هاتف بأزرار ضغط

هاتف ويسترن إلكتريك رقم 2500 ، وهو هاتف أمريكي نموذجي ذو 12 زرًا من سبعينيات وأوائل ثمانينيات القرن الماضي.

هاتف جيجاسيت A165 اللاسلكي ذو الأزرار الضاغطة بتقنية DECT مع محطة أساسية

الهاتف ذو الأزرار هو هاتف يحتوي على أزرار أو مفاتيح لطلب رقم هاتف، على عكس القرص الدوار المستخدم في الهواتف القديمة.

بدأت شركة ويسترن إلكتريك تجاربها في وقت مبكر من عام 1941 على طرق استخدام القصبات المُفعّلة ميكانيكيًا لإنتاج نغمتين لكل رقم من الأرقام العشرة، وبحلول أواخر الأربعينيات من القرن العشرين، تم اختبار هذه التقنية ميدانيًا في نظام تبديل متقاطع رقم 5 في ولاية بنسلفانيا. ^{[ 1 ] [ 2 ]} وقد أثبتت هذه التقنية في ذلك الوقت عدم موثوقيتها، ولم تصبح تقنية الأزرار الضاغطة عملية إلا بعد اختراع الترانزستور .

اختارت شركة بيل سيستم مدينة فيندلاي بولاية أوهايو كأول مدينة في الولايات المتحدة لإجراء اختبارات تسويقية لخدمة النغمات اللمسية، وبدأت شركة أوهايو بيل في تركيب هواتف تعمل بالضغط في منازل فيندلاي ابتداءً من 1 نوفمبر 1960. ^{[ 3 ]} وكانت السوق التالية في جرينسبيرج بولاية بنسلفانيا ، ابتداءً من 1 فبراير 1961. ^{[ 4 ]}

في 18 نوفمبر 1963، وبعد حوالي ثلاث سنوات من تلقي ملاحظات العملاء، أدخلت شركة بيل سيستم رسميًا تقنية النغمة المزدوجة متعددة الترددات (DTMF) في كارنيجي، بنسلفانيا، ووسعت استخدامها في جرينسبيرج، تحت علامتها التجارية المسجلة Touch-Tone . ^{[ 5 ]} على مدى العقود القليلة التالية، حلت خدمة النغمة اللمسية محل تقنية الاتصال النبضي التقليدية ، وأصبحت في نهاية المطاف معيارًا عالميًا لإشارات الاتصالات.

على الرغم من أن تقنية إشارات DTMF كانت التقنية الأساسية المستخدمة في الهواتف ذات الأزرار، إلا أن بعض مصنعي الهواتف استخدموا لوحات مفاتيح تعمل بالأزرار لتوليد إشارات الاتصال النبضية . قبل ظهور الهواتف التي تعمل بنظام النغمات اللمسية، كان نظام بيل يستخدم أحيانًا مصطلح " هاتف الأزرار" للإشارة إلى هواتف نظام المفاتيح، وهي هواتف قرص دوار مزودة أيضًا بمجموعة من الأزرار لاختيار أحد خطوط الهاتف المتعددة، أو لتفعيل ميزات أخرى. ظهرت الهواتف الرقمية ذات الأزرار مع اعتماد تقنية الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS) في أوائل سبعينيات القرن الماضي، مع ميزات مثل تخزين أرقام الهواتف (كما هو الحال في دليل الهاتف ) على رقائق ذاكرة MOS للاتصال السريع .

بدأ استخدام أزرار الضغط في الاتصالات الهاتفية حوالي عام 1887 مع جهاز يُسمى زر الضغط للهاتف الصغير، لكنه لم يكن نظام اتصال آليًا كما هو مفهوم لاحقًا. بل إن هذا الاستخدام سبق اختراع القرص الدوار على يد ألمون براون ستروجر عام 1891. ^{[ 6 ]} اعتمد نظام بيل في الولايات المتحدة على خدمة التحويل اليدوي حتى عام 1919، حين غيّر نهجه واعتمد التحويل الآلي عبر الاتصال. تطلّب إدخال خدمة الاتصال المباشر عن بُعد عام 1951 إرسال الأرقام المطلوبة تلقائيًا بين المقاسم البعيدة، مما أدى إلى استخدام إشارات متعددة الترددات ضمن شبكة الخطوط الطويلة، بينما استمر المشتركون المحليون في الاتصال باستخدام النبضات القياسية.

مع توسع نطاق الاتصال المباشر لمسافات طويلة ليشمل عددًا متزايدًا من المجتمعات، تم توسيع الأرقام المحلية (التي تتكون غالبًا من أربعة أو خمسة أو ستة أرقام) لتشمل أرقامًا موحدة مكونة من سبعة أرقام . أما المكالمات المدفوعة إلى رمز منطقة آخر فكانت تتكون من أحد عشر رقمًا، بما في ذلك الرقم 1 في البداية. في خمسينيات القرن الماضي، أجرت شركة AT&T دراسات مستفيضة حول هندسة المنتجات وكفاءتها، وخلصت إلى أن الاتصال عبر الأزرار أفضل من الاتصال عبر القرص الدوار. ^{[ 7 ]}

أُجريت التجارب الأولية على العملاء للهاتف ذي الأزرار الضاغطة بحلول نهاية خمسينيات القرن العشرين في هامدون، كونيتيكت، بنظام تحويل تدريجي ، وفي إلجين، إلينوي، في مكتب مركزي من نوع كروسبار رقم 5. ^{[ 8 ]} وفي عام 1960، جُهِّز ما يقرب من ربع المكتب المركزي في فيندلاي، أوهايو، بأجهزة تسجيل رقمية تعمل باللمس، وذلك تمهيدًا لأول استخدام تجاري للاتصال عبر الأزرار الضاغطة، بدءًا من 1 نوفمبر 1960. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

في عام 1962، عُرضت هواتف تعمل بنظام النغمات اللمسية، بالإضافة إلى ابتكارات أخرى لشركة بيل مثل أجهزة النداء المحمولة، للجمهور لتجربتها في جناح شركة بيل سيستمز في معرض سياتل العالمي.

في 22 أبريل 1963، بدأ الرئيس جون إف. كينيدي العد التنازلي لافتتاح معرض إكسبو العالمي لعام 1964 بالضغط على زر "1964" في هاتف يعمل بنظام النغمات في المكتب البيضاوي، مُشغِّلاً بذلك "جهازًا يحسب الثواني المتبقية حتى الافتتاح". ^{[ 11 ]} وفي 18 نوفمبر 1963، طرحت شركة بيل للهواتف أول نظام إلكتروني يعمل بأزرار الضغط مع خاصية الاتصال بنظام النغمات تجاريًا لعملائها في بلدتي كارنيجي وغرينسبورغ بمنطقة بيتسبرغ في ولاية بنسلفانيا ، ^{[ 7 ] [ 12 ]} بعد أن تم اختبار نظام DTMF لعدة سنوات في مواقع متعددة، بما في ذلك غرينسبورغ. كان هذا الهاتف، وهو ويسترن إلكتريك 1500 ، يحتوي على عشرة أزرار فقط. وفي عام 1968، تم استبداله بالطراز 2500 ذي الاثني عشر زرًا ، والذي أُضيف إليه زر النجمة (*) وزر المربع (#). ^{[ 13 ]} اعتمد استخدام النغمات بدلاً من نبضات الاتصال بشكل كبير على التكنولوجيا التي تم تطويرها بالفعل لشبكة الخطوط الطويلة ، على الرغم من أن نشر نظام النغمات اللمسية في عام 1963 اعتمد مجموعة تردد مختلفة لإشارات الترددات المتعددة ذات النغمة المزدوجة .

على الرغم من أن الهواتف ذات الأزرار اللمسية ظهرت للجمهور عام ١٩٦٣، إلا أن الهواتف ذات القرص الدوار ظلت شائعة لسنوات عديدة. وشهدت مبيعات الهواتف ذات الأزرار اللمسية نموًا سريعًا خلال سبعينيات القرن العشرين، ^{[ ١٤ ]} مع أن غالبية مشتركي الهاتف كانوا لا يزالون يستخدمون الهواتف ذات القرص الدوار، والتي كانت في نظام بيل آنذاك تُستأجر من شركات الهاتف بدلًا من امتلاكها بشكل كامل. ^{[ ١٥ ]} وكان استخدام الهواتف ذات الأزرار اللمسية تدريجيًا، لكن استغرق الأمر وقتًا طويلًا قبل أن تظهر في بعض المناطق. ^{[ ١٦ ]} وفي البداية، كانت الشركات هي الجهة الرئيسية التي اعتمدت الهواتف ذات الأزرار اللمسية. ^{[ ١٧ ]}

تطلّب نظام النغمات اللمسية معدات إضافية في مقسم الهاتف لفك تشفير النغمات. مع ذلك، كانت معظم مقاسم الهاتف في أوائل سبعينيات القرن الماضي تدعم فقط الاتصال النبضي القائم على نظام ستروجر ، مما حصر استخدام هواتف النغمات اللمسية في بعض مقاسم الفروع الخاصة (PBX). لاحقًا، أُضيفت محولات النغمات إلى النبضات إلى مجموعات تحديد الخطوط في مكاتب ستيب باي ستيب لتمكين بعض المشتركين من استخدام أجهزة DTMF.

طوّرت الشركات البريطانية باي تي إم سي ، وماركوني إليوت، وجي إي سي تقنية جديدة للهواتف الرقمية ذات الأزرار الضاغطة، تعتمد على تقنية رقائق الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS) . وقد أُطلق عليها أسماء مختلفة، منها "هاتف MOS"، و"رقاقة الهاتف ذات الأزرار الضاغطة"، و"الهاتف على رقاقة ". استخدمت هذه التقنية منطق الدوائر المتكاملة MOS (MOS IC)، الذي يضم آلاف الترانزستورات MOS على رقاقة واحدة، لتحويل مدخلات لوحة المفاتيح إلى إشارة نبضية. وقد مكّن هذا من استخدام الهواتف ذات الأزرار الضاغطة مع الاتصال النبضي في معظم مقاسم الهاتف. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

أدخلت تقنية هواتف MOS ميزة جديدة إلى الهواتف ذات الأزرار الضاغطة: استخدام رقائق ذاكرة MOS لتخزين أرقام الهواتف ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك للاتصال السريع بضغطة زر. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} وقد تم عرض ذلك في المملكة المتحدة من قبل شركات Pye TMC وMarconi-Elliot وGEC في عام 1970. ^{[ 18 ] [ 19 ]} وبين عامي 1971 و1973، جمعت مختبرات بيل في الولايات المتحدة بين تقنية MOS وتقنية النغمات اللمسية لتطوير هاتف يعمل بتقنية MOS بأزرار ضاغطة يُسمى هاتف "Touch-O-Matic"، والذي كان بإمكانه تخزين ما يصل إلى 32 رقم هاتف في دليل هاتف إلكتروني مخزن على رقائق الذاكرة . أصبح هذا ممكناً بفضل التكلفة المنخفضة، واستهلاك الطاقة المنخفض، والحجم الصغير، والموثوقية العالية لترانزستورات MOS، والتي احتوت على أكثر من 15000 ترانزستور على عشر رقاقات IC، بما في ذلك رقاقة واحدة للوظائف المنطقية (مثل مسجلات الإزاحة والعدادات )، وأخرى لواجهة الاتصال بلوحة المفاتيح ، وثماني رقاقات لتخزين الذاكرة. ^{[ 21 ]} وبحلول عام 1979، بدأت الهواتف ذات النغمات اللمسية تكتسب شعبية، ^{[ 22 ]} ولكن لم يمتلك غالبية العملاء هواتف بأزرار ضغط في منازلهم إلا في ثمانينيات القرن العشرين؛ وبحلول تسعينيات القرن العشرين، أصبحت هذه الهواتف هي الغالبية العظمى.

بعض المقاسم لم تعد تدعم الاتصال النبضي ^{[ 16 ]} أو تفرض على مستخدميها القلائل المتبقين الذين يستخدمون الاتصال النبضي رسومًا شهرية أعلى للاتصال النغمي ^{[ 23 ]} نظرًا لتناقص الهواتف الدوارة. ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]} لا تتوافق الهواتف الدوارة مع بعض ميزات الهواتف الحديثة، بما في ذلك أنظمة الرد الصوتي التفاعلي ، مع أن المتحمسين قد يلجأون إلى تعديل هواتف الاتصال النبضي باستخدام محول من النبض إلى النغمة. معظم محولات الهاتف التناظرية (ATA) لتقنية VoIP، وليس جميعها، تدعم فقط الاتصال بنظام DTMF.

يحدد المعيار الدولي لإشارات الأرقام في الهواتف نظام الإشارات ثنائية النغمة متعددة الترددات (DTMF)، والمعروف باسم الاتصال باللمس. وقد حلّ هذا النظام محل أنظمة الاتصال النبضي الأقدم والأبطأ . ^{[ 27 ] [ 28 ]} كما يُستخدم نظام الأزرار الضاغطة في جميع الهواتف المحمولة ، ^{[ 22 ]} ولكن مع إرسال إشارة خارج النطاق للرقم المطلوب.

يستخدم نظام النغمات اللمسية نغمتين مسموعتين لكل رقم. لاحقًا، تم توسيع هذا النظام بإضافة مفتاحين يحملان علامة النجمة (*) ورمز المربع، المشابه لعلامة الجنيه الإسترليني أو علامة المربع (#)، لتمثيل إشارتي DTMF الحادية عشرة والثانية عشرة. تدعم هاتان الإشارتان خدمات إضافية متنوعة وميزات اتصال يتحكم بها المستخدم. ^{[ 7 ] [ 29 ]}

يُخصص معيار DTMF ترددات محددة لكل عمود وصف من أزرار لوحة مفاتيح الهاتف ؛ حيث تستخدم الأعمدة في لوحة الأزرار مجموعة من النغمات ذات الترددات الأعلى من تلك المستخدمة في الصفوف، وكلاهما ضمن النطاق المسموع. عند الضغط على زر، يُولّد القرص إشارة مركبة من الترددين من المجموعتين العالية والمنخفضة على التوالي، مما ينتج عنه إشارة ثنائية النغمة، تُرسل عبر خط الهاتف إلى المكتب المركزي. ^{[ 7 ]}

عند طرح تقنية DTMF، لم تكن متاحة فورًا على جميع أنظمة التحويل. غالبًا ما كان يتعين نقل دوائر المشتركين الذين يطلبون هذه الميزة من محولات قديمة تدعم فقط الاتصال النبضي إلى محولات أحدث ، أو لاحقًا إلى نظام تحويل إلكتروني ، مما استلزم تخصيص رقم هاتف جديد بتكلفة شهرية أعلى. وكان مشتركو مكاتب الاتصال المجتمعية يجدون الخدمة غير متاحة في البداية، حيث كانت هذه القرى تُخدَم بمقسم واحد غير مراقب، وغالبًا ما كان يتم ذلك تدريجيًا ، وكانت الخدمة من مقسم أجنبي مكلفة للغاية. وكانت خدمة الخطوط المشتركة الريفية تعتمد عادةً على معدات تحويل ميكانيكية غير قابلة للتحديث.

على الرغم من إمكانية استخدام محول النغمات إلى النبضات في أي خط هاتفي ميكانيكي قائم باستخدام تقنية السبعينيات، إلا أن سرعته ستكون محدودة بمعدلات الاتصال النبضي. ^{[ 30 ] [ 31 ]} وكانت مفاتيح المكاتب المركزية الجديدة متوافقة مع نظام الاتصال الدوار.

تخطيط لوحة مفاتيح DTMF

كان التصميم القياسي لأزرار الهاتف ذي النغمات اللمسية نتاجًا لأبحاث قسم الهندسة البشرية في مختبرات بيل خلال خمسينيات القرن الماضي، بقيادة عالم النفس جون إلياس كارلين (1918-2013)، المولود في جنوب إفريقيا، والذي كان من أبرز الداعمين لإدخال نظام الاتصال الرقمي الكامل في شركة بيل. أسفرت هذه الأبحاث عن تصميم لوحة مفاتيح DTMF التي رتبت الأزرار الضاغطة في 12 موضعًا ضمن مصفوفة مستطيلة 3×4، ووضعت الأرقام 1 و2 و3 في الصف العلوي لضمان دقة الاتصال. ^{[ 32 ]} أما الأرقام المتبقية، فكانت تشغل الصفوف السفلية بالتسلسل من اليسار إلى اليمين؛ بينما وُضع الرقم 0 في منتصف الصف الرابع، مع استبعاد الموضعين السفليين الأيسر والأيمن.

خالف تصميم لوحة مفاتيح DTMF التقليد السائد في آلات تسجيل النقد (والذي اعتُمد لاحقًا في الآلات الحاسبة وأجهزة الكمبيوتر) والمتمثل في وضع الأرقام الصغيرة في الأسفل. ^{[ 33 ]} ويعود ذلك إلى بحث أجرته مختبرات بيل باستخدام متطوعين غير معتادين على لوحات المفاتيح الرقمية. وبمقارنة تصميمات مختلفة، بما في ذلك التصميمات ذات الصفين والعمودين والدوائر، خلصت الدراسة إلى أنه على الرغم من قلة الفروقات في السرعة أو الدقة بين أي من التصميمات، إلا أن التصميم المألوف حاليًا، الذي يضع الرقم 1 في الأعلى، كان الأكثر تفضيلًا. ^{[ 34 ]}

كان المهندسون قد تصوروا استخدام الهواتف للوصول إلى أجهزة الكمبيوتر، واستطلعوا آراء عملاء الشركات حول الاستخدامات المحتملة. أدى ذلك إلى إضافة مفتاحي علامة الرقم (#، أو الجنيه ، أو المعين في هذا السياق، أو علامة المربع ، أو علامة البوابة في المملكة المتحدة، أو علامة الثماني من قبل المهندسين الأصليين) وعلامة النجمة (*) في عام 1969. لاحقًا، استُخدم مفتاحا علامة المربع وعلامة النجمة في رموز الخدمة الرأسية ، مثل *67 لإخفاء هوية المتصل في نظام بيل.

في أنظمة الهاتف العسكرية، تم تحديد أربع إشارات إضافية (A، B، C، D) للإشارة إلى أولوية المكالمة.

تاريخيًا، لم تكن جميع الهواتف ذات الأزرار تستخدم تقنية الاتصال DTMF. فقد طبّق بعض المصنّعين تقنية الاتصال النبضي باستخدام لوحات مفاتيح تعمل بالأزرار، بل إن شركة ويسترن إلكتريك أنتجت عدة طرازات من الهواتف مزودة بلوحة مفاتيح قادرة على إصدار نبضات الاتصال التقليدية. وفي بعض الأحيان، كان بإمكان المستخدم اختيار الوضع عبر مفتاح على الهاتف. وعادةً ما كانت لوحات المفاتيح التي تعمل بنظام النبض تخزّن تسلسل الأرقام المطلوبة في سجل تجميع الأرقام، مما يسمح للمستخدم بالاتصال بسرعة. وتتيح بعض هواتف الاتصال النبضي التي تعمل بالأزرار الاتصال النبضي بسرعة مضاعفة، مما يسمح باتصال نبضي أسرع في المقاسم التي تدعم هذه التقنية.

وبما أن شركات الهاتف استمرت في فرض رسوم إضافية على خدمة النغمات اللمسية لفترة طويلة بعد زوال أي مبرر تقني لها، ^{[ 35 ]} فإن الهاتف ذو الأزرار الضاغطة المزود بإمكانية الاتصال النبضي يمثل وسيلة للمستخدم للحصول على راحة الاتصال بالضغط دون تكبد رسوم إضافية على خدمة النغمات اللمسية.

في خمسينيات القرن العشرين، طورت شركة فيليبس الهولندية للإلكترونيات طريقة إشارة التيار المستمر لطلب أرقام الهواتف، لاستخدامها في نظام مقسم الفروع الخاص UB-49. استخدمت لوحة الاتصال ذات الأزرار مجموعة من الثنائيات شبه الموصلة لإنتاج تسلسل مميز من حالات القطبية لكل رقم يتم طلبه بين موصلي الخط والأرضي، والتي تم تحليلها في المقسم بواسطة منطق المرحلات. ^{[ 36 ]}

في عام 1968، استُخدم النظام في المملكة المتحدة، في خروجٍ وجيز عن المعايير، عندما قدّم مكتب البريد العام (GPO) أول هاتف بأزرار ضغط مصنوع في المملكة المتحدة، وهو GPO 726 (سلسلة Ericsson N2000). ^{[ 37 ] [ 38 ]}

قد توفر الإلكترونيات الموجودة داخل الهواتف ذات الأزرار العديد من ميزات سهولة الاستخدام، مثل إعادة الاتصال بآخر رقم تم الاتصال به وتخزين الأرقام التي يتم الاتصال بها بشكل متكرر. تدعم بعض طرازات الهواتف ميزات إضافية، مثل استرجاع المعلومات والبيانات أو إدخال الرمز ورمز التعريف الشخصي (PIN) . ^{[ 39 ]}

معظم محولات الهاتف التناظرية للاتصالات عبر الإنترنت ( VoIP ) تتعرف على نغمات DTMF وتترجمها، لكنها تتجاهل نبضات الاتصال، وهي مشكلة موجودة أيضاً في بعض أنظمة PBX . ومثل الهواتف المحمولة، تستخدم الهواتف المصممة للاتصال الصوتي عبر الإنترنت إشارات خارج النطاق لإرسال الرقم المطلوب.

• تاريخ الهاتف
• الهاتف المحمول
• التسلسل الزمني للهاتف
• بوابة الهواتف