โทรคมนาคมเบื้องต้น-โทรศัพท์


วิวัฒนาการของโทรศัพท์

เมื่อปี พ.ศ. 2419  อเล็กซานเดอร์ เกรแฮมเบลล์ ได้ทำการประดิษฐ์โทรศัพท์ขึ้นมาซึ่งโทรศัพท์นี้จะใช้หลักการสั่นสะเทือน โดยจะมีไดอะแฟรมกับแม่เหล็ก เมื่อมีเสียงมากระทบจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนขดลวดผ่านสนามแม่เหล็กจึงทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นมา และกระแสไฟฟ้าที่ได้นี้ก็จะถูกส่งไปยังเครื่องรับและเครื่องรับโทรศัพท์ก็จะทําการเปลี่ยนจากสัญญาณทางไฟฟ้าให้กลายเป็นเสียงอีกครั้งหนึ่ง

ต่อมาในปี พ.ศ. 2420 โทมัส อัลวา เอดิสัน ก็ได้ทำการประดิษฐ์ตัวส่งสัญญาณโทรศัพท์ขึ้นมาโดยการใช้คาร์บอน หลักการทำงานก็คือเมื่อมีเสียงมากระทบที่ตัวคาร์บอน จะทำให้คาร์บอนมีความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปตามเสียงที่กระทบนั้น จึงเป็นเหตุให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านคาร์บอนมีการเปลี่ยนแปลงไปตามความต้านทานนั้นด้วย จึงทำให้การสื่อสารด้วยโทรศัพท์สามารถสื่อสารได้ไกลมากยิ่งขึ้นกว่าเดิม

ในเวลาต่อมาคือปี พ.ศ. 2421 ประเทศสหรัฐอเมริกาได้มีการเปิดให้ใช้บริการโทรศัพท์เป็นครั้งแรกโดยการเปิดให้บริการโทรศัพท์นี้จะมีพนักงานสำหรับต่สายซึ่งในขณะนั้นมีหมายเลขโทรศัพท์เพียง 21 หมายเลขเท่านั้น โดยระบบจะเป็นแบบใช้แบตเตอรี่ประจำเครื่องและภายในเวลาต่อมาจึงเปลี่ยนมาเป็นแบบใช้แบตเตอรี่ร่วมกัน

ในเวลาต่อมาคือปี พ.ศ. 2435 อัลมอน บี สตรอเจอร์ ก็ได้ทำการพัฒนาระบบโทรศัพท์ขึ้นมาอีกครั้งหนึ่ง โดยเป็นการใช้พนักงานต่อเชื่อมสัญญาณซึ่งเป็นระบบอัตโนมัติแบบ step by step แต่ถึงอย่างไร ในช่วงนั้นก็ยังเป็นการใช้สวิตซ์ที่เป็นแบบกลไกทางไฟฟ้าอยู่ และเวลาต่อมาอีก จึงได้มีการพัฒนาเพิ่มมากขึ้นเป็นแบบ Cross Bar ซึ่งรูปแบบนี้สามารถทำงานได้รวดเร็วมากยิ่งขึ้นกว่าเดิม

พอมาถึงปีพ.ศ 2503 ระบบโทรศัพท์ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาอีกครั้งหนึ่งโดยชุมสายโทรศัพท์จะใช้สารกึ่งตัวนำในการทำงานแทนการใช้สวิตช์แบบกลไกทางไฟฟ้าซึ่งที่เรารู้จักกันในชื่อของสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์นั้นจริง

ปี พ.ศ. 2513 ได้เริ่มมีการใช้ระบบคอมพิวเตอร์ในการควบคุมการทำงานของโทรศัพท์แต่ถึงอย่างไรในช่วงนั้นระบบของโทรศัพท์ก็ยังเป็นแบบอนาล็อกอยู่ แต่เมื่อเวลาผ่านไปก็ได้นำวิธีการหน่วงเวลานำมาใช้งานผสมผสานกับสัญญาณแบบรหัสพัลส์ จึงทำให้เกิดเป็นระบบโทรศัพท์ในรูปแบบของดิจิตอลให้ใช้งานและก็ใช้งานระบบนี้มาจนถึงปัจจุบัน

หลักการทำงานของโทรศัพท์

โทรศัพท์นั้นในความเป็นจริงแล้วถูกพัฒนาขึ้นมาจากโทรเลขนั่นเองแต่ว่าโทรเลขจะเป็นการส่งรหัสหลังจากนั้นค่อยนำรหัสที่ได้ไปเปลี่ยนเป็นข้อความอีกครั้งหนึ่ง แต่ว่าสำหรับโทรศัพท์นั้นจะใช้วิธีการเปลี่ยนเสียงที่เราพูดคุยกัน ให้ใครเป็นสัญญาณทางไฟฟ้าก่อน หลังจากนั้นถึงจะส่งสัญญาณไฟฟ้านี้ไปยังเครื่องรับอีกครั้งหนึ่ง และเครื่องรับโทรศัพท์ก็จะทําการเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าที่ได้ให้กลายเป็นเสียงให้เราได้ยินกัน

และในการใช้งานโทรศัพท์จะมีผู้ใช้อยู่เป็นจำนวนมากเพราะฉะนั้นการควบคุมในการเชื่อมต่อโทรศัพท์แต่ละครั้งจำเป็นจะต้องมีชุมสายโทรศัพท์ เพื่อใช้ในการอำนวยความสะดวกในการเชื่อมต่อแต่ละหมายเลขให้สามารถสื่อสารถึงกันได้เพื่อการทำงานที่ถูกต้องของโทรศัพท์นั่นเอง

ชุมสายโทรศัพท์

ชุมสายโทรศัพท์ถือได้ว่าเป็นศูนย์กลางของระบบการสื่อสารด้วยโทรศัพท์เลย เพราะว่า ชุมสายโทรศัพท์นี้จะช่วยอำนวยความสะดวกในเรื่องของการเชื่อมต่อหมายเลขต่างๆโดยจะมีด้วยกัน 2 ประเภทใหญ่ๆ นั่นก็คือชุมสายโทรศัพท์ที่มีเครื่องแต่ละเลขหมายของผู้ใช้ต่ออยู่ ยกตัวอย่างเช่น ชุมสายตู้สาขา ชุมสายท้องถิ่น และสำหรับชุมสายโทรศัพท์ประเภทที่ 2 นั่นก็คือ ชมสายตู้สาขาอัตโนมัติ ซึ่งประเภทนี้จะไม่มีเครื่องโทรศัพท์แต่ละเลขหมายของผู้ใช้ต่ออยู่โดยตรง ซึ่งชุมสายตู้สาขาอัตโนมัตินี้จะใช้เป็นชุมสายต่อผ่านสัญญาณโทรศัพท์ ยกตัวอย่างเช่น ชุมสายโทรศัพท์ต่อผ่าน แล้วก็ ชุมสายโทรศัพท์ต่อผ่านทางไกล โดยชุมสายโทรศัพท์นี้ไม่ว่าจะเป็นประเภทใดก็ตาม ยังสามารถแบ่งออกได้ตามลักษณะการทำงานได้อีก 2 ลักษณะ ซึ่งก็คือ ชนิดที่ใช้พลังงานต่อ และก็อีกลักษณะหนึ่งก็คือ ชนิดอัตโนมัติ

ชุมสายโทรศัพท์ที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารถึงกันนั้น สามารถทำได้โดยอัตโนมัติ โดยการติดต่อที่หมายเลขปลายทาง ซึ่งผู้ที่ใช้โทรศัพท์เมื่อยกหูโทรศัพท์ขึ้นมาแล้วจะมีกระแสไฟฟ้าไปเลี้ยงวงจรจากชุมสาย ซึ่งส่งมาพร้อมกับสัญญาณเสี่ยงซึ่งเป็นสัญญาณเสียงเพื่อแสดงว่าพร้อมทำงานแล้ว ส่งสัญญาณมายังผู้ใช้ เพื่อเป็นการบอกให้กับผู้ใช้งานทราบว่า ตอนนี้พร้อมใช้งานแล้ว แล้วก็สามารถกดหมายเลขที่ต้องการได้เลย เมื่อกดหมายเลขครบทุกตัว แล้วชุมสายก็จะทำการส่งสัญญาณกลับไปหาผู้ที่โทรออก เพื่อที่เป็นการแจ้งให้ทราบว่าตอนนี้พร้อมแล้ว พร้อมกับการเป็นการแจ้งให้ทราบว่า ตอนนี้ติดต่อได้แล้วพร้อมกับทำการจ่ายกระแสไฟฟ้าไปยังเครื่องรับปลายทาง เพื่อให้กระดิ่งของโทรศัพท์ไปทางดังขึ้นมา และเมื่อมีผู้รับโทรศัพท์ยกหูโทรศัพท์ขึ้นมา ก็จะถือว่า เป็นการตัดวงจรทั้งหมดออกจากโทรศัพท์

ถ้าหากว่ากรณีที่กฎหมายเลขปลายทางไม่ได้ ชุมสายโทรศัพท์ก็จะส่งสัญญาณกลับมาบอกพูดที่โทรออกว่า ขณะนี้สัญญาณไม่ว่าง หรือถ้าหากเป็นกรณีอื่นๆก็ตาม อย่างเช่น การติดต่อที่ผิดพลาดหรือว่ายังไม่มีหมายเลขที่เรากดเชื่อมต่อหรือบางครั้งหมาย เลขถูกยกเลิกไปแล้วก็ตาม ชุมสายโทรศัพท์ก็จะทำการส่งสัญญาณเพื่อแจ้งว่า ไม่พบหมายเลขกลับมายังพูดที่โทรออก

โทรศัพท์ระบบ  SPC

โทรศัพท์ระบบ SPC เป็นโทรศัพท์ระบบที่เป็นแบบอัตโนมัติที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันนี้ โดยการควบคุมจะใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ ดังนั้นสำหรับการออกแบบระบบควบคุม จึงสามารถทำได้ตามต้องการ และยังสามารถทำให้มีการให้บริการพิเศษต่างๆ ได้เพิ่มเติมอีกด้วย โดยเราสามารถโปรแกรมหรือว่าควบคุมการทำงานต่างๆได้ใหม่ตามที่เราต้องการ ซึ่งโทรศัพท์ระบบ SPC นี้จะมีด้วยกันอยู่ 2 ประเภทนั่นก็คือระบบ SPC ที่เป็นแบบอนาล็อก โดยระบบนี้จะมีวงจรที่เป็นสวิตชิ่งเป็นลักษณะของแบบอนาล็อก และอีกระบบหนึ่งก็คือ เป็นระบบ SPC แบบดิจิตอลซึ่งส่วนของวงจรสวิตชิ่งนี้จะเป็นวงจรที่ทำงานด้วยระบบดิจิตอลนั่นเอง

ข้อดีของชุมสายโทรศัพท์ที่เป็นระบบ SPC

1. การควบคุมการทำงานและอุปกรณ์ Switching นั้นสามารถทำงานได้อย่างรวดเร็ว
2. ใช้อุปกรณ์ประเภท IC ในการทำงานจึงทำให้ประหยัดพื้นที่ในการติดตั้งชุมสายโทรศัพท์
3. สามารถเปลี่ยนแปลงการทำงานต่างๆ ของชุมสายโทรศัพท์ได้อย่างง่ายดายมากยิ่งขึ้น
4. สามารถให้บริการพิเศษต่างๆได้มากขึ้น
5. มีระบบในการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดต่างๆที่อาจจะเกิดขึ้นกับชุมสายโทรศัพท์
6. การดูแลรักษา และก็ การซ่อมบำรุง และก็ การควบคุมการทำงานของระบบ สามารถทำได้จากส่วนกลางของชุมสายโทรศัพท์ได้เลย
7. สามารถให้บริการได้ทุกประเภทของชุมสายไม่ว่าจะเป็นชุมสายโทรศัพท์ต่อผ่าน หรือว่า ชุมสายโทรศัพท์ท้องถิ่น แม้กระทั่งชุมสายโทรศัพท์ต่อผ่านทางไกล
8. สามารถแยกชุมสายโทรศัพท์ไปติดตั้งยังสถานที่ ที่อยู่ห่างไกลได้ ดังนั้นจึงทำให้ประหยัดการใช้สายเคเบิล และทำให้ประหยัดเงินทุนได้อีกมาก
9. การปรับปรุงเปลี่ยนแปลงสามารถทำได้อย่างง่ายดาย รวมไปถึงการกำหนดหมายเลข และการคิดเงินค่าบริการก็สามารถทำได้อย่างง่ายดายเช่นเดียวกัน

 

ชุมสายโทรศัพท์ระบบ SPC แบบอนาล็อก

สำหรับโครงสร้างของชุมสายโทรศัพท์จะมีอยู่ด้วยกัน 3 ส่วนใหญ่ๆนั่นก็คือ

1. ส่วนที่ใช้ในการเชื่อมต่อวงจรสนทนา ซึ่งส่วนนี้จะเป็นลักษณะของเครือข่ายที่เป็นสวิตชิ่ง โดยการทำงานจะใช้งานเพื่อต่อวงจรการสนทนาระหว่างผู้ใช้งานทั้งสองฝ่าย หรืออาจจะเป็นการต่อวงจรของผู้ใช้ไปยังชุมสายโทรศัพท์ท้องถิ่นอื่นๆ ก็ได้เช่นกัน โดยการทำงานนี้จะทำงานผ่านวงจรทรั้งซึ่งเป็นสวิตซ์เชื่อมต่อไปยังภายนอก และอุปกรณ์ที่ใช้ในส่วนนี้จะเป็นอุปกรณ์พวกแม่เหล็กไฟฟ้า

2. ศูนย์ควบคุมการทำงาน ส่วนนี้จะทำหน้าที่ในการคอยควบคุมการทำงานของชุมสาย ซึ่งศูนย์ควบคุมการทำงานนี้จะเป็นตัวอ่านโปรแกรมและจะทำการอ่านข้อมูลจากหน่วยความจำด้วย เพื่อนำมาใช้ในการควบคุมวงจรการสนทนา โดยอุปกรณ์ที่ใช้ในส่วนนี้จะเป็นพวกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

3. ส่วนทางเข้า-ออก ส่วนนี้จะเป็นช่องทางในการติดต่อสื่อสารระหว่างชุมสายโทรศัพท์ ยกตัวอย่างเช่น ถ้าหากมีการเปลี่ยนแปลงบริการต่างๆ หรือมีการเพิ่ม หรือลดบริการอื่นๆ ไม่ว่าจะเป็นการทดสอบระบบ การทำงานก็ตาม ไปจนถึงการบันทึกข้อมูลจากชุมสายโทรศัพท์ รวมทั้งการตรวจสอบหาข้อผิดพลาดที่สามารถเกิดขึ้นกับชุมสายโทรศัพท์ เหล่านี้เป็นต้น โดยอุปกรณ์ที่ใช้ในส่วนนี้จะมีหลากหลายชนิดไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ที่เป็นรูปแบบของแม่เหล็กไฟฟ้า หรือไม่ว่าจะเป็นเครื่องกลต่างๆ เป็นต้น

 

ชุมสายโทรศัพท์ระบบ SPC แบบดิจิตอล

โครงสร้างของชุมสายโทรศัพท์ระบบ SPC แบบดิจิตอลนี้ก็มีด้วยกัน 3 ส่วนใหญ่ๆเช่นกัน

1. ส่วนสวิตชิ่งแบบดิจิตอล ส่วนนี้จะเป็นส่วนของสวิตชิ่ง จะเป็นการทำงานในแบบดิจิตอล เพื่อทำหน้าที่ในการต่อวงจรการสนทนาระหว่างผู้ใช้ทั้งสองฝ่ายนั่นเอง หรืออาจจะเป็นการเชื่อมต่อวงจรระหว่างผู้ใช้งานไปยังชุมสายอื่นๆก็ได้เช่นกัน โดยสัญญาณเสียงที่ได้รับจากโทรศัพท์ของผู้ใช้ จะถูกเปลี่ยนให้กลายเป็นสัญญาณอนาล็อกก่อน หลังจากนั้นจึงทำการเปลี่ยนสัญญาณของอนาล็อกให้ไปเป็นที่ให้ไปเป็นดิจิตอลอีกครั้งหนึ่ง และส่งสัญญาณไปยังผู้รับปลายทางซึ่งจะเปลี่ยนจากสัญญาณดิจิตอลให้กลับมาเป็น อนาล็อก และก็จะทำการส่งสัญญาณที่ได้เข้าไปยังวงจรทรั้ง ซึ่งเป็นสวิตซ์เชื่อมต่อที่อยู่ภายนอกเป็นลำดับถัดไป

2. ศูนย์กลางควบคุมการทำงาน จะคอยควบคุมการทำงานของชุมสายโทรศัพท์ทั้งหมด ซึ่งก็จะทำหน้าที่ในการอ่านโปรแกรมและก็อ่านข้อมูลต่างๆที่อยู่ภายในหน่วยความจำ และนำข้อมูลที่ได้มาใช้ในการควบคุมเครือข่ายของโทรศัพท์ที่เป็นสวิตชิ่งอีกครั้งหนึ่ง โดยอุปกรณ์ต่างๆที่ใช้ในส่วนนี้จะเป็นอุปกรณ์ประเภทดิจิตอล

3. ส่วนทางเข้า-ออก ส่วนนี้จะใช้ในการติดต่อสื่อสารกับชุมสายโทรศัพท์ ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงโปรแกรมการทำงาน หรือว่าการทดสอบระบบต่างๆ ไปจนถึงการตรวจสอบข้อผิดพลาดที่อาจจะเกิดขึ้นกับชุมสายด้วย ซึ่งอุปกรณ์จะมีทั้งอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการจัดเก็บข้อมูลต่างๆ แล้วก็ยังมีการนำไปเป็นข้อมูลสำรอง เพราะว่าในบางครั้งอาจจะมีกรณีเกิดเหตุขัดข้องได้ หรือถ้าหากต้องการตรวจสอบข้อมูลก็จะสามารถใช้จ่ายข้อมูลออกมาได้เช่นกัน

เครื่องโทรศัพท์ชนิดกำเนิดสัญญาณพัลส์

เครื่องโทรศัพท์ชนิดนี้ การทำงานก็คือ เมื่อเราต้องการที่จะโทรออก ก็จะยกหูโทรศัพท์ขึ้นมา และหลังจากนั้นกดปุ่มหมายเลขโทรศัพท์ เมื่อกดปุ่มโทรศัพท์ก็จะสร้างสัญญาณพัลส์ขึ้นมา โดยจะมีจำนวนของพัลส์เท่ากับตัวเลขที่เรากดนั่นเอง ยกตัวอย่างเช่น ถ้าเรากดเลข 1 ก็จะมีการสร้างสัญญาณพัลส์ขึ้นมา 1 ลูก สำหรับความเร็วของสัญญาณนี้ ก็จะถูกกำหนดเป็นค่ามาตรฐานอยู่แล้ว โดยจะมีอัตราส่วนการตัด ต่อสัญญาณเป็นหนึ่งต่อหนึ่ง และความเร็วของสัญญาณพัลส์ก็จะมีค่า 10 พัลส์ต่อวินาทีหรือพูดง่ายๆก็คือพัลส์ 1 ลูกมีเวลา 0.1 วินาทีนั่นเอง ซึ่งหมายเลขโทรศัพท์แต่ละตัว จะต้องถูกส่งออกไปเรียงลำดับต่อเนื่องกัน โดยจะมีการคั่นระหว่างหมายเลขด้วยช่องว่าง เพื่อทำให้ชุมสายสามารถแยกพัลส์แต่ละหมายเลขออกจากกันได้ โดยช่องว่างนั้นจะมีเวลาอยู่ที่ 0.5 วินาที หรือพูดง่ายๆคือ แต่ละหมายเลขพัลส์จะมีช่องว่างท่านอยู่ที่ 0.5 วินาทีนั้นเอง

เครื่องโทรศัพท์ชนิดกำเนิดสัญญาณเสียงสูง-ต่ำ

โทรศัพท์ชนิดนี้เรียกว่าเป็นโทรศัพท์แบบ DTMF ซึ่งเป็นโทรศัพท์ที่จะส่งสัญญาณเสียงสูง-ต่ำ ออกมา โดยการทำงานก็คือ ถ้าหากว่าผู้ใช้งานยกโทรศัพท์ขึ้นมา แล้วก็กดปุ่มหมายเลข ซึ่งเมื่อกดปุ่มจะมีการสร้างความถี่เสียงขึ้นมา โดยเสียงของแต่ละหมายเลขนั้นก็จะมีความถี่ที่แตกต่างกันไป ซึ่งการทำงานก็คือจะใช้ความถี่เสียงในแนวดิ่ง ส่งไปกับเสียงในแนวนอน โดยจะมีเสียงแนวดิ่งและแนวนอนอยู่อย่างละ 4 แถว ลากเส้นผ่านระหว่างเสียงทั้งสองแนวมาพบกัน ก็จะได้ออกมาทั้งหมด 16 ชุดของเสียง ซึ่งจะมีปุ่มกด 16 ปุ่มและจากนั้นจึงนำปุ่มกดไปแทนด้วยหมายเลข 0-9 แล้วก็สัญลักษณ์อื่นๆ อีก นั่นเอง

ข้อดีของโทรศัพท์แบบ DTMF

1. ลดเวลาในการเชื่อมต่อหมายเลข และทำให้ชุมสายโทรศัพท์สามารถให้บริการได้ดียิ่งขึ้น
2. อุปกรณ์ต่างๆที่นำมาสร้างเป็นโทรศัพท์ จะเป็นพวกสารกึ่งตัวนำ จึงทำให้สามารถทำงานได้อย่างรวดเร็ว แล้วก็มีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น
3. สามารถเพิ่มปุ่มกดสำหรับใช้งานได้มากขึ้น จึงทำให้เราสามารถใช้คำสั่งพิเศษ หรือให้บริการเสริมอื่นๆ เพิ่มเติมได้อีก
4. เหมาะสมในการใช้งานร่วมกันกับชุมสายโทรศัพท์อัตโนมัติที่เป็นระบบ SPC