固定電話
固定電話,俗稱座機簡稱,是指固定在某個位置不動的電話。固定電話具有成本低、無輻射、信號穩定等優點,常用于日常辦公中的官方和正式溝通。固定電話是利用電話中的麥克風,通過聲音的振動來調制電話線上的電流和電壓,即把聲音轉換成電壓信號,通過電話線傳送到電話的另一端,再由麥克風把電壓信號轉換成聲音信號。
移動互聯網時代,由于智能手機的普及和QQ、微信等即時通訊工具的覆蓋,人們的通信選擇趨于多元化和移動化,固定電話的發展越來越困難。雖然我們的個人或者家庭用戶基本上已經不再安裝固定電話,但是固定電話對于企業來說還是非常重要的。此外,固定電話在電信網絡犯罪中仍被廣泛使用,成為犯罪嫌疑人的重要犯罪工具之一。
發展歷史
早期發展
在使用電話之前,人們可以通過電報“快速”地與親友交流,但起草最簡單的電報草稿,或許還要查閱電碼書,都需要花費大量時間,而且即使以最快的速度發出電報,回電話也要往返一次。所以到了19世紀末,電話的發明者只是模糊地有了讓電話超越電報的想法。這個想法當然是好的,但是實現起來真的不容易。
說到電話的發明,許多先驅者已經對它進行了大量的探索。人們認為安東尼奧·梅烏奇在1849年發明了電話的原型。它是由法國人Boussard和德國人Reiss在1854年左右提出的。兩塊金屬板用金屬絲連接起來。當一方說話時,金屬板振動,這可以轉換成電信號并傳輸到另一方。1860年左右,住在德國美因河畔法蘭克福附近的菲利普·賴斯(1834-1874)第一次用電發出了旋律。他把這個裝置叫做“電話”,意思是“電話”。所以這個名字一直用。
目前公認的電話發明者是貝爾,他于1876年2月14日在美國專利局申請了電話專利權。就在他申請兩個小時后,一個叫E .格雷的人也申請了電話專利。頻,這種方法顯然不可行。貝爾的成功源于一個偶然的發現。1875年6月2日,在一次實驗中,他將一塊金屬板連接到一個電磁開關上。沒想到,在這種狀態下,聲音奇妙地變成了電流。分析原理,原來金屬片因聲音振動,在連接的電磁開關線圈中感應出電流。格雷的設計原理和貝爾的不同,是利用麥克風內部液體的電阻變化,而接收器和貝爾的一模一樣。1877年,愛迪生獲得了碳粒子麥克風的發明專利。與此同時,許多人對電話的工作方式進行了各種改進。專利糾紛很復雜,直到1892年才告一段落。
技術革新
在電話發明后的幾十年里,圍繞著電話的操作和技術,申請了大量的專利。史端喬的“自動撥號系統”減少了人工接線帶來的各種問題,干電池的應用減少了電話的體積,加載線圈的應用減少了長途傳輸的信號損失。1906年,李德發明了電子試管,其放大功能引領了電話服務的方向。后來貝爾電話實驗室以此為基礎做出了電子三極管,這項研究意義重大。1915年1月25日,第一條跨地區的電話線路在紐約和舊金山之間開通。它使用了2500噸銅線,13萬根電線桿和無數的負載線圈,沿途還使用了三個真空管放大器來加強信號。1948年7月1日,貝爾實驗室的科學家發明了晶體管。這不僅對電話的發展意義重大,而且對人類生活的方方面面都有很大影響。在隨后的幾十年中,出現了大量的新技術,如集成電路的生產和光纖的應用,對通信系統的發展起到了非常重要的作用。
逐漸普及
1948年,美國有3000萬部電話接入互聯網。到20世紀60年代,美國的電話連接數量超過8000萬,全世界的電話連接數量超過1.6億。到1980年,美國有超過1.75億電話用戶線。
2005年,全球固定電話干線數量為126405萬戶,干線普及率為19.84%。全球電話干線數量從2000年的9.749億條增加到2005年的12.6405億條,年均增長率為5.3%,增長率最高的是亞洲的11.9%和非洲的7.8%。美國和歐洲的增長率低于1%。所以美歐干線在全球的比重在下降。美國主線占比從1995年的32.09%下降到2005年的23.47%,歐洲從38.18%下降到25.99%。由于亞洲電話的快速發展,亞洲電話的比例也從1995年的26.36%上升到2005年的47.21%。此外,美國中央情報局2007年的統計顯示,尼泊爾、緬甸、索馬里、利比里亞、阿富汗和巴布亞新幾內亞等貧窮國家每百人擁有的固定電話不到10部。從中國到一些人均國內生產總值每年約1萬美元的東歐國家,每100人擁有20至30部電話。在人均國內生產總值在2萬到4萬美元之間的富裕國家,包括西歐的大多數國家,如瑞典、芬蘭、意大利和希臘,每100人擁有40到70部電話。最后,人均GDP超過4萬美元的國家之間也存在差異。在美國,每100人擁有的電話數量是64部。
市場萎縮
受移動通信發展的影響,自2007年以來,固定電話安裝數量逐年下降。相比之下,手機的增長更為迅速,并呈現出逐年持續增長的趨勢。英國電信分析公司TheMobileWorld發布的統計報告顯示,2011年5月,全球固定電話用戶數為13.2億,移動電話用戶數為56億。兩者之和為69.2億,相當于現在的全球人口。
在加拿大,2013年的統計結果顯示,該國21%的家庭表示,他們只在家里使用手機。結果顯示,2016年下半年,美國50.8%的家庭只擁有手機,而只有45.9%的家庭仍然安裝固定電話。到2020年,根據澳大利亞通信和媒體局的統計,該國60%的成年人表示,在截至2020年6月的一年中,60%的成年人沒有在家中使用固定電話,而是使用手機進行語音通話,這一比例比2015年高出29%。
2023年,英國宣布計劃在2025年底完全關閉PSTN(公共交換電話網,我們日常生活中常用的網絡)。要知道,荷蘭和愛沙尼亞已經關閉了這個網絡,法國、德國、日本等其他國家也在逐步關閉。
中國固定電話發展史
1881年,英國電氣技師皮曉普在上海十六鋪沿街架設了一對露天電話,通話一次36便士。這是中國第一部電話。1882年2月,丹麥大北電報公司在上海外灘楊玉田路設立了中國第一個電話局,用戶25戶。同年夏天,皮曉普以“上海電話互助協會”的名義開辦了第二個電話局,用戶30多人。同年年底,英國公司“東洋電話”將上述兩家電話局合并運營,仍只有300多名用戶。后來被工信部接手了。1889年(光緒二十五年),安徽安慶府候補彭明寶設計制造了五六十種大小不一的零件,制成了中國第一部電話。
中國電話業的快速發展是在新中國成立之后。在此之前,中國的電信系統發展緩慢。1949年,中國電話普及率僅為0.05%,電話用戶只有26萬戶。新中國成立初期,中國通信基礎設施陳舊,技術落后:全國市話交換機總容量只有31萬門,長途通信以短波無線電報為主,技術裝備比發達國家落后二三十年。1949年后,中央人民政府迅速恢復和發展通信。1958年建成的北京電報大樓成為新中國通信發展的重要里程碑。在60年代的中國,手持電話的出現實現了人們遠距離通話的愿望。搖動手柄發電,然后通過人工接線員接通電話,這變得很珍貴。上世紀60年代,“樓上樓下,燈和電話”是人們常說的一句話,象征著對未來美好生活的向往。但直到改革開放之初,在中國,電話還是個稀罕物,只有少數人能擁有。上世紀70年代,隨著我國基礎電信設施建設的加快,公用電話成為大街小巷每一家雜貨店的熱情打卡地,排隊打電話成為那個時代最值得期待的時刻。隨著通信技術的發展,電話座機開始進入中國尋常百姓家,從奢侈品逐漸成為必需品。到1978年,全國電話普及率僅為0.38%,不到世界水平的1/10。占世界人口1/5的中國,電話總數不到世界電話總數的1%,每200人不到一部電話,比美國落后75年。交換機自動化比例低,大部分縣和農村仍使用“曲柄”,長途傳輸主要依靠明線和模擬微波。即使在北京,每天也有20%的長途電話無法接通,15%的長途電話一小時后才能接通。電報大樓的來訪者必須帶午餐去排隊。
1981年,中國實行開放政策,為普通家庭安裝電話。正是在這一年,唱盤進入了中國的尋常百姓家。盡管撥號既麻煩又乏味,但由于安裝和通信費用高昂,很少有家庭擁有電話。普通人還是去郵局用公用電話。1983年,上海開設了中國第一個尋呼臺,BP機進入中國。BB機的出現加速了公用電話亭的建設。從20世紀80年代到90年代,街上出現了各種公用電話,如投幣電話和卡式電話。90年代,隨著經濟的發展,家用固定電話開始真正進入人們的家庭,并逐漸普及。這時候電話已經是觸摸式的了,電話還可以顯示來電號碼。
2003年3月,中國固定電話用戶達到22562.6萬戶。2016年12月,根據國內三大運營商的綜合數據,全國移動用戶新增165.1萬,總數達到8.49億。在此背景下,去年12月中國聯通固話用戶減少106.9萬戶,總數僅為6664.9萬戶。中國電信固話用戶去年12月減少69萬戶,全年減少746萬戶,共計12686萬戶。此外,中國工信部統計報告顯示,去年中國固話用戶流失2437萬,到2016年底僅剩2億。但手機用戶增加了5054萬,達到13.2億。數據顯示,我國固定電話用戶流失已持續十余年,2017年第一季度,我國固定電話用戶數繼續下降382萬。與固定電話相比,移動設備確實有絕對的優勢。
如今,隨著移動互聯網和智能手機的快速發展,以及微信等移動軟件的快速普及,人們低成本地實現了從“見字如面”到“音視頻同步”的偉大跨越。手機的更新換代不僅讓公用電話亭逐漸消失,也讓很多家庭不再保留固定電話。雖然我們的個人或者家庭用戶基本上已經不再安裝固定電話,但是固定電話對于企業來說還是非常重要的。此外,它還被廣泛應用于電信網絡犯罪中,成為犯罪嫌疑人的重要犯罪工具之一。
產品分類
電話的分類方法有很多種,有的根據不同的系統,有的根據不同的選呼信號方式。為了便于理解,現代常用電話分為普通電話和專用電話。
功能劃分
普通電話:脈沖電話(脈沖撥號電話):脈沖電話稱為撥號脈沖自動電話,如圖所示。每當用戶撥打撥號盤時,就會產生一系列對應于被叫號碼的脈沖。脈沖鍵手機:手機裝有一個被稱為脈沖芯片的集成電路,它將用戶按下的數字逐個存儲起來,然后發送相應的脈沖序列,可以在沒有音頻接收器的情況下與開關配合使用。脈沖撥號有以下缺點:(1)速度慢,電話號碼越長,撥號時間越長,占用交換機的時間越長,不僅使程控交換機連接速度快的優勢發揮不出來,而且影響交換機的接通率;(2)易出錯信號,脈沖信號在線路傳輸中容易出現波形失真;(3)容易干擾,脈沖信號幅度大,容易產生線間干擾。所以這種電話已經初步被淘汰了。雙音鍵電話(DTMF):這種電話主要用程控交換機生產。它的信令方式與DC脈沖信令方式完全不同,是由按鍵撥號盤的編碼信號觸發,雙音多頻集成電路產生雙音合成信號。用戶每按一個鍵,就可以同時發出兩個對應數字的單頻組合波,如表所示。如圖所示,雙音按鍵電話具有撥號速度快、抗干擾能力強等優點,因此被廣泛使用。
專用電話:投幣電話:自動付費公用電話的早期產品,只能撥打本地電話。其控制功能包括檢測和判斷硬幣的真偽、電路的通斷控制、通話時限、報警和顯示、收集和歸還硬幣等。一些投幣電話還可以顯示所收硬幣的面值和通話費用,甚至對不同的電話服務使用不同的費率。磁卡電話:自動收費公用電話的換代產品,不僅可以打市話,還可以打長途。磁卡電話和投幣電話的重要區別在于,使用的是提前購買磁卡的支付方式,而不是使用現金硬幣。無繩電話:其手機配有麥克風和聽筒,支架上也配有麥克風和揚聲器。手機可以隨身攜帶,通過內置雙工電臺的無線電波與主底座連接,傳輸信息。因此,無繩手機除了可以通過基座呼叫或應答交換網的有線用戶外,基座還可以使用免提揚聲器或有線手機直接建立呼叫或應答呼叫,還可以通過無線電波與手機通話。當電源出現故障時,這種支架相當于一部普通的按鍵式電話,可以與有線用戶通話或接聽電話,這樣電話聯系就不會因為電源故障導致內部無線電不工作而中斷。
留言和錄音電話:包括自動應答電話、自動錄音電話和自動應答電話。自動應答電話是在普通電話上加一個自動應答機,用磁帶或集成電路數字存儲器把機主需要提前通知對方的話記錄下來。對方響幾次,它就自動接聽,把機主的信息發給對方。自動錄音電話是電話和錄音機的結合。當對方來電,機主不在家時,可以自動開啟錄音,錄下給機主的留言。主人回家后,可以通過播放聲音來收聽對方的消息。自動應答錄音電話是自動應答機、自動錄音機和電話相結合的產物。早期的自動應答錄音電話采用模擬錄音放音方式,使用盒式磁帶作為對方留言的記錄介質。最新的現代電話使用數字記錄和回放模式,即使用隨機存取存儲器(RAM)作為雙方留下的消息的記錄介質。錄音時,語音信號通過模數轉換器轉換成數字信息,寫入RAM。播放時,從RAM中讀取數字信息,由數模轉換器轉換成語音信號。
電視電話:電視電話由電話、電視、攝像機和控制器組成。電話用于語音傳輸,攝像頭和電視用于圖像顯示,控制器用于電視的操作控制。電視電話系統的傳輸線路可以是微波中繼線路、衛星通信線路、光纖通信線路和其他寬帶線路。
文字電話:普通電話只能傳遞語音信息,不能傳遞那些難以用文字表達的內容,如設計圖紙、親筆簽名等。書寫電話是書寫機器和電話結合的產物。它是一種新的通訊工具,可以用來說話和傳遞書寫信號。它可以在本地電話網或長途電話網上使用。書寫電話的通訊原理與普通電話完全相同,書寫功能基于遙控隨動技術。書寫器配有一對專用的發送筆和接收筆。當發送者的發送筆在紙上書寫或繪畫時,筆尖驅動水平方向和垂直方向的編碼器輸出代表兩個方向位移的編碼信號,電信號通過電話網絡傳輸到另一臺書寫機器,驅動接收者的發送筆與發送者的發送筆同步位移,從而忠實地復制發送者寫在紙上的文字和圖形。
語音撥號電話:這是一種在普通電話或交換機上安裝了語音識別器的電話。只要給出名字或號碼,電話就能接通。20世紀80年代以來,出現了各種語音識別專用軟件,為語音撥號的實現創造了條件。
口語翻譯電話:語音撥號只識別有限的孤立詞,如0~9位數字、公司名稱、人名等。而口頭翻譯電話要復雜得多。它要識別自然的連續語音,因為發音不好,很難識別。因此,需要能夠識別語言的實時翻譯合成技術,將合成的自然電話語音傳輸給對方。
供電交換劃分
文字電話:普通電話只能傳遞語音信息,不能傳遞那些難以用文字表達的內容,如設計圖紙、親筆簽名等。書寫電話是書寫機器和電話結合的產物。它是一種新的通訊工具,可以用來說話和傳遞書寫信號。它可以在本地電話網或長途電話網上使用。書寫電話的通訊原理與普通電話完全相同,書寫功能基于遙控隨動技術。書寫器配有一對專用的發送筆和接收筆。當發送者的發送筆在紙上書寫或繪畫時,筆尖驅動水平方向和垂直方向的編碼器輸出代表兩個方向位移的編碼信號,電信號通過電話網絡傳輸到另一臺書寫機器,驅動接收者的發送筆與發送者的發送筆同步位移,從而忠實地復制發送者寫在紙上的文字和圖形。
語音撥號電話:這是一種在普通電話或交換機上加裝了語音識別器的電話。只要給出姓名或號碼,電話就能接通。20世紀80年代以來,出現了各種語音識別專用軟件,為語音撥號的實現創造了條件。
口語翻譯電話:語音撥號只識別有限的孤立詞,如0-9位數字、公司名稱、人名等。而口頭翻譯電話要復雜得多。它要識別自然的連續語音,因為發音不好,很難識別。因此,需要能夠識別語言的實時翻譯合成技術,將合成的自然電話語音傳輸給對方。
組成原理
固定電話的基本組成和工作原理是:麥克風將振動的聲音信息轉化為電流信息(電磁感應現象),即根據電磁感應,當放置在磁極附近的線圈在聲音推動下振動(發聲物體振動),線圈中會產生與聲音變化相對應的感應電流,從而將聲音信號轉化為強弱不等的電流信號。然后將變化的電流信息傳輸到另一個電話聽筒,電話聽筒的聽筒將電流信號還原為聲音信號(磁場對電流有很強的作用),即根據磁場對電流的作用,當變化的電流通過放置在磁極附近的線圈時,線圈受到大小和方向不同的磁場力的振動,帶動揚聲器振膜振動,變化的電流信號轉換為聲音信號。麥克風麥克風又稱動圈式麥克風,利用電磁感應原理將聲音信號轉換成電信號,然后加載到錄音系統或揚聲器中,俗稱“音箱”,利用磁場對帶電導體的作用,將電信號轉換成聲音信號。