أ، ب، ج، د

تصوّر المهندسون استخدام الهواتف للوصول إلى أجهزة الكمبيوتر وأنظمة الرد الآلي. [ 14 ] واستشاروا الشركات لتحديد المتطلبات. أدى ذلك إلى إضافة علامة المربع [ 15 ]، والتي يُشار إليها عادةً بعلامة الرقم (#) (أو بدلاً من ذلك ، علامة الجنيه ، أو المعين ، أو علامة المربع ، أو علامة البوابة (في المملكة المتحدة)، أو علامة الثُمن ) في الصف الرابع من العمود الثالث من المفاتيح، ومفتاح النجمة (*)، أو علامة النجمة (في فرنسا) في الصف الرابع من العمود الأول. بالإضافة إلى ذلك، أُضيف عمود رابع من المفاتيح لاختيار القوائم: A وB وC وD. تم الاستغناء عن المفاتيح الحرفية من معظم لوحات المفاتيح، واستغرق الأمر سنوات عديدة قبل أن يُصبح استخدام مفتاحي الرمز شائعًا لرموز الخدمة الرأسية مثل *67 في الولايات المتحدة وكندا لإخفاء هوية المتصل .

تستخدم الهواتف العمومية التي تقبل بطاقات الائتمان هذه الرموز الإضافية لإرسال المعلومات من الشريط المغناطيسي .

استخدم نظام الهاتف "أوتوفون" التابع للقوات المسلحة الأمريكية الإشارات A وB وC وD لتحديد مستويات معينة من الامتياز والأولوية عند إجراء المكالمات الهاتفية. [ 16 ] ولا تزال الأولوية سمة من سمات شبكات الهاتف العسكرية، ولكن باستخدام مجموعات من الأرقام. على سبيل المثال، إدخال 93 قبل رقم معين يُعد مكالمة ذات أولوية.

تُعدّ استخدامات الإشارات A وB وC وD نادرة في شبكات الهاتف حاليًا، وتقتصر على التحكم بالشبكة. فعلى سبيل المثال، تُستخدم الإشارة A في بعض الشبكات للتنقل بين قائمة شركات الاتصالات. كما تُستخدم هذه الإشارات في عمليات توصيل الهاتف اللاسلكي وأجهزة إعادة الإرسال، مما يسمح، من بين استخدامات أخرى، بالتحكم بجهاز إعادة الإرسال أثناء الاتصال بخط هاتف نشط.

لا تزال إشارات النجمة والمربع و A و B و C و D مستخدمة على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم من قبل مشغلي الراديو الهواة وأنظمة الراديو التجارية ثنائية الاتجاه للتحكم في المعدات والتحكم في أجهزة إعادة الإرسال وعمليات القاعدة البعيدة وبعض أنظمة الاتصالات الهاتفية.

قد تُسمع نغمات إشارة DTMF في بداية و/أو نهاية بعض أشرطة الفيديو VHS المسجلة مسبقًا . [ 17 ] تُشفّر معلومات النسخة الأصلية من شريط الفيديو في نغمات DTMF. تُزوّد ​​هذه النغمات المُشفّرة أجهزة النسخ التلقائي بمعلومات مثل التنسيق والمدة ومستويات الصوت، وذلك لنسخ الفيديو الأصلي بأكبر قدر ممكن من الدقة.

تُستخدم نغمات DTMF في بعض أنظمة معرف المتصل لنقل معلومات معرف المتصل، وهي وظيفة يتم تنفيذها في الولايات المتحدة بواسطة إشارة Bell 202 المعدلة لتغيير التردد (FSK).

فك التشفير

جهازان استقبال DTMF من طراز CMD CM8870CSI

كانت إشارات DTMF تُفكّ شفرتها في الأصل باستخدام بنوك مرشحات كهربائية مضبوطة . وبحلول نهاية القرن العشرين، أصبحت معالجة الإشارات الرقمية التقنية السائدة لفك التشفير. تستخدم خوارزميات فك تشفير DTMF عادةً خوارزمية غورتزل ، على الرغم من أن تطبيق خوارزمية MUSIC على فك تشفير DTMF أثبت تفوقه على غورتزل، وهو الخيار الوحيد المتاح في الحالات التي يكون فيها عدد العينات المتاحة محدودًا. [ 18 ] ولأن إشارات DTMF تُرسل غالبًا ضمن نطاق تردد الصوت أو إشارات صوتية أخرى موجودة في الوقت نفسه، فإن تعريف إشارة DTMF يتضمن حدودًا صارمة للتوقيت (الحد الأدنى للمدة والتباعد بين الأرقام)، وانحرافات التردد، والتوافقيات، وعلاقة السعة بين المكونين ( الالتواء ). [ 19 ]

إشارات ترددات متعددة أخرى

تُحدد أنظمة الهاتف عادةً نغمات أخرى، خارج نطاق مواصفات DTMF، للإشارة إلى حالة الخطوط أو المعدات أو نتيجة المكالمات، وللتحكم في المعدات لأغراض استكشاف الأعطال وإصلاحها أو الصيانة. غالبًا ما تتكون نغمات تقدم المكالمة هذه من ترددات متعددة، ويتم توحيدها في كل دولة. وقد حددتها شركة بيل سيستم في خطة النغمات الدقيقة . [ 20 ]

اعتمدت بعض أجهزة المودم المبكرة على ترددات النغمات اللمسية، مثل أجهزة المودم من طراز Bell 400. [ 13 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ دود، أنابيل، ز. (2012). الدليل الأساسي للاتصالات (  الطبعة الخامسة). أبر سادل ريفر، نيوجيرسي: برنتيس هول. ISBN 9780137058914. OCLC 779863446 . 
  2. ↑ شلينكر، ل. (يناير 1960). "الاتصال عبر زر الضغط باستخدام رمز تردد صوتي ثنائي المجموعة" (ملف PDF) . المجلة التقنية لنظام بيل . 39 (1): 235-255 . doi : 10.1002/j.1538-7305.1960.tb03929.x . ISSN 0005-8580 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 14 مارس 2012. 
  3. ↑ دينينجر، آر إل (4 يوليو 1960). "دراسات هندسة العوامل البشرية لتصميم واستخدام أجهزة الهاتف ذات الأزرار الضاغطة" . مجلة بيل سيستم التقنية . 39 (4): 995-1012 . doi : 10.1002/j.1538-7305.1960.tb04447.x . S2CID 265354535 . 
  4. ↑ الخصائص التقنية لأجهزة الهاتف ذات الأزرار الضاغطة (تقرير). توصية. الاتحاد الدولي للاتصالات. س23.
  5. ↑ "ما هو نظام DTMF (نظام النغمات المتعددة المزدوجة) وكيف يعمل؟" . الشبكات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-05-2024 .
  6. ↑ "نظام بيل يُدخل نظام الاتصال "بالنغمات"، مما يُتيح تحويل المكالمات رقميًا : تاريخ المعلومات" . historyofinformation.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يناير 2026 . 
  7. ↑ نشرة التوافق رقم 105 من AT&T
  8. ↑ "TESS -- خطأ" .
  9. ↑ "اتفاقية انتساب دولية لشركة ديش نتوورك ذ.م.م: شركة مترو ميديا ​​هولدينغ (مقدمة الطلب)" . هيئة الأوراق المالية والبورصات الأمريكية . 27 يناير 2016. رقم الوصول لدى هيئة الأوراق المالية والبورصات: 0001557234-16-000400 . تاريخ الاطلاع: 26 أبريل 2020. نغمات الإشارة : في غضون أربعة (4) أشهر من تاريخ الإطلاق، يتعين على الشبكة تسليم الإشارة مع نغمات إشارة DTMF القياسية لإدراج ما يصل إلى اثنتي عشرة (12) دقيقة كحد أقصى في الساعة من وقت الإعلانات التجارية. إلى حين تسليم نغمات الإشارة هذه، أو في أي وقت لاحق بناءً على طلب ديش، يجوز لشركة ديش تسليم كل أو جزء من حصتها الإعلانية إلى الشبكة عبر بروتوكول نقل الملفات (FTP) أو شركة شحن، على نفقة الشبكة وحدها، ويتعين على الشبكة إدراج هذه الحصة الإعلانية على نفقتها وحدها.
  10. ↑ «في شأن تعديل الجزء 73، القسم الفرعي G، من قواعد اللجنة المتعلقة بنظام البث في حالات الطوارئ، تقرير وأمر وإشعار إضافي بشأن اقتراح وضع القواعد، ب. المشاركون في الكابل § 63، 65» (ملف PDF) . واشنطن العاصمة : لجنة الاتصالات الفيدرالية . 9 ديسمبر 1994. ص 23. FCC 94-288 . تم الاطلاع عليه في 26 أبريل 2020. نظام النغمة المزدوجة متعددة الترددات : أفادت جمعية مهندسي تلفزيون الكابل (SCTE) أن العديد من أنظمة الكابل قد قامت بتركيب معدات إشارات النغمة المزدوجة متعددة الترددات (DTMF) بين نظام الكابل والمسؤولين المحليين لاستخدامها في نقل معلومات الطوارئ كجزء من اتفاقية الامتياز المحلية. أوصت جمعية مهندسي تلفزيون الكابل (SCTE) بدمج فك تشفير DTMF في المعدات الجديدة نظرًا لاستخدامها بالفعل من قبل العديد من أنظمة الكابل. سيكون بروتوكول رمز نظام الإنذار في حالات الطوارئ الجديد معيارًا وطنيًا، ومن المتوقع أن يتجاوز قدرات DTMF. سيجد مديرو الطوارئ المحليون أن معدات نظام الإنذار في حالات الطوارئ (EAS) أكثر مرونة من معدات نظام DTMF. فعلى سبيل المثال، سيتمكنون من الوصول إلى معدات نظام الإنذار في حالات الطوارئ مباشرةً من محطات البث الرئيسية. كما ستكون رسائل الطوارئ في بروتوكول نظام الإنذار في حالات الطوارئ متاحة لمحطات البث المحلية ومكاتب خدمة الأرصاد الجوية الوطنية (NWS) لنشرها على نطاق أوسع. 
  11. ↑ H. Schulzrinne و T. Taylor، RTP Payload for DTMF Digits, Telephony Tones, and Telephony Signals ، IETF RFC 4733، ديسمبر 2006.
  12. ↑ C. Holmberg, E. Burger, H. Kaplan, Session Initiation Protocol (SIP) INFO Method and Package Framework , IETF RFC 6086, January 2011.
  13. 1 2 دون لانكستر. "كتاب طبخ آلة الكتابة التلفزيونية (القسم: أجهزة المودم من طراز 400 (اللمسية))" (ملف PDF) . الصفحات 177-178 . 
  14. ↑ هيوستن، كيث (24 سبتمبر 2013). شخصيات غامضة: الحياة السرية لعلامات الترقيم والرموز وغيرها من العلامات الطباعية . دبليو دبليو نورتون. ص 45. ISBN  978-0-393-24154-9.
  15. ↑ توصية معايير الاتحاد الدولي للاتصالات E.161
  16. ↑ ""ما هي نغمات ABCD؟" - الأسئلة الشائعة التقنية . 6 أبريل 2019.
  17. ↑ هندسة البث . شركة إنترتك للنشر]، 4 سنتات 1959. 1983.
  18. ↑ ب. غريغور (2022). "تطبيق خوارزمية MUSIC على كشف DTMF" . رسالة ماجستير في الهندسة . جامعة وارسو للتكنولوجيا.
  19. ↑ ريفز، دبليو دي (1992). دليل إشارات ونقل حلقات المشترك - التناظري . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. ص 27. 
  20. ↑ شركة AT&T، ملاحظات حول الاتصال عن بعد ، 1968

للمزيد من القراءة