DTMFシグナリング
デュアルトーンマルチ周波数信号
DTMFキーパッドとトーン
略語DTMF
状態アクティブ
年が始まった1963 （1963年）
委員会ITU-T
著者ベル研究所
WebサイトITU-T勧告Q.23

デュアルトーンマルチ周波数（DTMF）信号方式は、電話機器と他の通信デバイスおよび交換局の間の電話回線上の音声周波数帯域を使用する通信信号方式です。[ 1 ] DTMFは米国のベルシステムで最初に開発され、 [ 2 ] [ 3 ] 1963年からプッシュボタン電話での使用においてTouch-Toneの 商標で知られるようになりました。DTMF周波数はITU-T勧告Q.23で標準化されています。[ 4 ]この信号方式は、英国ではMF4 、ドイツではMFV、カナダではDigitoneとしても知られています。

電話のキーパッドを使ったタッチトーンダイヤルは徐々に回転式ダイヤルに取って代わり、機器の制御やユーザの意図を伝える電話業界の標準となった。[ 5 ]電話網のトランクの信号方式には、異なるタイプの多周波数信号方式が使用されている。

DTMF信号は様々な用途で使用されていますが、一般的な用途の1つは多くのインターホンドアシステムで、信号を使用して遠隔でドアのロックを解除することです。[ 6 ]

多周波数信号

ウェスタン・エレクトリック2500は、20世紀後半の典型的なアメリカのプッシュホンである。
Autovonのキーパッドは、16種類のDTMF信号すべてを使用する典型的なアプリケーションでした。4列目の赤いキーは、A、B、C、DのDTMFイベントを生成します。

DTMF が開発される前は、電話番号はループ切断 (LD) 信号方式 (パルス ダイヤリングとも呼ばれる) の回転ダイヤルでダイヤルされていました。これは、電話交換機と発信者の電話機の間のローカル ループの電流を電話機のスイッチで正確な速度で遮断することで機能します。このスイッチにより、ダイヤルは目的の各桁まで回転した後、元の位置に戻ります。交換機の装置は、リレーを直接操作するか、ダイヤルされた電話番号を記録するレジスタに数字を格納することによって、ダイヤル パルスに応答します。パルス ダイヤリングは直接の金属回線でのみ可能であり、存在する電気的歪みの量によって物理的な距離が制限されていました。交換システム間のトランクを介した信号送信では、オペレータは異なるタイプの多重周波数信号を使用していました。

多周波数信号方式（MF ）は、2つの純音（純粋な正弦波）の音を混合して使用する信号方式のグループです。ベルシステムとCCITTによって、さまざまなMF信号方式プロトコルが考案されました。最も初期のものは、交換局間の帯域内信号方式用でした。長距離電話のオペレータは、 16桁のキーパッドを使用して宛先電話番号の次の部分を入力し、次の下流の長距離電話オペレータに連絡しました。この半自動の信号方式と交換は、速度と費用対効果の両方で成功を収めました。専門家がMFを使用して長距離電話の通話を確立するという以前の成功に基づいて、オペレータの支援なしにエンドユーザーが信号を送信できるように、デュアルトーン多周波数信号方式が開発されました。

DTMFシステムは、音声周波数帯域における4つの周波数を2組ずつ使用し、ペアで送信することで16個の信号を表します。これらの信号は、10桁の数字と、AからDの文字、および#と*の記号で識別される6つの追加信号を表します。これらの信号は可聴トーンであるため、回線リピーターや増幅器、無線回線、マイクロ波回線を介して送信できます。

AT&Tはこの製品を「音声伝送路を用いて顧客端末から押しボタン信号を送る方式」と説明していた。[ 7 ]消費者の電話機が電話交換局間のMFベースのルーティングやスイッチングに干渉するのを防ぐため、DTMF周波数は交換局間の既存のMF信号プロトコル（MF/R1、R2、CCS4、CCS5など、後にSS7デジタル信号に置き換えられた）のいずれとも異なっている。DTMFはベルシステム全体ではTouch-Toneという商標で知られていた。この用語は1960年7月5日にAT&Tによって初めて商用使用され、1963年11月18日に最初の押しボタン式電話が一般に公開されたときに一般に公開された。ベルシステムズの親会社であるAT&Tは、1962年9月4日から1984年3月13日までこの商標を保有していた。[ 8 ] ITU-T勧告Q.23 によって標準化されている。

互換性のある電話機器を販売する他のベンダーは、タッチトーン機能をトーンダイヤルまたはDTMFと呼んでいました。オートマチック・エレクトリック（GTE）は、マーケティングにおいてこれを「タッチコーリング」と呼んでいました。カナダの ノーザン・エレクトリック・カンパニーは、 Digitoneなどの商標を使用していました。

インバンド シグナリング方式の 1 つであるDTMF 信号は、ケーブル テレビ放送局でもキュー トーンとして使用されており、ケーブル会社の利益のために、放送時間の合間にローカル コマーシャル挿入ポイントの開始時刻と終了時刻を知らせます。[ 9 ] 1990 年代にアウトオブバンド シグナリング機器が開発されるまで、米国やその他の地域では、ケーブル チャンネルのコマーシャル ブレーク中に高速で確認応答のない DTMF トーン シーケンスが聞こえていました。それ以前は、地上波テレビ局は DTMF トーンを使用してリモート送信機を制御していました。[ 10 ] IP テレフォニー では、両方のエンドポイントが共通のアプローチを採用することに同意している限り 、DTMF 信号はインバンド トーンまたはアウトオブバンド トーンとして配信することも、[ 11 ]シグナリング プロトコルの一部として配信することもできます。 [ 12 ]

キーパッド

DTMFキーパッドレイアウト
1209 Hzと697 Hzの正弦波の組み合わせ。DTMF「1」を表す。

DTMF電話のキーパッドは、プッシュボタンのマトリックスとして配置されており、各行はDTMF信号の低周波成分、各列は高周波成分を表します。一般的なキーパッドは4行3列ですが、一部のアプリケーションでは4列目が追加されます。キーを押すと、行と列の周波数の組み合わせが送信されます。例えば、「1」キーを押すと、 697Hzの低音と1209Hzの高音が重畳して出力されます。初期のプッシュボタン設計ではレバーが採用されており、各ボタンは行と列の1つの接点をアクティブにしていました。これらのトーンは交換局でデコードされ、ユーザーが押したキーが判別されます。

DTMFキーパッド周波数（サウンドクリップ付き）[ 13 ]
ハイトーン
低音
1209 Hzⓘ1336 Hzⓘ1477 Hzⓘ1633 Hzⓘ
697 Hzⓘ 1  ⓘ 2  ⓘ 3  ⓘ あ  ⓘ
770 Hzⓘ 4  ⓘ 5  ⓘ 6  ⓘ B  ⓘ
852 Hzⓘ 7  ⓘ 8  ⓘ 9  ⓘ C  ⓘ
941 Hzⓘ *  ⓘ 0  ⓘ #  ⓘ D  ⓘ

四角、星、A、B、C、D

技術者たちは、電話機がコンピュータや自動応答システムにアクセスするために使われることを想定していた。[ 14 ]彼らは企業と協議して要件を決定した。その結果、3番目の列の4行目に数字記号( #) (またはポンド、ダイヤ、ハッシュ、ゲート(英国)、またはオクトソープ)で近似される四角い記号 [15] と、1番目の列の4行目に星印 (*) キー、またはアスタリスク(フランス) が追加されました。さらに、メニュー選択用に A、B、C、D の 4 番目の列のキーが追加されました。ほとんどのキーパッドから文字キーが削除され、米国とカナダで発信者番号通知を抑制するための *67 などの垂直サービス コードに 2 つの記号キーが広く使用されるようになるまでには何年もかかりました。

クレジットカードを受け付ける公衆電話は、これらの追加コードを使用して磁気テープから情報を送信します。

アメリカ軍のAUTOVON電話システムは、電話をかける際に特定の特権と優先レベルを主張するために、A、B、C、D信号を使用していました。[ 16 ] 優先順位は軍の電話ネットワークでも現在も機能していますが、番号の組み合わせが使用されています。例えば、番号の前に93を入力すると、優先通話となります。

現在、A、B、C、D信号は電話網ではほとんど使用されず、ネットワーク制御のみに使用されています。例えば、A信号は一部のネットワークでキャリアリストの切り替えに使用されています。これらの信号は、無線電話のパッチングや中継器の操作に使用され、アクティブな電話回線に接続した状態で中継器を制御するなど、様々な用途に使用されています。

スター、スクエア、A、B、C、D の信号は、アマチュア無線家や商用双方向無線システムによって、機器制御、中継器制御、遠隔基地運用、一部の電話通信システムなどに現在でも世界中で広く使用されています。

DTMF信号音は、一部の録画済みVHSビデオカセットの冒頭および／または末尾にも聞こえることがあります。[ 17 ]ビデオテープのマスターバージョンの情報は、DTMF信号音にエンコードされています。エンコードされた信号音は、自動複製機にフォーマット、再生時間、音量レベルなどの情報を提供し、元のビデオに可能な限り忠実に複製します。

DTMF トーンは、一部の発信者 IDシステムで発信者 ID 情報を転送するために使用されます。この機能は、米国では Bell 202変調周波数シフト キーイング(FSK) 信号方式によって実行されます。

デコード

CMD CM8870CSI DTMFレシーバ2台

DTMFはもともと、同調された電気フィルタバンクによってデコードされていました。20世紀末までに、デジタル信号処理がデコードの主な技術となりました。DTMFデコードアルゴリズムでは、通常、Goertzelアルゴリズムが使用されますが、DTMFデコードにMUSICアルゴリズムを適用すると、Goertzelアルゴリズムよりも優れた性能が示されており、利用可能なサンプル数が限られている場合は、これが唯一の選択肢となります。[ 18 ] DTMF信号は、音声やその他のオーディオ信号が同時に存在する帯域内で送信されることが多いため、DTMF信号の定義には、タイミング（最小持続時間と桁間隔）、周波数偏差、高調波、および2つのコンポーネント間の振幅関係（ツイスト）に関する厳しい制限が含まれています。[ 19 ]

その他の多周波数信号

電話システムでは通常、DTMF規格以外にも、回線や機器の状態、通話結果を示すトーン、トラブルシューティングやサービス提供のための機器制御トーンなど、様々なトーンが定義されています。このような通話進行トーンも複数の周波数で構成されることが多く、各国で標準化されています。ベルシステムはこれらを「精密トーンプラン」で定義しました。[ 20 ]

初期のモデムの中には、ベル400型モデムのようにタッチトーン周波数をベースにしたものもあった。[ 13 ]

参照

参考文献

  1. ^ドッド、アナベル、Z. (2012). 『電気通信必携ガイド（第5版）』アッパーサドルリバー、ニュージャージー州: プレンティスホール. ISBN 9780137058914. OCLC  779863446 .
  2. ^ Schlenker, L. (1960年1月). 「2グループ音声周波数コードによるプッシュボタン通話」(PDF) . The Bell System Technical Journal . 39 (1): 235– 255. doi : 10.1002/j.1538-7305.1960.tb03929.x . ISSN 0005-8580 . 2012年3月14日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 
  3. ^ Deininger, RL (1960年7月4日). 「プッシュボタン式電話機の設計と使用に関するヒューマンファクターエンジニアリング研究」 .ベルシステム技術ジャーナル. 39 (4): 995 –1012. doi : 10.1002/j.1538-7305.1960.tb04447.x . S2CID 265354535 . 
  4. ^ボタン式電話機の技術的特徴（報告書）勧告 ITU Q.23.
  5. ^ 「DTMF（デュアルトーンマルチ周波数）とは何か、そしてどのように機能するのか？」ネットワーキング。2024年5月23日閲覧。
  6. ^ 「ベルシステムが「タッチトーン」ダイヤルを導入し、通話をデジタルで交換可能に：情報の歴史」historyofinformation.com . 2026年1月27日閲覧。
  7. ^ AT&T、互換性速報第105号
  8. ^ 「TESS -- エラー」。
  9. ^ 「DISH NETWORK LLC、国際提携契約：Metro Media Holding Corp（提出者）」。米国証券取引委員会。2016年1月27日。SEC登録番号：0001557234-16-000400 。2020年4月26日閲覧。キュートーン：配信開始日から4か月以内に、ネットワークは、業界標準のDTMFキュートーンを含んだ信号を配信し、1時間あたり最大12分間の商業広告時間を挿入するものとします。キュートーンが配信されるまで、またはその後DISHの要請があればいつでも、DISHはネットワークの単独の費用負担で、FTPまたは宅配便により広告割り当ての全部または一部をネットワークに配送することができ、ネットワークはネットワークの単独の費用負担で広告割り当てを挿入するものとします。
  10. ^ 「緊急放送システムに関する委員会規則第73部Gの改正に関する報告書、命令、および規則制定案に関する追加通知、B. ケーブル事業者§63,65」(PDF)。ワシントンD.C .：連邦通信委員会。1994年12月9日。23ページ。FCC 94-288。2020年4月26日閲覧。デュアルトーンマルチ周波数：ケーブルテレビ技術者協会（SCTE）は、多くのケーブルシステムが、地方フランチャイズ契約の一環として 緊急情報の送信に使用するために、ケーブルシステムと地方当局の間にデュアルトーンマルチ周波数（DTMF）信号装置を設置していると報告した。SCTEは、多くのケーブルシステムで既に使用されているDTMFデコードを新しい装置に組み込むことを推奨した。新しいEASコードプロトコルは国家標準となり、DTMFの性能を上回ることが期待されます。地域の緊急管理者は、EAS機器がDTMF機器よりもはるかに柔軟であることに気付くでしょう。例えば、ケーブルヘッドエンドにあるEAS機器に直接アクセスできるようになります。EASプロトコルで伝送される緊急メッセージは、地域の放送局やNWS事務所でも利用でき、さらなる情報伝達に活用されます。
  11. ^ H. Schulzrinne および T. Taylor、「DTMF 数字、電話トーン、電話信号の RTP ペイロード」、IETF RFC 4733、2006 年 12 月。
  12. ^ C. Holmberg、E. Burger、H. Kaplan、「セッション開始プロトコル (SIP) INFO メソッドおよびパッケージ フレームワーク」、IETF RFC 6086、2011 年 1 月。
  13. ^ a bドン・ランカスター. 「TVタイプライター・クックブック（セクション：400スタイル（タッチトーン）モデム）」（PDF） . pp.  177– 178.
  14. ^ヒューストン、キース（2013年9月24日）『Shady Characters: The Secret Life of Punctuation, Symbols, and Other Typographical Marks』WW Norton、p. 45、ISBN 978-0-393-24154-9。
  15. ^ ITU標準勧告E.161
  16. ^ "「ABCDトーンとは何ですか？」— 技術FAQ。2019年4月6日。
  17. ^放送技術、インターテック出版、4セント、1959年。1983年。
  18. ^ P. Gregor (2022). 「MUSICアルゴリズムのDTMF検出への応用」 .工学論文. ワルシャワ工科大学.
  19. ^ Reeves, WD (1992).加入者ループ信号伝送ハンドブック—アナログ. IEEE. p. 27.
  20. ^ AT&T、「距離ダイヤルに関する注記」、1968年

さらに読む

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