• 固定電話（室內電話）工作原理詳解  ... 2025-06-16

雖然現在手機和網路電話（VoIP）普及，但固定電話的基本原理依然是通訊的基礎，理解它有助於我們更好地了解整個通訊網路是如何運作的。

固定電話（室內電話）的工作原理可以分為以下幾個主要步驟和過程：

1. 電話機：發送與接收訊號的介面

聽筒/話筒 (Transducer):

電話機內部包含麥克風和聽筒。
當你說話時，麥克風將聲波轉換成電訊號（類比訊號）。
當你聽到對方聲音時，聽筒將電訊號轉換成聲波。

撥號盤 (Dial Pad):
用於輸入要撥打的號碼。早期的電話是旋轉撥號，現在多為按鍵撥號。按鍵撥號會產生一組特定的雙音多頻（DTMF）訊號，每個數字都有其獨特的頻率組合。

叉簧開關 (Hook Switch):
當你拿起話筒時，叉簧開關閉合，電話機與電話線路連接；當你放下話筒時，叉簧開關斷開，電話機與線路斷開。

2. 本地迴路 (Local Loop):

連接電話機與電話交換機

雙絞線 (Twisted Pair):
從你的電話機到最近的電話交換機（通常是局端機房）之間，會有一對銅線，這對線就是「本地迴路」。它負責傳輸你的語音電訊號。

供電 (Power Supply):
電話線路不僅傳輸語音訊號，還會提供少量的直流電給電話機，這就是為什麼停電時有些有線電話仍然能工作的原因（前提是你的電話機不需要額外電源）。

3. 電話交換機 (Telephone Exchange/Switch): 語音訊號的路由中心

偵測狀態 (Status Detection):
當你拿起話筒（叉簧開關閉合）時，電話交換機會偵測到線路上的電壓變化，知道你有撥打電話的需求，並給你一個撥號音。

接收撥號 (Receiving Dialing):
當你撥號時，電話交換機接收你電話機發出的DTMF訊號，並將其解碼成數字。

路由呼叫 (Call Routing): 這是交換機最核心的功能

本地呼叫 :
如果你撥打的號碼在同一個交換機服務範圍內，交換機可以直接將你的線路與對方線路連接起來。

長途呼叫 :
如果撥打的號碼在不同的交換機服務範圍內，你的交換機會通過一系列的信號網路（例如SS7信號系統）與目的地的交換機進行通訊，協商建立一條連接路徑。這個路徑可能涉及多個交換機和傳輸線路（光纖、微波等）。

建立連接 (Connection Establishment):
一旦路徑確定，交換機就會在你的線路和對方線路之間建立一個語音通道，這樣你們就可以互相通話了。

響鈴/忙線/空號 (Ringing/Busy/Not in Service):
如果對方電話空閒，交換機向對方電話發送交流電訊號使其響鈴。 如果對方正在通話中，交換機會發送忙線訊號給你。 如果號碼不存在，則會發送空號訊號。

計費 (Billing):
交換機也會記錄通話的時長和目的地，用於後續的計費。

4. 傳輸網路 (Transmission Network): 長途語音傳輸的骨幹

對於長途和國際通話，語音訊號會被數位化，然後通過高速傳輸網路（如光纖）進行傳輸。這些網路連接了各地的電話交換機。在傳輸過程中，語音訊號可能會經過多個中繼站和路由設備。

5. 結束通話 (Call Termination):

當任何一方放下話筒時，叉簧開關斷開，交換機偵測到線路電壓變化，判斷通話結束。交換機隨即斷開兩條線路之間的連接，釋放資源。

總結流程：

拿起話筒： 電話機閉合迴路，交換機偵測到撥號請求，發出撥號音。

撥打號碼： 電話機發送DTMF訊號給交換機。

交換機處理： 交換機解碼數字，查找路由，並根據目的地建立連接。

建立通話路徑： 語音訊號通過本地迴路、交換機和傳輸網路在兩部電話機之間傳輸。

通話結束： 放下話筒，交換機斷開連接。