电话

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电话是一种可以传送与接收声音的远程通信装置。早在十八世纪欧洲已有“电话”一词，用来指用线串成的话筒（以线串起杯子）。电话的专利拥有权属于亚历山大·格拉汉姆·贝尔，贝尔于1876年3月申请电话的专利权，但具体谁是发明人还存在争议。

电话的基本元件包括将声音转换为信号的麦克风（发射器）及可以将信号还原为声音的耳机（接收器）。此外，大部分的电话都有铃或蜂鸣器，可以发出声音，提醒有人打电话来，也有拨号盘，若要打电话给其他人时可以输入电话号码。在1970年代以前的电话是用旋转式的拨号转盘拨号，但AT&T在1963年发表双音多频的按钮式拨号盘，后来拨号转盘也都被按钮所取代。电话的麦克风和耳机大部分会整合成电话听筒，在打电话时有手拿着，麦克风和耳机分别放在口及耳朵的旁边。发射器可以将音波转换为信号，借由电话线路传送到受话端，受话端将信号转换为耳机（或是喇叭）中的声音。

历史上对电话的改进和发明包括：碳粉话筒、人工交换板、拨号盘、自动电话交换机、程控电话交换机、双音多频拨号、语音数字采样等。近年来的新技术包括，ISDN、DSL、网络电话、类比式移动电话系统和数位移动电话等。

这一行业通常分为电话设备制造商和电话网络运营商。在历史上，网络运营商通常都拥有全国性的垄断。近年来，随着全球电信市场的开放和整合以及技术的发展，逐渐出现多家运营商在同一市场竞争的局面。例如，贝尔系统，即AT&T的下属公司曾拥有美国电话市场的80%。1984年，由于美国司法部反垄断诉讼，贝尔系统被迫分割成多个独立的地方贝尔公司。

电话最早只是设计作为简单的语音通讯使用，但许多现代的电话（特别是移动电话）增加许多额外的功能。例如答录机、传送接收文字讯息、拍摄及显示照片或影片、播放音乐及上网，现在移动电话的趋势是整合移动电话通讯及大部分相关的运算功能，称为智能手机。

## 发展历史

亚历山大·格拉汉姆·贝尔一般被认为是电话的发明者。2002年6月11日美国国会的269议案承认了安东尼奥·穆齐的贡献。一些人认为这是承认穆齐才是电话发明人，但这种说法存在争议，因为议案并没有明说“安东尼奥·穆齐就是发明人”。此外约翰·菲利普·雷斯等也有可能是电话发明人。

## 基本原理

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传统的固网电信电话系统，也称为“普通老式电话服务”（POTS）会将控制线及音频线放在同様的绝缘双绞线（图中的C，下同）上，也就是电话线。信号设备（参考左图）包括钟、蜂鸣器、灯光或其他设备（A7）提醒使用者有来电，数字按钮或是拨号盘（A4）可以输入要打的电话号码。固网电话服务中最大的开销就是在电话线路，因此电话会将双方的通话都由同一对绞线来传送。绞线减少电磁干扰及串扰的效果比单一线或是一对没有绞的线要好。麦克风接收到的声音会转换为电波送出，此信号会比对方说话传送过来的信号要强，但在侧音中一方讲话的讯号不会盖过对方说话传来的讯号，因为混合线圈（A3）会将送到听筒的声音减掉麦克风的声音。接线盒（B）抑制雷击及进行阻抗匹配根据电话线的长度，使信息最大。电话也会针对室内线路长度作对应的调整（A8）。电话线上的电压相对地是负的，以减少伽凡尼腐蚀。负电压会吸引正的金属离子到电线上。

## 运作细节

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固网电话会包括一个切换开关（A4）及一个警示装置，多半是蜂鸣器（A7），当电话挂上（on hook）时，开关开路，警示装置会连接到电话线，其他装置是在电话未挂上（off hook）时连接到电话线，包括传送器（麦克风，A2）、接收器（喇叭，A1），以及其他拨号、滤波（A3）及放大用的装置。

当发话方想要打电话时，会将电话听筒拿起，会借由一个杠杆使切换开关导通（A4），因此传送器（麦克风）、接收器（喇叭）及其他音频相关元件会有电。电话未挂上的电路阻抗较低（小于300欧姆），因此会产生直流电流，送到交换机。交换机侦测到电流，将电话线连接一数位接收电路，并且送出拨号音通知发话方已可以拨号。若是使用现代的按钮式电话，发话方在按键上按受话方的电话号码，透过电路产生给交换机接收的双音多频信号双音多频。若是转盘式电话利用脉冲拨号方式以脉冲表示电话号码，因此交换机可以收到电话号码（到2010年止许多交换机仍可以处理脉冲拨号）。若受话方的电话没有忙线，交换机送出间歇式的电话铃讯号给受话方（北美及英国是交流75V，德国则是交流60V），提醒受流方有电话打来了。若受话方的电话忙线，交换机送出忙音给发话方，但若受话方有安装插拨机能，交换机会送出间歇式的告知音，告知有来电。

电话的蜂鸣器（A7）透过一个电容器连接到电话线，因此直流讯号无法通过，只有交流的振铃讯号才能通过。当电话挂上时不消耗电流（在不考虑电话上的灯或其附加装置的情形下），但电话线上会持续的有直流电压。交换机电路（D2）会送交流信号启动蜂鸣器，告知有来电。在没有自动交换机的时代，电话会有手摇的电话磁石产生振铃电压给交换机或线上的其他电话。当固网电话挂上（on hook）时，电话交换机的线路侦测到上面没有直流电流，因此知知道此电话未使用。当发话方开始打电话时，交换机送出振铃讯号，当受话方拿起听筒时，会触发一个双重的切换开关，切断警示装置，并且导通电话中的音频装置，因此会从电话线上抽取电流。确认此电话在使用中。交换机线路会将振铃讯号切掉，两台电话都是可使用的，借由电话线路连线。只要双方的切换开关都导通（off hook），双方就可以通话。若任何一方结束通话，将电话听筒放回电话上，线上直流电流中断，告知交换机这通电话已结束了。

若通话双方不是连接同一个交换机，信号会透过交换机之间的中继链接来连接，现在的电信网络中，这部分的连接会用光纤通讯及数字多路系统进行，相关远距离的通讯可以透过卫星通讯进行。

大部分的固网电话，其麦克风及喇叭都会放在听筒中。麦克风（A2）是由电话线供电，会产生其频率及振幅都会依到达隔膜的声音来变化的调变电子讯号。电流会延电话线传送到交换机，再送到另一个电话。当信号通过接收器（A3）的声圈时，变化的电流使接收器的隔膜会产生对应的振动，因此可以复制原来发话端的声音。

除了麦克风及喇叭外，也有其他电路避免麦克风信号及喇叭信号相互干扰，这是借由混合线圈（A3）达到的。电话线上进来的信号会通过电阻（A8）及线圈（A3）通到喇叭（A1），因为电阻及线圈的阻抗比麦克风（A2）要低，因此几乎所有的进来的信号都会到喇叭，不会到麦克风。

同时电话线上的直流电压产生了直流电流，会分为电阻-线圈（A8-A3）及麦克风-线圈（A2-A3）两个路径，延著麦克风-线圈路径的直流电流会因声音转换为交流电流，只通过线圈（A3）主绕组的上方路径，主绕组上方路径的圈数比下方的略小，因此部分的电流会回到喇叭，但主要的会透过电话线送出。

架线工的听筒是专门为测试电话线路而设计的电话机，也可以直接接到架空电缆或是其他基础设备的元件上。

## 固定电话系统

固定电话系统通常称为公用电话交换网。在交换机与用户之间通常以铜线连接。近年来，光纤部分地替代铜线。通话所使用的频率范围为0-3.5千赫兹。更高的频率在接入交换局时被滤掉。模拟话音信号进一步被采样量化成为数字信号，以便在数字交换传输网络中传递。

端局是指用户拥有直接连线连接的交换机。用户线是指用户与端局之间的线路。中继线是指连接不同交换机的电路。中继线群是指一组介于同样两个交换机之间的中继续。

自动电话系统通常使用数字组合来代表和寻址不同的用户，这也就是电话号码。电话号码系统通常会区分本地电话、长途电话和国际电话。拨打本地电话通常可以直接拨本地号码。长途电话则需拨国际冠码［国际电信联盟（ITU）推荐使用“0”），加国内长途区号和本地号码。国际电话则需拨国际长途字冠（ITU推荐使用“00”）、国际长途区号、国内长途区号和本地号码。美国和加拿大使用“1”作为国内长途字冠，“011”为国际长途字冠。国际长途区号请参见国际长途电话区号表。

大型企业或机构通常会使用专用电话交换机（PBX）。专用交换机使用系统内部的号码，通常也同时占用公用电话号码的某一区段。一些大型公司的内部电话网连接不同的城市甚至不同的国家。

多数PSTN网络在用户和端局之间使用模拟信号传输。综合业务数字网则是使用数字信号来连接用户和端局的系统。

在电话交换机之间，目前通常使用7号信令系统传输信令。

## 使用情况

到2009年底为止，固定电话已有12.6亿的用户，移动电话已有46亿的用户，总计几乎60亿的电话用户。

## 各类型电话和通讯器材

- 固网电话
- 无绳电话
- 无线环路
- 电话子母机
- 数字无绳电话
- 模拟无绳电话
- 移动电话
- 智能手机
- 小灵通
- 传真机

## 电话系统、组织架构与服务

电话区号、控制电码、程控交换机、电话交换中心、可视电话、电话会议（Global Conference Bridge）、集团电话、IP电话、热线电话、公用电话、市话、长途电话、卫星电话、语音电话、海事电话、磁卡电话、举报电话、ADSL、ISDN、网络交换机、路由器、无线局域网、调制解调器、短信息、传真、GPRS、CDMA、CDPD、网络、电信黄页、电话卡、200卡、 201卡、电话充值卡、114、110、112、119、120、122、电话磁卡、电话银行

## 符号编码

电话的Unicode字符包括：

- 260E
- 260F
- 1F4DE

## 发话方和受话方

发话方是打电话出去的一方，作法多半是利用拨电话号码，接电话的一方称为受话方。若不是免费电话，发话方一般需要付电话费，不过若是受话方付费电话则会由受话方付费。

若发话方是用移动电话在国际漫游中发话，可以需要支付国际线路的额外费用。

在一般国家，比较礼貌的作法是发话方在开始说话时先告知身份，而不是先确认受话方的身份。

## 延伸阅读

- Sobel, Robert (1974), The Entrepreneurs: Explorations Within the American Business Tradition. Weybright & Talley. ISBN 0-679-40064-8.
- Todd, Kenneth P. (1998), A Capsule History of the Bell System. American Telephone & Telegraph Company (AT&T).
- Ronell, Avital. (1989), The Telephone Book: Technology, Schizophrenia, Electric Speech (ISBN 0-8032-8938-3)

## 外部链接

- Early U.S. Telephone Industry Data
- 1911 Britannica "Telephone" article
- Virtual museum of early telephones
- The Telephone, 1877
- Telephone Citizendium