الاتصالات الهاتفية

الاتصالات الهاتفية (تُلفظ /təˈlɛfəni / ) هي مجال تكنولوجي يشمل تطوير وتطبيق ونشر خدمات الاتصالات السلكية واللاسلكية لغرض النقل الإلكتروني للصوت أو الفاكس أو البيانات بين أطراف بعيدة. ويرتبط تاريخ الاتصالات الهاتفية ارتباطًا وثيقًا باختراع الهاتف وتطويره .

يُشار إلى الاتصالات الهاتفية عادةً على أنها بناء أو تشغيل الهواتف وأنظمة الاتصالات الهاتفية، ونظام اتصالات تُستخدم فيه معدات الاتصالات الهاتفية لنقل الكلام أو الأصوات الأخرى بين نقطتين، سواءً باستخدام الأسلاك أو بدونها. ^{[ 1 ]} كما يُستخدم المصطلح بكثرة للإشارة إلى أجهزة وبرامج الحاسوب وأنظمة شبكات الحاسوب ، التي تؤدي وظائف كانت تؤديها معدات الهاتف تقليديًا. وفي هذا السياق، تُعرف هذه التقنية تحديدًا باسم الاتصالات الهاتفية عبر الإنترنت، أو الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP).

كانت الهواتف الأولى تُوصَّل مباشرةً بأزواج أسلاك مفتوحة : لكل مستخدم هاتف منفصل موصول بكل موقع يرغب في الوصول إليه. وسرعان ما أصبح هذا الأمر غير عملي وغير قابل للإدارة عندما أراد المستخدمون التواصل مع أكثر من بضعة أشخاص. وقد وفر اختراع مقسم الهاتف حلاً لإنشاء اتصالات هاتفية مع أي هاتف آخر قيد الخدمة في المنطقة المحلية. في البداية، كان كل هاتف يُوصَّل بالمقسم بسلك واحد، ثم لاحقًا بزوج من الأسلاك، وهو ما يُعرف بالحلقة المحلية . أما المقاسم القريبة في مناطق الخدمة الأخرى، فكانت تُوصَّل بخطوط رئيسية ، وأصبح بالإمكان إنشاء خدمة المسافات الطويلة عن طريق إعادة توجيه المكالمات عبر عدة مقاسم.

في البداية، كانت لوحات مقاسم الهاتف تُدار يدويًا بواسطة موظف يُشار إليه عادةً باسم " مشغل لوحة المقاسم ". عندما يُدير العميل مقبض الهاتف، يُفعّل مؤشرًا على اللوحة أمام المشغل، الذي يقوم بدوره بتوصيل سماعة الرأس الخاصة به في ذلك المقبس، ثم يُقدم الخدمة. كان على المتصل أن يسأل عن الطرف المطلوب بالاسم، ثم لاحقًا بالرقم، وكان المشغل يُوصل أحد طرفي الدائرة بمقبس الطرف المطلوب لإبلاغه. إذا أجاب الطرف المطلوب، يفصل المشغل سماعة الرأس، مُكملاً بذلك دائرة الاتصال بين الطرفين. أما المكالمات بين الخطوط الرئيسية، فكانت تُجرى بمساعدة مشغلين آخرين في مقاسم أخرى ضمن الشبكة.

ربطت شبكات الهاتف المبكرة المشتركين بمقاسم محلية عبر أزواج أسلاك مخصصة. وكانت المكالمات بين المقاسم تُنقل عبر خطوط رئيسية تربط مراكز التحويل بشبكات أوسع. ومع ازدياد حركة البيانات، تطلبت هذه الخطوط الرئيسية عددًا كبيرًا من الدوائر المتوازية. ولأن كل دائرة كانت تشغل زوجًا خاصًا بها من الأسلاك، ارتفعت تكلفة البنية التحتية للمسافات الطويلة بسرعة. دفع هذا القيد إلى تطوير أنظمة النقل التناظرية ، التي سمحت بنقل قنوات هاتفية متعددة عبر زوج واحد من الأسلاك ( الهاتف الناقل ). وكان هذا جزءًا من خطة التحويل العام للمكالمات ذات الرسوم لشركة بيل سيستم .

حتى سبعينيات القرن الماضي، كانت معظم الهواتف موصولة بشكل دائم بخط الهاتف الموجود في مقر العميل. لاحقًا، سمح التحول إلى تركيب مقابس لإنهاء الأسلاك الداخلية باستبدال أجهزة الهاتف بسهولة باستخدام مقابس الهاتف ، كما أتاح نقل الجهاز إلى مواقع متعددة داخل المبنى حيث تم تركيب المقابس. كانت الأسلاك الداخلية لجميع المقابس متصلة في مكان واحد بخط التوزيع ، الذي يربط المبنى بكابل. عادةً ما تنقل الكابلات عددًا كبيرًا من خطوط التوزيع من جميع أنحاء شبكة الوصول المحلية إلى مركز توزيع واحد أو مقسم هاتفي. عندما يرغب مستخدم الهاتف في إجراء مكالمة ، يقوم جهاز في المقسم بفحص رقم الهاتف المطلوب وتوصيل خط الهاتف هذا بخط آخر في نفس مركز التوزيع، أو بخط رئيسي إلى مقسم بعيد. ترتبط معظم المقاسم في العالم من خلال نظام من أنظمة التحويل الأكبر، لتشكل شبكة الهاتف العامة المحولة (PSTN).

في النصف الثاني من القرن العشرين، أصبح الفاكس والبيانات تطبيقات ثانوية مهمة للشبكة التي تم إنشاؤها لنقل الأصوات، وفي أواخر القرن، تم تحديث أجزاء من الشبكة باستخدام ISDN و DSL لتحسين التعامل مع حركة المرور هذه.

تستخدم الاتصالات الهاتفية اليوم التكنولوجيا الرقمية (الهاتف الرقمي) في توفير خدمات وأنظمة الهاتف. يمكن إجراء المكالمات الهاتفية رقميًا، ولكن قد يقتصر ذلك على الحالات التي تكون فيها المرحلة الأخيرة رقمية، أو عندما يتم التحويل بين الإشارات الرقمية والتناظرية داخل الهاتف نفسه. وقد ساهم هذا التطور في خفض تكاليف الاتصالات وتحسين جودة خدمات الصوت. سمح أول تطبيق لهذه التقنية، وهو ISDN، بنقل جميع البيانات بسرعة من طرف إلى طرف عبر خطوط الهاتف. ^{[ 2 ]} وقد تراجعت أهمية هذه الخدمة لاحقًا بشكل كبير نظرًا لإمكانية توفير خدمات رقمية تعتمد على مجموعة بروتوكولات الإنترنت . ^{[ 3 ]}

منذ ظهور تقنية الحواسيب الشخصية في ثمانينيات القرن الماضي، وفّرت تقنية دمج الاتصالات الهاتفية مع الحاسوب (CTI) خدمات هاتفية أكثر تطورًا، يتم تشغيلها والتحكم بها بواسطة الحاسوب، مثل إجراء واستقبال المكالمات الصوتية والفاكس والبيانات، بالإضافة إلى خدمات دليل الهاتف وتحديد هوية المتصل . ويُعدّ دمج برامج الاتصالات الهاتفية مع أنظمة الحاسوب تطورًا هامًا في مجال أتمتة المكاتب. ويُستخدم هذا المصطلح لوصف الخدمات المحوسبة لمراكز الاتصال، مثل تلك التي تُوجّه المكالمات الهاتفية إلى القسم المختص في الشركة. كما يُستخدم أحيانًا للإشارة إلى إمكانية استخدام الحاسوب الشخصي لبدء المكالمات الهاتفية وإدارتها. ^{[ 4 ]}

الاتصالات الهاتفية الرقمية هي استخدام الإلكترونيات الرقمية في تشغيل وتوفير أنظمة وخدمات الاتصالات الهاتفية. منذ أواخر القرن العشرين، حلت شبكة أساسية رقمية محل أنظمة الإرسال والإشارة التناظرية التقليدية، كما تم رقمنة جزء كبير من شبكة الوصول .

بدءًا من تطوير تقنية الترانزستور ، التي نشأت في مختبرات بيل للهواتف عام 1947، مرورًا بدوائر التضخيم والتحويل في خمسينيات القرن الماضي، اتجهت شبكة الهاتف العامة (PSTN) تدريجيًا نحو الإلكترونيات الصلبة والأتمتة . ومع تطور أنظمة التحويل الإلكترونية الحاسوبية التي تتضمن تقنيات أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS) وتعديل رمز النبض (PCM)، تطورت شبكة الهاتف العامة تدريجيًا نحو رقمنة الإشارات ونقل الصوت . ومنذ ذلك الحين، حسّنت الاتصالات الهاتفية الرقمية بشكل كبير من سعة الشبكة وجودتها وتكلفتها. وتتيح الرقمنة نقل الصوت عبر نطاق ترددي واسع على نفس القناة، مع تحسين جودة الصوت عبر قناة صوتية تناظرية أوسع.

تاريخ

يعود تاريخ أقدم شبكات الهاتف التناظرية المتكاملة التي تم تعديلها وترقيتها إلى شبكات نقل مزودة بأنظمة حاملة للإشارة الرقمية 1 (DS1/T1) إلى أوائل الستينيات. صُممت هذه الشبكات لدعم  قناة الصوت الأساسية بتردد 3 كيلوهرتز عن طريق أخذ عينات من إشارة الصوت التناظرية محدودة النطاق الترددي وتشفيرها باستخدام تعديل رمز النبضة (PCM). استُخدمت دوائر ترشيح PCM المبكرة، التي تتكون من مقاوم ومكثف وملف حث، كدوائر ترشيح سلبية ، حيث تمت معالجة التحويل من تناظري إلى رقمي ( لرقمنة الأصوات) والتحويل من رقمي إلى تناظري (لإعادة بناء الأصوات) بواسطة أجهزة منفصلة . كانت تقنية الهاتف الرقمي المبكرة غير عملية بسبب الأداء المنخفض والتكلفة العالية لدوائر ترشيح PCM المبكرة. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

أصبح الاتصال الرقمي العملي ممكنًا بفضل اختراع ترانزستور تأثير المجال لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOSFET)، ^{[ 7 ]} مما أدى إلى التطور السريع والانتشار الواسع لتقنية الاتصالات الهاتفية الرقمية PCM. ^{[ 6 ]} في عام 1957، تمكن فروسش وديريك من تصنيع أول ترانزستورات تأثير المجال المصنوعة من ثاني أكسيد السيليكون في مختبرات بيل، وهي أول ترانزستورات يكون فيها المصرف والمصدر متجاورين على السطح. ^{[ 8 ]} لاحقًا، عرض فريقٌ نموذجًا عمليًا لترانزستور MOSFET في مختبرات بيل عام 1960. ^{[ 9 ] [ 10 ]} في البداية، تجاهلت شركة بيل تقنية MOS لأنها لم تجدها عملية لتطبيقات الهاتف التناظري، قبل أن تقوم شركتا فيرتشايلد و RCA بتسويقها للإلكترونيات الرقمية مثل أجهزة الكمبيوتر . ^{[ 11 ] [ 6 ]}

أصبحت تقنية MOS عمليةً في تطبيقات الهاتف مع ظهور الدائرة المتكاملة للإشارات المختلطة MOS، التي تجمع بين معالجة الإشارات التناظرية والرقمية على شريحة واحدة، والتي طورها المهندس السابق في شركة بيل، ديفيد أ. هودجز، بالتعاون مع بول ر. غراي في جامعة كاليفورنيا، بيركلي ، في أوائل سبعينيات القرن العشرين. ^{[ 6 ]} في عام 1974، عمل هودجز وغراي مع ر. إ. سواريز على تطوير تقنية دائرة المكثفات المحولة MOS (SC)، والتي استخدموها لتطوير شريحة محول رقمي إلى تناظري (DAC)، باستخدام مكثفات MOS ومفاتيح MOSFET لتحويل البيانات. ^{[ 6 ]} تم تسويق شرائح محولات MOS التناظرية إلى الرقمية (ADC) وDAC بحلول عام 1974. ^{[ 12 ]}

أدت دوائر MOS SC إلى تطوير رقائق ترميز وتصفية PCM في أواخر سبعينيات القرن العشرين. ^{[ 6 ] [ 5 ]} ومنذ ذلك الحين ، أصبحت رقاقة ترميز وتصفية PCM بتقنية CMOS ( MOS التكميلية) ذات البوابة السيليكونية ، التي طورها هودجز و دبليو سي بلاك في عام 1980، ^{[ 6 ] المعيار الصناعي للاتصالات الهاتفية الرقمية. [ 6 ] [ 5 ]} وبحلول تسعينيات القرن العشرين، تم رقمنة شبكات الاتصالات، مثل شبكة الهاتف العامة المحولة (PSTN)، إلى حد كبير باستخدام مرشحات ترميز وتصفية PCM بتقنية CMOS ذات التكامل واسع النطاق (VLSI)، والتي تُستخدم على نطاق واسع في أنظمة التحويل الإلكترونية لمقاسم الهاتف ، ومقاسم الفروع الخاصة (PBX)، وأنظمة الهاتف الرئيسية (KTS)؛ وأجهزة مودم المستخدم النهائي ؛ وتطبيقات نقل البيانات مثل ناقلات الحلقة الرقمية ، ومضاعفات كسب الزوج ، وموسعات حلقة الهاتف ، ومحطات شبكة الخدمات الرقمية المتكاملة (ISDN)، والهواتف اللاسلكية الرقمية، والهواتف الخلوية الرقمية ؛ وتشمل التطبيقات أجهزة التعرف على الكلام ، وتخزين البيانات الصوتية ، والبريد الصوتي ، وأجهزة الرد الآلي الرقمية التي لا تستخدم أشرطة . ^{[ 5 ]} وقد ازداد عرض نطاق شبكات الاتصالات الرقمية بسرعة بمعدل أُسّي، كما هو موضح في قانون إدهولم ، ^{[ 13 ]} مدفوعًا إلى حد كبير بالتوسع السريع وتصغير حجم تقنية أشباه الموصلات المعدنية. ^{[ 14 ] [ 6 ]}

يتطلب الصوت الرقمي PCM غير المضغوط ذو عمق بت 8 بت ومعدل عينة 8 كيلوهرتز معدل بتات يبلغ 64 كيلوبت/ثانية ، وهو ما كان غير عملي لشبكات الاتصالات الرقمية المبكرة ذات النطاق الترددي المحدود . وكان الحل لهذه المشكلة هو الترميز التنبؤي الخطي (LPC)، وهو خوارزمية لضغط بيانات ترميز الكلام ، اقترحها لأول مرة فوميتادا إيتاكورا من جامعة ناغويا وشوزو سايتو من شركة نيبون للتلغراف والهاتف (NTT) عام 1966. وقد تمكن LPC من ضغط بيانات الصوت بمعدل يصل إلى 2.4 كيلوبت/ثانية، مما أدى إلى أولى المحادثات الناجحة في الوقت الفعلي عبر الشبكات الرقمية في سبعينيات القرن الماضي. ^{[ 15 ]} ومنذ ذلك الحين، أصبح LPC الطريقة الأكثر استخدامًا لترميز الكلام. ^{[ 16 ]} هناك طريقة أخرى لضغط البيانات الصوتية، وهي خوارزمية تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) تسمى تحويل جيب التمام المنفصل المعدل (MDCT)، وقد تم اعتمادها على نطاق واسع لترميز الكلام في تطبيقات الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP) منذ أواخر التسعينيات. ^{[ 17 ]}   

ساهم تطوير أساليب الإرسال مثل SONET والإرسال عبر الألياف الضوئية في تعزيز الإرسال الرقمي. ورغم وجود أنظمة حاملة تناظرية تقوم بدمج قنوات صوتية تناظرية متعددة على وسيط إرسال واحد، إلا أن الإرسال الرقمي أتاح تكلفة أقل وإمكانية دمج عدد أكبر من القنوات على وسيط الإرسال. واليوم، غالباً ما يبقى الجهاز النهائي تناظرياً، ولكن عادةً ما تُحوّل الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية عند واجهة منطقة الخدمة (SAI) أو المكتب المركزي (CO) أو أي نقطة تجميع أخرى. وتُقرّب حوامل الحلقة الرقمية (DLC) والألياف إلى نقطة التقاطع الشبكة الرقمية من مواقع العملاء، مما يجعل الحلقة المحلية التناظرية من الأنظمة القديمة.

اتسع نطاق التكنولوجيا المتاحة للاتصالات الهاتفية مع ظهور تقنيات اتصال جديدة. وتشمل الاتصالات الهاتفية الآن تقنيات خدمات الإنترنت والاتصالات المتنقلة، بما في ذلك مؤتمرات الفيديو.

تُعرف التقنيات الجديدة القائمة على بروتوكول الإنترنت (IP) عادةً باسم الاتصالات الصوتية عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP)، أو ما يُعرف أيضًا بالاتصالات الهاتفية عبر بروتوكول الإنترنت أو الاتصالات الهاتفية عبر الإنترنت. وعلى عكس خدمات الهاتف التقليدية، فإن خدمات الاتصالات الهاتفية عبر بروتوكول الإنترنت لا تخضع لتنظيم حكومي يُذكر. ففي الولايات المتحدة، تُنظم لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) الاتصالات الهاتفية المباشرة، لكنها تُصرح بأنها لا تُخطط لتنظيم الاتصالات بين مُستخدم الهاتف ومُزود خدمة الاتصالات الهاتفية عبر بروتوكول الإنترنت. ^{[ 18 ]}

يُعدّ الاتصال عبر بروتوكول الإنترنت (IP) أحد فروع الاتصالات الرقمية، وهو يعتمد على تقنية الشبكات الرقمية التي شكلت أساس الإنترنت لإنشاء جلسات الاتصالات ونقلها واستقبالها عبر شبكات الحاسوب . يُعرف هذا النوع من الاتصالات باسم "الصوت عبر بروتوكول الإنترنت " (VoIP)، وهو ما يعكس مبدأ عمله، ولكنه يُستخدم أيضًا بمصطلحات أخرى. وقد أثبتت تقنية VoIP أنها تقنية ثورية تحل محل تقنيات البنية التحتية التقليدية للهاتف بسرعة. ففي يناير 2005، تحوّل ما يصل إلى 10% من مشتركي الهاتف في اليابان وكوريا الجنوبية إلى هذه الخدمة الرقمية. وأشارت مقالة نُشرت في مجلة نيوزويك في يناير 2005 إلى أن الاتصال عبر الإنترنت قد يكون "التقنية الرائدة القادمة". ^{[ 19 ]} وبحلول عام 2006، بدأت العديد من شركات VoIP بتقديم خدماتها للمستهلكين والشركات .

يُعدّ دمج تقنيات بروتوكول الإنترنت (IP) في شبكات الهاتف المحمول، ولا سيما من خلال تقنيتي الصوت عبر LTE ( VoLTE ) والصوت عبر 5G ( Vo5G )، تطورًا هامًا في مجال الاتصالات الهاتفية المتنقلة . تُمكّن هذه التقنيات من نقل المكالمات الصوتية عبر نفس البنية التحتية القائمة على بروتوكول الإنترنت المستخدمة لخدمات البيانات، مما يوفر جودة مكالمات محسّنة واتصالات أسرع مقارنةً بشبكات التبديل الدائري التقليدية. وتُصبح تقنيتا VoLTE وVo5G المعيارَ المُعتمد للاتصالات الصوتية عبر الهاتف المحمول في العديد من المناطق، مع تحوّل مُشغّلي شبكات الهاتف المحمول إلى شبكات تعتمد كليًا على بروتوكول الإنترنت. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

تستخدم تقنية الاتصالات عبر بروتوكول الإنترنت (IP) اتصالاً بالإنترنت وهواتف IP المادية، أو محولات الهاتف التناظرية، أو تطبيقات الهاتف البرمجية لنقل المحادثات مُشفّرةً على شكل حزم بيانات . وبينما يُعدّ الاتصال عبر نقاط اتصال الواي فاي أحد أكثر استخدامات تقنية الاتصالات عبر بروتوكول الإنترنت شيوعاً وفعالية من حيث التكلفة، فإنها تُستخدم أيضاً على الشبكات الخاصة وعبر أنواع أخرى من اتصالات الإنترنت، والتي قد تكون أو لا تكون متصلة مباشرة بشبكة الهاتف العالمية.

يشمل التواصل المباشر بين الأفراد إشارات غير لفظية تظهر في تعابير الوجه ولغة الجسد، وهي إشارات لا يمكن نقلها عبر المكالمات الصوتية التقليدية. وتُعيد تقنية الفيديو هذه التفاعلات بدرجات متفاوتة. تُعدّ نظرية إشارات السياق الاجتماعي نموذجًا لقياس مدى نجاح أنواع التواصل المختلفة في الحفاظ على الإشارات غير اللفظية الموجودة في التفاعلات المباشرة. يدرس البحث العديد من الإشارات المختلفة، مثل السياق المادي، وتعبيرات الوجه المتنوعة، وحركات الجسم، ونبرة الصوت، واللمس، والشم.

تُفقد العديد من الإشارات التواصلية عند استخدام الهاتف. فلا يستطيع المتواصلون تمييز حركات الجسد، ويفتقرون إلى حاسة اللمس والشم. ورغم أن هذا الضعف في القدرة على تمييز الإشارات الاجتماعية معروف، يشير كل من وايزنفيلد وراغورام وغارود إلى أن لكل نوع من أنواع التواصل قيمة وكفاءة في أداء مهام مختلفة. وقد درسوا بيئات عمل يكون فيها استخدام أنواع مختلفة من التواصل، كالهاتف، أكثر فائدة من التفاعل المباشر وجهاً لوجه.

أدى توسع نطاق الاتصالات ليشمل خدمات الهاتف المحمول إلى خلق فلتر مختلف للإشارات الاجتماعية مقارنةً بالهاتف الأرضي . وقد ساهم استخدام الرسائل الفورية، كالرسائل النصية ، على الهواتف المحمولة في خلق شعور بالانتماء للمجتمع. ^{[ 22 ]} في كتاب "البناء الاجتماعي للهواتف المحمولة"، يُشار إلى أن كل مكالمة هاتفية ورسالة نصية تتجاوز مجرد محاولة للتواصل، فهي بمثابة لفتة تحافظ على الروابط الاجتماعية بين العائلة والأصدقاء. ورغم فقدان بعض الإشارات الاجتماعية عبر الهواتف، إلا أن الهواتف المحمولة توفر أشكالاً جديدة للتعبير عن إشارات مختلفة يفهمها جمهور متنوع. وتسعى الإضافات اللغوية الجديدة إلى تعويض النقص المتأصل في التفاعل غير المادي.

من النظريات الاجتماعية الأخرى التي تدعمها الاتصالات الهاتفية نظرية الاعتماد على وسائل الإعلام. وتخلص هذه النظرية إلى أن الناس يستخدمون وسائل الإعلام أو الموارد لتحقيق أهداف معينة. وتنص هذه النظرية على وجود صلة بين وسائل الإعلام والجمهور والنظام الاجتماعي ككل. ^{[ 23 ]} وتساعد الهواتف، بحسب الشخص، في تحقيق أهداف معينة مثل الوصول إلى المعلومات، والتواصل مع الآخرين، وإرسال الرسائل السريعة، والترفيه، وغيرها.

• خدمة منطقة موسعة
• تاريخ الهاتف
• اختراع الهاتف
• قائمة مصطلحات الاتصالات الهاتفية
• بروتوكول التحفيز