Telefonía

La telefonía ( / t ə ˈ l ɛ f ə n i / tə- LEF -ə-nee ) es el campo de la tecnología que abarca el desarrollo, la aplicación y el despliegue de servicios de telecomunicaciones con el fin de transmitir electrónicamente voz, fax o datos entre partes distantes. La historia de la telefonía está íntimamente ligada a la invención y el desarrollo del teléfono .

La telefonía se refiere comúnmente a la construcción u operación de teléfonos y sistemas telefónicos, así como a un sistema de telecomunicaciones en el que se emplean equipos telefónicos para la transmisión de voz u otros sonidos entre puntos, con o sin el uso de cables. ^{[ 1 ]} El término también se usa frecuentemente para referirse al hardware , software y sistemas de redes informáticas que realizan funciones tradicionalmente desempeñadas por equipos telefónicos. En este contexto, la tecnología se denomina específicamente telefonía por Internet o voz sobre protocolo de Internet (VoIP).

Los primeros teléfonos se conectaban directamente mediante pares de cables abiertos : cada usuario disponía de un teléfono independiente conectado a cada ubicación. Esto pronto se volvió incómodo e inmanejable cuando los usuarios querían comunicarse con más de unas pocas personas. La invención de la central telefónica proporcionó la solución para establecer conexiones telefónicas con cualquier otro teléfono en servicio en la zona. Inicialmente, cada teléfono se conectaba a la central con un solo cable, y posteriormente con un par de cables, el bucle local . Las centrales cercanas en otras áreas de servicio se conectaban mediante líneas troncales , y el servicio de larga distancia podía establecerse retransmitiendo las llamadas a través de varias centrales.

Inicialmente, las centrales telefónicas eran operadas manualmente por un operador, comúnmente conocido como " operador de centralita ". Cuando un cliente giraba la manivela del teléfono, se activaba un indicador en el panel frente al operador, quien conectaba sus auriculares a la toma correspondiente y ofrecía el servicio. La persona que llamaba debía solicitar hablar con la persona llamada por su nombre, y posteriormente por su número. El operador conectaba un extremo del circuito a la toma de la persona llamada para avisarle. Si la estación llamada respondía, el operador desconectaba sus auriculares y completaba la comunicación entre estaciones. Las llamadas de larga distancia se realizaban con la ayuda de otros operadores en otras centrales de la red.

Las primeras redes telefónicas conectaban a los abonados con las centrales locales mediante pares de cables dedicados. Las llamadas entre centrales se realizaban a través de líneas troncales que unían los centros de conmutación con redes más amplias. Con el aumento del tráfico, estas rutas troncales requerían un gran número de circuitos paralelos. Dado que cada circuito ocupaba su propio par de cables, el coste de la infraestructura de larga distancia creció rápidamente. Esta limitación impulsó el desarrollo de los sistemas de portadora analógica , que permitían transmitir múltiples canales telefónicos a través de un único par de cables ( telefonía de portadora ). Esto formaba parte del Plan General de Conmutación de Llamadas de Bell System .

Hasta la década de 1970, la mayoría de los teléfonos estaban conectados permanentemente a la línea telefónica instalada en las instalaciones del cliente. Posteriormente, la instalación de tomas que terminaban el cableado interno permitió el intercambio sencillo de teléfonos con enchufes y facilitó la portabilidad del aparato a múltiples ubicaciones dentro de las instalaciones donde se instalaron las tomas. El cableado interno de todas las tomas se conectaba en un punto al punto de acometida , que conecta el edificio a un cable. Los cables suelen transportar una gran cantidad de acometidas desde toda una red de acceso distrital hasta una central telefónica. Cuando un usuario desea realizar una llamada , el equipo de la central examina el número de teléfono marcado y conecta esa línea telefónica a otra en la misma central o a una línea troncal que conecta con una central distante. La mayoría de las centrales del mundo están interconectadas a través de un sistema de sistemas de conmutación más grandes, que forman la red telefónica pública conmutada (RTPC).

En la segunda mitad del siglo XX, el fax y los datos se convirtieron en importantes aplicaciones secundarias de la red creada para transportar voces, y a finales de siglo, partes de la red se actualizaron con ISDN y DSL para mejorar el manejo de dicho tráfico.

Actualmente, la telefonía utiliza tecnología digital (telefonía digital) para la prestación de servicios y sistemas telefónicos. Las llamadas telefónicas pueden realizarse digitalmente, pero esto puede estar restringido a casos en los que la última milla sea digital o donde la conversión entre señales digitales y analógicas se realice dentro del teléfono. Este avance ha reducido los costos de comunicación y mejorado la calidad de los servicios de voz. La primera implementación de esto, ISDN, permitió el transporte rápido de todos los datos de extremo a extremo a través de líneas telefónicas. ^{[ 2 ]} Posteriormente, este servicio perdió mucha importancia debido a la capacidad de proporcionar servicios digitales basados ​​en el conjunto de protocolos de Internet . ^{[ 3 ]}

Desde la llegada de la tecnología de computadoras personales en la década de 1980, la integración de telefonía computarizada (CTI) ha proporcionado progresivamente servicios de telefonía más sofisticados, iniciados y controlados por la computadora, como realizar y recibir llamadas de voz, fax y datos con servicios de directorio telefónico e identificación de llamadas . La integración del software de telefonía y los sistemas informáticos es un avance importante en la evolución de la automatización de oficinas. El término se utiliza para describir los servicios computarizados de los centros de llamadas, como aquellos que dirigen una llamada telefónica al departamento correcto de una empresa. También se utiliza a veces para referirse a la capacidad de usar una computadora personal para iniciar y gestionar llamadas telefónicas. ^{[ 4 ]}

La telefonía digital consiste en el uso de la electrónica digital para el funcionamiento y la prestación de sistemas y servicios de telefonía. Desde finales del siglo XX, una red central digital ha sustituido a los sistemas tradicionales de transmisión y señalización analógicos , y gran parte de la red de acceso también se ha digitalizado.

Desde el desarrollo de la tecnología de transistores , originada en los Laboratorios Bell Telephone en 1947, hasta los circuitos de amplificación y conmutación en la década de 1950, la red telefónica pública conmutada (RTPC) ha evolucionado gradualmente hacia la electrónica de estado sólido y la automatización . Tras el desarrollo de sistemas de conmutación electrónica basados ​​en computadoras que incorporan tecnologías de semiconductores de óxido metálico (MOS) y modulación por impulsos codificados (PCM), la RTPC evolucionó progresivamente hacia la digitalización de las transmisiones de señalización y audio . Desde entonces, la telefonía digital ha mejorado drásticamente la capacidad, la calidad y el costo de la red. La digitalización permite la transmisión de voz de banda ancha en el mismo canal, con una calidad mejorada de un canal de voz analógico más amplio.

Historia

Las primeras redes telefónicas analógicas de extremo a extremo que se modificaron y actualizaron a redes de transmisión con sistemas portadores de señal digital 1 (DS1/T1) datan de principios de la década de 1960. Fueron diseñadas para soportar el  canal de voz básico de 3 kHz mediante el muestreo de la señal de voz analógica con ancho de banda limitado y la codificación mediante modulación por impulsos codificados (PCM). Los primeros códecs - filtros PCM se implementaron como circuitos de filtro pasivos de resistencia - condensador - inductor , con la conversión analógica-digital (para digitalizar voces) y la conversión digital-analógica (para reconstruir voces) gestionadas por dispositivos discretos . La telefonía digital temprana resultó poco práctica debido al bajo rendimiento y los altos costos de los primeros códecs-filtros PCM. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

La invención del transistor de efecto de campo de óxido metálico-semiconductor (MOSFET) hizo posible la telecomunicación digital práctica , ^{[ 7 ]} lo que condujo al rápido desarrollo y la amplia adopción de la telefonía digital PCM. ^{[ 6 ]} En 1957, Frosch y Derick lograron fabricar los primeros transistores de efecto de campo de dióxido de silicio en Bell Labs, los primeros transistores en los que el drenador y la fuente estaban adyacentes en la superficie. ^{[ 8 ]} Posteriormente, un equipo demostró un MOSFET funcional en Bell Labs en 1960. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Bell inicialmente pasó por alto la tecnología MOS porque no la consideraba práctica para aplicaciones de telefonía analógica, antes de que Fairchild y RCA la comercializaran para electrónica digital como las computadoras . ^{[ 11 ] [ 6 ]}

La tecnología MOS finalmente se volvió práctica para aplicaciones telefónicas con el circuito integrado de señal mixta MOS , que combina el procesamiento de señales analógicas y digitales en un solo chip, desarrollado por el ex ingeniero de Bell David A. Hodges con Paul R. Gray en UC Berkeley a principios de la década de 1970. ^{[ 6 ]} En 1974, Hodges y Gray trabajaron con RE Suarez para desarrollar la tecnología de circuitos de condensadores conmutados (SC) MOS, que utilizaron para desarrollar un chip convertidor digital-analógico (DAC), utilizando condensadores MOS e interruptores MOSFET para la conversión de datos. ^{[ 6 ]} Los chips convertidores analógico-digitales (ADC) y DAC MOS se comercializaron en 1974. ^{[ 12 ]}

Los circuitos MOS SC llevaron al desarrollo de chips de filtro de códec PCM a finales de la década de 1970. ^{[ 6 ] [ 5 ]} El chip de filtro de códec PCM CMOS (MOS complementario) de puerta de silicio , desarrollado por Hodges y WC Black en 1980, ^{[ 6 ]} ha sido desde entonces el estándar de la industria para la telefonía digital. ^{[ 6 ] [ 5 ]} Para la década de 1990, las redes de telecomunicaciones, como la red telefónica pública conmutada (PSTN), se habían digitalizado en gran medida con filtros de códec PCM CMOS de integración a muy gran escala (VLSI), ampliamente utilizados en sistemas de conmutación electrónica para centrales telefónicas , centrales de sucursales privadas (PBX) y sistemas telefónicos de teclas (KTS); módems de extremo de usuario ; aplicaciones de transmisión de datos , como portadoras de bucle digital , multiplexores de ganancia de pares , extensores de bucle telefónico , terminales de red digital de servicios integrados (ISDN), teléfonos inalámbricos digitales y teléfonos celulares digitales ; y aplicaciones como equipos de reconocimiento de voz , almacenamiento de datos de voz , correo de voz y contestadores automáticos digitales sin cinta . ^{[ 5 ]} El ancho de banda de las redes de telecomunicaciones digitales ha estado aumentando rápidamente a un ritmo exponencial, como lo observa la ley de Edholm , ^{[ 13 ]} impulsado en gran medida por la rápida escala y miniaturización de la tecnología MOS. ^{[ 14 ] [ 6 ]}

El audio digital PCM sin comprimir con una profundidad de 8 bits y una frecuencia de muestreo de 8 kHz requiere una tasa de bits de 64 kbit/s , lo que resultaba impracticable para las primeras redes de telecomunicaciones digitales con ancho de banda limitado . Una solución a este problema fue la codificación predictiva lineal (LPC), un algoritmo de compresión de datos de codificación de voz propuesto por primera vez por Fumitada Itakura de la Universidad de Nagoya y Shuzo Saito de Nippon Telegraph and Telephone (NTT) en 1966. LPC era capaz de comprimir datos de audio hasta 2,4 kbit/s, lo que dio lugar a las primeras conversaciones exitosas en tiempo real a través de redes digitales en la década de 1970. ^{[ 15 ]} Desde entonces, LPC ha sido el método de codificación de voz más utilizado. ^{[ 16 ]} Otro método de compresión de datos de audio, un algoritmo de transformada discreta del coseno (DCT) llamado transformada discreta del coseno modificada (MDCT), se ha adoptado ampliamente para la codificación de voz en aplicaciones de voz sobre IP (VoIP) desde finales de la década de 1990. ^{[ 17 ]}   

El desarrollo de métodos de transmisión como SONET y la transmisión por fibra óptica impulsó aún más la transmisión digital. Si bien existían sistemas de portadora analógica que multiplexaban múltiples canales de voz analógicos en un único medio de transmisión, la transmisión digital permitió reducir costos y multiplexar más canales en dicho medio. Actualmente, el dispositivo final suele ser analógico, pero las señales analógicas se convierten normalmente a digitales en la interfaz de área de servicio (SAI), la central telefónica (CO) u otro punto de agregación. Las portadoras de bucle digital (DLC) y la fibra hasta el punto de acceso (FTX ) acercan cada vez más la red digital a las instalaciones del cliente, relegando el bucle local analógico a una categoría obsoleta.

El abanico de tecnologías disponibles para la telefonía se ha ampliado con la llegada de las nuevas tecnologías de la comunicación. La telefonía ahora incluye las tecnologías de servicios de Internet y comunicación móvil, incluidas las videoconferencias.

Las nuevas tecnologías basadas en el Protocolo de Internet (IP) suelen denominarse telefonía de voz sobre IP (VoIP), también conocida como telefonía IP o telefonía por Internet. A diferencia del servicio telefónico tradicional, la telefonía IP está relativamente poco regulada por el gobierno. En Estados Unidos, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) regula las conexiones telefónicas, pero afirma que no tiene previsto regular las conexiones entre un usuario de telefonía y un proveedor de servicios de telefonía IP. ^{[ 18 ]}

Una especialización de la telefonía digital, la telefonía por protocolo de Internet (IP) implica la aplicación de la tecnología de redes digitales que fue la base de Internet para crear, transmitir y recibir sesiones de telecomunicaciones a través de redes informáticas . La telefonía por Internet se conoce comúnmente como voz sobre protocolo de Internet (VoIP), lo que refleja el principio, pero se ha denominado con muchos otros términos. VoIP ha demostrado ser una tecnología disruptiva que está reemplazando rápidamente las tecnologías de infraestructura telefónica tradicionales. En enero de 2005, hasta el 10% de los suscriptores telefónicos en Japón y Corea del Sur se habían cambiado a este servicio de telefonía digital. Un artículo de Newsweek de enero de 2005 sugirió que la telefonía por Internet podría ser "la próxima gran novedad". ^{[ 19 ]} En 2006, muchas empresas de VoIP ofrecían servicio a consumidores y empresas .

Un avance significativo en la telefonía móvil ha sido la integración de tecnologías IP en las redes móviles, especialmente a través de Voz sobre LTE ( VoLTE ) y Voz sobre 5G ( Vo5G ). Estas tecnologías permiten transmitir llamadas de voz a través de la misma infraestructura basada en IP utilizada para los servicios de datos, ofreciendo una mejor calidad de llamada y conexiones más rápidas en comparación con las redes tradicionales de conmutación de circuitos. VoLTE y Vo5G se están convirtiendo en el estándar para la comunicación de voz móvil en muchas regiones, a medida que los operadores móviles migran a redes totalmente IP. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

La telefonía IP utiliza una conexión a Internet y teléfonos IP , adaptadores telefónicos analógicos o aplicaciones de softphone para transmitir conversaciones codificadas como paquetes de datos . Si bien uno de los usos más comunes y económicos de la telefonía IP es a través de conexiones mediante puntos de acceso Wi-Fi , también se emplea en redes privadas y otros tipos de conexiones a Internet, que pueden o no tener un enlace directo a la red telefónica global.

La comunicación directa entre personas incluye señales no verbales expresadas mediante expresiones faciales y otras expresiones corporales, que no pueden transmitirse en la telefonía tradicional. La videotelefonía permite recuperar dichas interacciones en diversos grados. La Teoría de las Señales del Contexto Social es un modelo para medir el éxito de los distintos tipos de comunicación a la hora de mantener las señales no verbales presentes en las interacciones cara a cara. La investigación analiza diversas señales, como el contexto físico, las diferentes expresiones faciales, los movimientos corporales, el tono de voz, el tacto y el olfato.

El uso del teléfono conlleva la pérdida de diversas señales comunicativas. Las personas que se comunican no pueden identificar los movimientos corporales y carecen del tacto y el olfato. Si bien esta disminución en la capacidad para identificar señales sociales es bien conocida, Wiesenfeld, Raghuram y Garud señalan que este tipo de comunicación tiene valor y eficacia para diferentes tareas. Analizan entornos laborales donde distintos tipos de comunicación, como el teléfono, resultan más útiles que la interacción cara a cara.

La expansión de la comunicación al servicio de telefonía móvil ha creado un filtro de señales sociales distinto al de la telefonía fija . El uso de la mensajería instantánea, como los mensajes de texto , en los teléfonos móviles ha generado un sentido de comunidad. ^{[ 22 ]} En La construcción social de la telefonía móvil se sugiere que cada llamada y mensaje de texto es más que un intento de conversar. En cambio, es un gesto que mantiene la red social entre familiares y amigos. Si bien se pierden ciertas señales sociales a través de los teléfonos, los teléfonos móviles aportan nuevas formas de expresión de señales diferentes que son comprendidas por distintos públicos. Los nuevos aditivos lingüísticos intentan compensar la inherente falta de interacción no física.

Otra teoría social que se ve respaldada por la telefonía es la Teoría de la Dependencia de los Medios. Esta teoría concluye que las personas utilizan los medios o recursos para alcanzar ciertos objetivos. Afirma que existe un vínculo entre los medios, la audiencia y el sistema social en general. ^{[ 23 ]} Según la persona, los teléfonos ayudan a alcanzar ciertos objetivos, como acceder a información, mantenerse en contacto con otros, enviar comunicaciones rápidas, entretenerse, etc.

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