電話

電話（テレフォニー/ t ə ˈ l ɛ f ə n i / tə- LEF -ə-nee ）は、音声、ファックス、またはデータを遠隔地間で電子的に伝送することを目的とした電気通信サービスの開発、応用、および展開に関わる技術分野です。電話の歴史は、電話の発明と発展と密接に結びついています。

電話技術（テレフォニー）は、一般的に電話機および電話システムの構築または運用、あるいは有線の有無にかかわらず、電話機器を用いて音声やその他の音声を地点間で伝送する電気通信システムを指します。[ 1 ]この用語は、従来電話機器が担っていた機能を実行するコンピュータのハードウェア、ソフトウェア、およびコンピュータネットワークシステムを指す場合にも頻繁に使用されます。この文脈では、この技術は特にインターネット電話、またはVoice over Internet Protocol （VoIP）と呼ばれます。

概要

最初の電話は2台ずつ直接接続されていました。つまり、各ユーザーは、通話先ごとに別々の電話機を配線で接続していました。しかし、ユーザーが数人以上と通信したい場合、すぐに不便になり、管理も困難になりました。電話交換機の発明により、地域内で使用されている他の電話機との電話接続を確立するソリューションが提供されました。各電話機は当初1本の線で交換機に接続されていましたが、後に1対の線、つまり市内回線で接続されるようになりました。他のサービスエリアにある近隣の交換機は幹線で接続され、複数の交換機を経由して通話を中継することで長距離サービスを確立できるようになりました。

当初、交換機の交換機は係員（一般に「交換手」と呼ばれる）によって手動で操作されていました。顧客が電話機のハンドルを回すと、交換手の前にある盤上のインジケータが点灯し、交換手はそれに応じて交換手用ヘッドセットをそのジャックに差し込み、サービスを提供します。発信者は相手の名前（後に番号）を尋ね、交換手は回線の一端を着信側のジャックに接続して相手に知らせます。着信側が応答すると、交換手はヘッドセットを外し、端末間の回線を接続します。トランク通話は、ネットワーク内の他の交換機の他の交換手と協力して行われました。

1970 年代まで、ほとんどの電話は、顧客宅内に敷設された電話回線に固定配線されていました。その後、屋内配線を終端するジャックの設置に変更したことで、電話プラグ付きの電話機の交換が簡単になり、ジャックが設置されている敷地内の複数の場所に電話機を移動できるようになりました。すべてのジャックへの屋内配線は、建物をケーブルに接続するワイヤ ドロップに 1 か所で接続されていました。ケーブルは通常、地区アクセス ネットワーク全体から多数のドロップ ワイヤを1 つのワイヤ センターまたは電話交換機に運びます。電話ユーザーが電話をかけようとすると、交換機の装置がダイヤルされた電話番号を調べ、その電話回線を同じワイヤ センター内の別の回線に接続するか、または遠方の交換機へのトランクに接続します。世界のほとんどの交換機は、より大規模な交換システムのシステムを介して相互接続され、公衆交換電話網(PSTN) を形成しています。

20 世紀後半には、音声を伝送するために作成されたネットワークの重要な二次アプリケーションとしてファックスとデータが使用され、世紀後半には、そのようなトラフィックの処理を改善するためにネットワークの一部がISDNとDSLでアップグレードされました。

今日、電話技術は電話サービスやシステムの提供にデジタル技術（デジタル電話）を利用しています。電話通話はデジタルで提供できますが、ラストマイルがデジタルの場合、またはデジタル信号とアナログ信号の変換が電話機内で行われる場合に限られます。この進歩により通信コストが削減され、音声サービスの品質が向上しました。最初の実装であるISDNは、エンドツーエンドのすべてのデータ転送を電話回線で高速化しました。[ 2 ]このサービスは後に、インターネットプロトコルスイートに基づくデジタルサービスの提供が可能になったため、重要性は大幅に低下しました。[ 3 ]

1980年代にパーソナルコンピュータ技術が登場して以来、コンピュータテレフォニーインテグレーション（CTI）は、電話帳サービスや発信者番号通知機能を利用した音声、ファックス、データ通話の発着信など、コンピュータによって開始・制御されるより高度な電話サービスを徐々に提供してきました。電話ソフトウェアとコンピュータシステムの統合は、オフィスオートメーションの進化における大きな進歩です。この用語は、コールセンターのコンピュータ化されたサービス、例えば電話をかけた企業の適切な部署に転送するサービスなどを説明する際に使用されます。また、パーソナルコンピュータを使用して電話を開始および管理する機能を指す場合もあります（この場合、コンピュータを個人のコールセンターと考えることができます）。[ 4 ]

デジタル電話

デジタル電話とは、電話システムおよびサービスの運用と提供にデジタル電子機器を利用することです。20世紀後半以降、従来のアナログ伝送・信号システムはデジタルコアネットワークに置き換えられ、アクセスネットワークの大部分もデジタル化されました。

1947年にベル電話研究所で始まったトランジスタ技術の開発から、 1950年代の増幅回路とスイッチング回路に至るまで、公衆交換電話網（PSTN）は徐々に半導体エレクトロニクスと自動化へと移行してきました。金属酸化物半導体（MOS）技術とパルス符号変調（PCM）技術を組み込んだコンピュータベースの電子交換システムの開発に続き、PSTNは信号伝送と音声伝送のデジタル化へと徐々に進化しました。それ以来、デジタル電話はネットワークの容量、品質、コストを劇的に向上させてきました。デジタル化により、同一チャネルで 広帯域音声が可能になり、より広いアナログ音声チャネルの品質が向上しました。

歴史

エンドツーエンドのアナログ電話網がデジタル信号1 （DS1/T1）搬送システムによる伝送網に改修・アップグレードされたのは、1960年代初頭に遡る。これらの網は、帯域幅制限のあるアナログ音声信号をサンプリングし、パルス符号変調（PCM）を用いて符号化することで、基本3kHz音声チャネルをサポートするように設計された。初期のPCMコーデックフィルタは、受動抵抗-コンデンサ-インダクタフィルタ回路として実装され、アナログ-デジタル変換（音声のデジタル化）とデジタル-アナログ変換（音声の再構成）は個別のデバイスによって処理されていた。初期のPCMコーデックフィルタの性能が低く、コストが高かったため、初期のデジタル電話は実用的ではなかった。[ 5 ] [ 6 ]

実用的なデジタル通信は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）の発明によって可能となり、 [ 7 ] PCMデジタル電話の急速な発展と広範な採用につながった。[ 6 ] 1957年、フロッシュとデリックはベル研究所で最初の二酸化シリコン電界効果トランジスタを製造することができた。これは、ドレインとソースが表面で隣接した最初のトランジスタであった。[ 8 ]その後、1960年にベル研究所でチームが動作するMOSFETを実証した。 [ 9 ] [ 10 ] MOS技術は、アナログ電話アプリケーションには実用的ではないとベルは当初見なしていたが、フェアチャイルドとRCAによってコンピュータなどのデジタルエレクトロニクス向けに商品化された。[ 11 ] [ 6 ]

MOS技術は、 1970年代初頭にベル研究所の元技術者デビッド・A・ホッジスとカリフォルニア大学バークレー校のポール・R・グレイが開発した、アナログ信号処理とデジタル信号処理を1つのチップに統合したMOSミックスドシグナル集積回路により、最終的に電話アプリケーションで実用化されました。[ 6 ] 1974年に、ホッジスとグレイはRE・スアレスと協力してMOSスイッチトキャパシタ（SC）回路技術を開発し、 MOSキャパシタとMOSFETスイッチをデータ変換に使用するデジタル-アナログコンバータ（DAC）チップを開発しました。[ 6 ] MOSアナログ-デジタルコンバータ（ADC）とDACチップは1974年までに商品化されました。 [ 12 ]

MOS SC 回路は、1970 年代後半に PCM コーデック フィルタ チップの開発につながりました。[ 6 ] [ 5 ]シリコンゲートCMOS (相補型 MOS) PCM コーデック フィルタ チップは、1980 年に Hodges と WC Black によって開発され、[ 6 ]以来、デジタル電話の業界標準となっています。[ 6 ] [ 5 ] 1990 年代までには、公衆交換電話網(PSTN)などの通信ネットワークは、大規模集積回路(VLSI) CMOS PCM コーデック フィルタによって大部分がデジタル化され、電話交換機、構内交換機(PBX)、およびキー電話システム(KTS) の電子交換システム、ユーザー側モデム、デジタル ループ キャリア、ペア ゲインマルチプレクサ、電話ループ エクステンダ、総合デジタル通信網(ISDN) 端末、デジタルコードレス電話、デジタル携帯電話などのデータ伝送アプリケーションで広く使用されています。音声認識装置、音声データストレージ、ボイスメール、デジタルテープレス留守番電話などのアプリケーションもあります。[ 5 ]デジタル通信ネットワークの帯域幅は、エドホルムの法則で観察されるように、指数関数的に急速に増加しており、[ 13 ]主にMOS技術の急速なスケーリングと小型化によって推進されています。[ 14 ] [ 6 ]

8 ビット深度および 8 kHzサンプル レートの非圧縮 PCMデジタル オーディオは 64 kbit/sのビット レートが必要ですが、これはネットワーク帯域幅が限られていた初期のデジタル通信ネットワークでは非現実的でした。この問題の解決策は線形予測符号化(LPC) でした。これは音声符号化データ圧縮アルゴリズムであり、1966 年に名古屋大学の板倉文忠と日本電信電話(NTT) の斉藤修三によって初めて提案されました。LPCは2.4 kbit/s まで音声データを圧縮することができ、1970 年代にデジタル ネットワーク上で最初のリアルタイム会話に成功しました。[ 15 ] LPC はそれ以来最も広く使用されている音声符号化方式です。[16 ]別の音声データ圧縮方式である離散コサイン変換(DCT ) アルゴリズム[ 17 ]   

SONETや光ファイバー伝送などの伝送方式の発展により、デジタル伝送はさらに進歩しました。複数のアナログ音声チャネルを単一の伝送媒体に多重化するアナログ搬送システムも存在しましたが、デジタル伝送はコストを削減し、伝送媒体上に多重化できるチャネル数を増やすことができました。今日では、エンド機器はアナログのままであることが多いですが、アナログ信号は通常、サービスエリア・インターフェース（SAI）、セントラル・オフィス（CO）、またはその他の集約ポイントでデジタル信号に変換されます。デジタル・ループ・キャリア（DLC）とファイバー・トゥ・ザ・クロス（FTTH）により、デジタル・ネットワークは顧客構内にますます近づき、アナログ・ローカル・ループはもはや旧来の地位に追いやられています。

IPテレフォニー

設定やユーザー機能を実行するためのキーパッド、コントロールキー、画面機能を備えた商用 IP 電話

新しい通信技術の登場により、電話に利用可能な技術分野は拡大しました。現在、電話にはインターネットサービスやモバイル通信、ビデオ会議などの技術も含まれます。

インターネットプロトコル（IP）の概念に基づく新しい技術は、しばしばVoIP（Voice over IP）電話、あるいはIPテレフォニー、あるいはインターネットテレフォニーとも呼ばれます。従来の電話サービスとは異なり、IPテレフォニーサービスは政府による規制が比較的緩やかです。米国では、連邦通信委員会（FCC）が電話機間の接続を規制していますが、電話機ユーザーとIPテレフォニーサービスプロバイダー間の接続を規制する予定はないと述べています。[ 18 ]

デジタル電話技術の専門分野であるインターネットプロトコル（IP）電話技術は、インターネットの基盤となったデジタルネットワーキング技術を応用し、コンピュータネットワーク上で通信セッションを作成、送信、受信する技術です。インターネット電話技術は、その原理を反映してVoice over Internet Protocol（VoIP）としてよく知られていますが、他にも様々な用語で呼ばれています。VoIPは、従来の電話インフラ技術を急速に置き換えつつある破壊的技術であることが証明されています。2005年1月現在、日本と韓国の電話加入者のうち​​最大10%がこのデジタル電話サービスに切り替えています。2005年1月のニューズウィーク誌の記事では、インターネット電話技術が「次なる大物」になるかもしれないと示唆されています。[ 19 ] 2006年現在、多くのVoIP企業が消費者や企業向けにサービスを提供しています。

モバイル電話における大きな進歩は、モバイルネットワークへのIP技術の統合であり、特にVoice over LTE（VoLTE）とVoice over 5G（Vo5G）が顕著です。これらの技術により、音声通話はデータサービスと同じIPベースのインフラストラクチャ上で伝送できるようになり、従来の回線交換ネットワークと比較して通話品質が向上し、接続速度も高速化されます。モバイル事業者がオールIPネットワークに移行するにつれ、VoLTEとVo5Gは多くの地域でモバイル音声通信の標準になりつつあります。[ 20 ] [ 21 ]

IPテレフォニーは、インターネット接続とハードウェアIP電話、アナログ電話アダプタ、またはソフトフォンコンピュータアプリケーションを使用して、データパケットとしてエンコードされた会話を送信します。IPテレフォニーの最も一般的で費用対効果の高い用途の一つは、 WiFiホットスポット経由の接続ですが、プライベートネットワークや他の種類のインターネット接続でも利用されており、グローバル電話網に直接接続されている場合もそうでない場合もあります。

住民100人あたりの固定電話回線数（1997～2007年）

社会影響研究

直接的な人対人のコミュニケーションには、顔やその他の身体表現に表れる非言語的な手がかりが含まれますが、これは従来の音声電話では伝達できません。ビデオ電話は、このようなやり取りを様々な程度で再現します。社会的文脈手がかり理論（SOCC）は、様々なコミュニケーション方法が、対面でのやり取りに見られる非言語的な手がかりを維持する上でどれほど効果的かを測定するモデルです。この研究では、物理的な状況、様々な表情、体の動き、声のトーン、触覚、匂いなど、様々な手がかりが検討されています。

電話の使用により、様々なコミュニケーションの手がかりが失われます。コミュニケーションをとる相手は、相手の体の動きを識別できず、触覚や嗅覚も失われます。こうした社会的手がかりを認識する能力の低下はよく知られていますが、ヴィーゼンフェルド、ラグラム、そしてガルドは、様々なタスクにおいて、こうしたコミュニケーションの種類には価値と効率性があると指摘しています。[ 22 ]彼らは、電話などの様々な種類のコミュニケーションが対面でのやり取りよりも有用となる職場環境を調査しています。

携帯電話サービスへの通信の拡大は、固定電話とは異なる社会的手がかりのフィルターを生み出した。携帯電話でのテキストメッセージなどのインスタントメッセージの使用は、共同体意識を生み出した。[ 23 ] 『携帯電話の社会的構築』では、電話やテキストメッセージは単なる会話の試み以上のものであると示唆されている。むしろ、それは家族や友人との社会的ネットワークを維持するジェスチャーである。電話を通じて特定の社会的手がかりが失われる一方で、携帯電話は様々な聴衆に理解される様々な手がかりの新たな表現形式をもたらす。新たな言語付加物は、非物理的な相互作用の本質的な欠如を補おうとする。

電話によって裏付けられるもう一つの社会理論は、メディア依存理論です。この理論は、人々が特定の目的を達成するためにメディアやリソースを利用するという結論に至っています。この理論は、メディア、視聴者、そして大規模な社会システムの間には繋がりがあると述べています。[ 24 ]電話は、人によって、情報へのアクセス、他者との連絡、迅速なコミュニケーション、娯楽など、特定の目的の達成に役立ちます。

参照

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参考文献

  1. ^ Dictionary.comテレフォニーの定義
  2. ^ 「The Communications Museum Trust - eMuseum - デジタル交換の歴史 -ISDN」 www.communicationsmuseum.org.uk . 2022年8月25日閲覧。
  3. ^ 「ISDN電話が衰退している理由 - サセックス、サリー、ブライトン | Ingenio」 . ingeniotech.co.uk . 2022年3月7日. 2022年8月25日閲覧。
  4. ^ CTIとは？ TechTarget
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