DTMF 신호

DTMF 신호(DTMF signaling), 이중톤 다중 주파수(Dual-tone multi-frequency signaling) 신호 방식은 전화 장비 및 기타 통신 장치와 자동 전화 교환기 사이의 전화선을 통해 음성 주파수 대역을 사용하는 전기 통신 신호 시스템이다. DTMF는 1963년부터 푸시 버튼 전화에 사용되는 터치톤 상표로 알려지게 되었으며, 미국 벨 시스템에서 처음 개발되었다. DTMF 주파수는 ITU-T 권고 Q.23에 따라 표준화되었다. 이 신호 시스템은 영국에서는 MF4, 독일에서는 MFV, 캐나다에서는 Digitone으로도 알려져 있다.

전화 키패드를 사용한 터치톤 다이얼링은 로터리 다이얼 사용을 점차 대체했으며, 장비를 제어하고 사용자 의도를 알리는 전화 통신 산업 표준이 되었다. 전화망의 트렁크에서의 신호는 다른 종류의 다중 주파수 신호를 사용한다.

 다중 주파수 신호 방식 
섬네일|20세기 후반 미국 터치톤 전화기의 전형적인 예인 웨스턴 일렉트릭 2500
섬네일|AUTOVON 키패드는 16개 DTMF 신호를 모두 사용하는 전형적인 애플리케이션이었다. 네 번째 열의 빨간색 키는 A, B, C, D DTMF 이벤트를 생성한다.
DTMF 개발 이전에 전화번호는 펄스 다이얼링으로도 알려진 루프-단절(LD) 신호를 위해 로터리 다이얼로 다이얼되었다. 이는 다이얼이 각 원하는 숫자로 회전한 후 원래 위치로 되돌아갈 때 전화기의 스위치 작동으로 전화 교환기와 호출자 전화기 사이의 가입자선 전류를 정확한 속도로 끊는 방식으로 작동한다. 교환 장비는 다이얼 펄스에 직접 릴레이를 작동시키거나 다이얼된 전화번호를 기록하는 레지스터에 숫자를 저장하여 응답한다. 펄스 다이얼링은 직접 금속선에서만 가능했으며, 존재하는 전기적 왜곡량에 따라 물리적 거리가 제한되었다. 교환 시스템 간 트렁크를 통한 신호 전달을 위해 교환원은 다른 유형의 다중 주파수 신호 방식을 사용했다.

다중 주파수 신호 방식(Multi-frequency signaling, MF)은 두 개의 순음 (순수 사인파) 소리를 혼합하여 사용하는 신호 방식 그룹이다. 다양한 MF 신호 통신 프로토콜은 벨 시스템과 CCITT에 의해 고안되었다. 이들 중 가장 초기의 것은 교환 센터 간의 대역 내 신호 방식을 위한 것으로, 장거리 전화교환원은 16개 숫자 키패드를 사용하여 다음 하위 장거리 전화 교환원에게 연락하기 위해 목적지 전화번호의 다음 부분을 입력했다. 이 반자동 신호 및 교환 방식은 속도와 비용 효율성 면에서 성공적이었다. 전문가들이 MF를 사용하여 장거리 전화 통화를 설정한 이 이전의 성공을 바탕으로, 교환원의 도움 없이 최종 사용자 신호 전달을 위한 이중톤 다중 주파수 신호 방식이 개발되었다.

DTMF 시스템은 음성 주파수 범위에서 네 세트의 주파수를 쌍으로 전송하여 16개의 신호를 나타내는데, 이 신호는 10개의 숫자와 A부터 D까지의 문자 및 #, * 기호로 식별되는 6개의 추가 신호를 나타낸다. 신호는 가청음이기 때문에 회선 중계기 및 증폭기, 무선 및 마이크로웨이브 링크를 통해 전송될 수 있다.

AT&T는 이 제품을 "음성 전송 경로를 사용하는 고객 스테이션에서 푸시 버튼 신호를 보내는 방법"이라고 설명했다. 소비자 전화기가 MF 기반의 전화 교환 센터 간 라우팅 및 교환을 방해하는 것을 방지하기 위해, DTMF 주파수는 기존의 모든 교환 센터 간 MF 신호 프로토콜(MF/R1, R2, CCS4, CCS5, 및 나중에 SS7 디지털 신호 방식으로 대체된 기타 프로토콜)과 다르다. DTMF는 벨 시스템 전체에서 터치톤이라는 상표로 알려졌다. 이 용어는 1960년 7월 5일 AT&T가 상업적으로 처음 사용했고, 1963년 11월 18일 첫 푸시 버튼 전화가 대중에게 출시되면서 일반에 공개되었다. 벨 시스템의 모회사로서 AT&T는 1962년 9월 4일부터 1984년 3월 13일까지 이 상표를 보유했다. 이는 ITU-T 권고 Q.23에 의해 표준화되었다.

호환 가능한 전화 장비의 다른 공급업체들은 터치톤 기능을 톤 다이얼링 또는 DTMF라고 불렀다. 자동 전기(GTE)는 마케팅에서 "터치 콜링"이라고 언급했다. 캐나다의 노던 일렉트릭 컴퍼니는 Digitone과 같은 다른 상표명을 사용했다.

대역 내 신호 방식의 한 방법으로서, DTMF 신호는 케이블 텔레비전 방송 사업자들에 의해 큐톤으로도 사용되었는데, 이는 케이블 회사들을 위해 방송 중간에 지역 상업 광고 삽입 지점의 시작과 종료 시간을 알리기 위함이었다. 1990년대에 대역 외 신호 방식 장비가 개발될 때까지, 빠르고 미승인된 DTMF 톤 시퀀스는 미국 및 다른 지역의 케이블 채널 광고 시간 동안 들을 수 있었다. 이전에는 지상파 텔레비전 방송국이 DTMF 톤을 사용하여 원격 송신기를 제어했다. IP 전화에서는 DTMF 신호가 대역 내 또는 대역 외 톤으로 전달될 수도 있고, 심지어 신호 프로토콜의 일부로 전달될 수도 있다. 이는 두 종단점이 공통된 접근 방식을 채택하는 데 동의하는 한 가능하다.

 키패드 
섬네일|DTMF 키패드 레이아웃섬네일|right|1209 Hz와 697 Hz 사인파의 조합으로 DTMF "1"을 나타낸다.
DTMF 전화 키패드는 푸시 버튼 매트릭스로 배치되어 있으며, 각 행은 DTMF 신호의 저주파수 구성 요소를 나타내고 각 열은 고주파수 구성 요소를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 키패드는 4개의 행과 3개의 열로 구성되지만, 일부 응용 프로그램에서는 네 번째 열이 존재한다. 키를 누르면 행 주파수와 열 주파수의 조합이 전송된다. 예를 들어, 1번 키는 697 헤르츠 저음과 1209 Hz 고음이 중첩된 소리를 생성한다. 초기 푸시 버튼 설계는 레버를 사용하여 각 버튼이 하나의 행 및 하나의 열 접점을 활성화하도록 했다. 이 톤은 교환 센터에서 디코딩되어 사용자가 누른 키를 결정한다.

 사각형, 별, A, B, C, D 

엔지니어들은 전화가 컴퓨터와 자동 응답 시스템에 접근하는 데 사용될 것이라고 예상했다. 그들은 요구 사항을 결정하기 위해 회사들과 협의했다. 이는 일반적으로 번호 기호(#) (다른 이름으로는 파운드, 다이아몬드, 해시, 게이트(영국), 또는 옥토소프)로 근사화되는 사각형 기호와 별표(*) 키 또는 별표 (프랑스) 키가 각각 세 번째 열의 네 번째 행과 첫 번째 열의 네 번째 행에 추가되는 결과를 낳았다. 또한, 메뉴 선택을 위해 A, B, C, D의 네 번째 열 키가 추가되었다. 문자 키는 대부분의 키패드에서 제거되었고, 두 개의 기호 키가 미국과 캐나다에서 발신자 ID를 숨기기 위한 *67과 같은 수직 서비스 코드에 널리 사용되기까지는 수년이 걸렸다.

신용카드를 받는 공중전화는 이 추가 코드를 사용하여 자기 띠의 정보를 전송한다.

미군의 AUTOVON 전화 시스템은 전화 통화를 할 때 특정 권한 및 우선순위 수준을 주장하기 위해 A, B, C, D 신호를 사용했다. 우선순위는 여전히 군 전화 네트워크의 기능이지만, 숫자 조합을 사용한다. 예를 들어, 번호 앞에 93을 입력하는 것은 우선순위 통화이다.

오늘날 A, B, C, D 신호의 사용은 전화 네트워크에서 드물며, 네트워크 제어에만 독점적으로 사용된다. 예를 들어, 일부 네트워크에서는 A가 통신사 목록을 순환하는 데 사용된다. 이 신호는 무선 전화 패치 및 중계기 작동에서 활성 전화선에 연결된 동안 중계기를 제어하는 등의 용도로 사용된다.

별표, 사각형, A, B, C, D 신호는 여전히 아마추어 무선 운영자 및 상업용 양방향 무선 시스템에서 장비 제어, 중계기 제어, 원격 기지국 운영 및 일부 전화 통신 시스템에 널리 사용된다.

DTMF 신호음은 일부 사전 녹화된 VHS 비디오카세트의 시작 및 끝에서도 들을 수 있다. 비디오테이프의 마스터 버전에 대한 정보는 DTMF 톤으로 인코딩된다. 인코딩된 톤은 자동 복사 기계에 원본 비디오를 가능한 한 가깝게 복제하기 위한 형식, 지속 시간, 볼륨 수준 등의 정보를 제공한다.

DTMF 톤은 일부 발신자 ID 시스템에서 발신자 ID 정보를 전송하는 데 사용되는데, 이 기능은 미국에서 벨 202 변조 주파수 편이 변조(FSK) 신호 방식으로 수행된다.

 디코딩 
섬네일|두 개의 CMD CM8870CSI DTMF 수신기
DTMF는 원래 튜닝된 전기 필터 뱅크로 디코딩되었다. 20세기 말에는 디지털 신호 처리가 디코딩의 주요 기술이 되었다. DTMF 디코딩 알고리즘은 일반적으로 괴르첼 알고리즘을 사용하지만, DTMF 디코딩에 MUSIC 알고리즘을 적용한 결과 괴르첼 알고리즘보다 성능이 우수하며 사용 가능한 샘플 수가 제한될 경우 유일한 가능성임이 입증되었다. DTMF 신호는 종종 음성 또는 기타 오디오 신호와 함께 대역 내에서 동시에 전송되므로, DTMF 신호 정의에는 타이밍(최소 지속 시간 및 숫자 간 간격), 주파수 편차, 고조파, 두 구성 요소의 상대적 진폭 관계(트위스트)에 대한 엄격한 제한이 포함된다.

 다른 다중 주파수 신호 
전화 시스템은 일반적으로 DTMF 사양 외에 회선, 장비 상태 또는 통화 결과, 문제 해결 또는 서비스 목적의 장비 제어를 나타내는 다른 톤을 정의한다. 이러한 호 진행음은 종종 여러 주파수로 구성되며 각 국가에서 표준화된다. 벨 시스템은 이를 정밀 톤 계획에서 정의했다.

일부 초기 모뎀은 벨 400 스타일 모뎀과 같은 터치톤 주파수를 기반으로 했다.

 같이 보기 
 선택 호출
 
 큐톤

 각주 

 외부 링크 
 ITU의 DTMF 서비스 구현 권장 사항
 프랭크 더다, 이중톤 다중 주파수 (터치톤) 참조, 2006.
 ITU-T 권고 Q.24 - 다중 주파수 푸시 버튼 신호 수신

분류:방송공학
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