การส่งสัญญาณแบบสองโทนหลายความถี่
แป้นพิมพ์ DTMF และเสียงสัญญาณ
คำย่อ	ดีทีเอ็มเอฟ
สถานะ	คล่องแคล่ว
ปีเริ่มต้น	พ.ศ. 2506 ( 1963 )
คณะกรรมการ	ไอทู-ที
ผู้เขียน	ห้องปฏิบัติการเบลล์
เว็บไซต์	ข้อแนะนำ Q.23 ของ ITU-T

ระบบส่งสัญญาณแบบสองโทนหลายความถี่ ( DTMF ) เป็น ระบบ ส่งสัญญาณโทรคมนาคมที่ใช้แถบความถี่เสียงผ่านสายโทรศัพท์ระหว่างอุปกรณ์โทรศัพท์และอุปกรณ์สื่อสารอื่นๆ รวมถึงศูนย์สลับสัญญาณ^{[ 1 ]} DTMF ได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในระบบเบลล์ในสหรัฐอเมริกา^{[ 2 ] [ 3 ]} และเป็นที่รู้จักภายใต้ชื่อทางการค้าTouch-Toneสำหรับใช้ในโทรศัพท์แบบปุ่มกดเริ่มตั้งแต่ปี 1963 ความถี่ DTMF ได้รับการกำหนดมาตรฐานไว้ในข้อแนะนำITU-T Q.23 ^{[ 4 ]}ระบบส่งสัญญาณนี้ยังเป็นที่รู้จักในชื่อMF4ในสหราชอาณาจักรMFVในเยอรมนี และDigitoneในแคนาดา

การกดแป้นกดหมายเลขโทรศัพท์ แบบสัมผัส ค่อยๆ เข้ามาแทนที่การใช้แป้นหมุนและกลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมในด้านโทรศัพท์เพื่อควบคุมอุปกรณ์และส่งสัญญาณความตั้งใจของผู้ใช้^{[ 5 ]} การส่งสัญญาณบนสายส่งในเครือข่ายโทรศัพท์ใช้ การส่งสัญญาณ แบบหลายความถี่ประเภทที่แตกต่างกัน

มีการนำไปใช้ในกรณีการใช้งานที่หลากหลาย การใช้งานทั่วไปอย่างหนึ่งของการส่งสัญญาณ DTMF คือในระบบอินเตอร์คอมประตู หลายระบบ ซึ่งสัญญาณนี้ใช้เพื่อปลดล็อกประตูจากระยะไกล^{[ 6 ]}

ก่อนการพัฒนา DTMF การโทรศัพท์จะใช้แป้นหมุนแบบตัดวงจร (LD) หรือที่เรียกว่าการกดหมายเลขแบบพัลส์หลักการทำงานคือการขัดจังหวะกระแสไฟฟ้าในวงจรท้องถิ่นระหว่างชุมสายโทรศัพท์และ โทรศัพท์ของ ผู้โทรด้วยอัตราที่แม่นยำ โดยใช้สวิตช์ในโทรศัพท์ที่ควบคุมแป้นหมุน ซึ่งจะหมุนกลับไปยังตำแหน่งพักหลังจากหมุนไปยังแต่ละหลักที่ต้องการ อุปกรณ์ชุมสายจะตอบสนองต่อพัลส์ของแป้นหมุนโดยตรงโดยการทำงานของรีเลย์ หรือโดยการจัดเก็บตัวเลขไว้ในรีจิสเตอร์ที่บันทึกหมายเลขโทรศัพท์ที่กด การกดหมายเลขแบบพัลส์ทำได้เฉพาะบนสายโลหะโดยตรงเท่านั้น และมีข้อจำกัดด้านระยะทางเนื่องจากความผิดเพี้ยนทางไฟฟ้า สำหรับการส่งสัญญาณผ่านสายส่งหลักระหว่างระบบสวิตช์ ผู้ให้บริการจะใช้การส่งสัญญาณ หลายความถี่ ประเภทอื่น

การส่งสัญญาณหลายความถี่ ( MF ) คือกลุ่มวิธีการส่งสัญญาณที่ใช้ เสียง โทนบริสุทธิ์ ( คลื่นไซน์ บริสุทธิ์ ) สองโทนผสมกัน โปรโตคอล การส่งสัญญาณ MF ต่างๆ ถูกคิดค้นโดยBell SystemและCCITTโปรโตคอลแรกสุดใช้สำหรับ การส่งสัญญาณ ภายในย่านความถี่ระหว่างศูนย์สลับสัญญาณ โดยที่ผู้ให้บริการโทรศัพท์ทางไกล ใช้แป้น พิมพ์ 16 หลักเพื่อป้อนส่วนถัดไปของหมายเลขโทรศัพท์ปลายทางเพื่อติดต่อผู้ให้บริการโทรศัพท์ทางไกลรายถัดไป การส่งสัญญาณและการสลับสัญญาณแบบกึ่งอัตโนมัตินี้พิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จทั้งในด้านความเร็วและประสิทธิภาพด้านต้นทุน จากความสำเร็จก่อนหน้านี้ในการใช้ MF โดยผู้เชี่ยวชาญเพื่อสร้างการโทรทางไกล จึงได้มีการพัฒนาการส่งสัญญาณหลายความถี่แบบสองโทนขึ้นสำหรับการส่งสัญญาณของผู้ใช้ปลายทางโดยไม่ต้องอาศัยความช่วยเหลือจากผู้ให้บริการ

ระบบ DTMF ใช้ชุดความถี่สองชุด ชุดละสี่ความถี่ ในช่วงความถี่เสียง โดยส่งเป็นคู่เพื่อแสดงสัญญาณสิบหกสัญญาณ ซึ่งแทนตัวเลขสิบหลักและสัญญาณเพิ่มเติมอีกหกสัญญาณที่ระบุเป็นตัวอักษร A ถึง D และสัญลักษณ์#และ*เนื่องจากสัญญาณเหล่านี้เป็นเสียงที่ได้ยิน จึงสามารถส่งผ่านตัวทวนสัญญาณและเครื่องขยายสัญญาณ รวมถึงผ่านการเชื่อมต่อทางวิทยุและไมโครเวฟได้

AT&T อธิบายผลิตภัณฑ์ว่าเป็น "วิธีการส่งสัญญาณปุ่มกดจากสถานีลูกค้าโดยใช้เส้นทางการส่งสัญญาณเสียง" ^{[ 7 ]}เพื่อป้องกันไม่ให้โทรศัพท์ของผู้บริโภครบกวนการกำหนดเส้นทางและการสลับแบบ MF ระหว่างศูนย์สลับสายโทรศัพท์ ความถี่ DTMF จึงแตกต่างจากโปรโตคอลการส่งสัญญาณ MF ที่มีอยู่ก่อนหน้านี้ทั้งหมดระหว่างศูนย์สลับสาย ได้แก่ MF/R1, R2 , CCS4, CCS5 และอื่นๆ ที่ต่อมาถูกแทนที่ด้วย การส่งสัญญาณดิจิทัล SS7 DTMF เป็นที่รู้จักกันทั่วทั้งระบบ Bell ด้วยเครื่องหมายการค้าTouch-Toneคำนี้ถูกใช้ครั้งแรกโดย AT&T ในเชิงพาณิชย์เมื่อวันที่ 5 กรกฎาคม 1960 และเปิดตัวสู่สาธารณะเมื่อวันที่ 18 พฤศจิกายน 1963 เมื่อโทรศัพท์ปุ่มกดเครื่อง แรก วางจำหน่ายสู่สาธารณะ ในฐานะบริษัทแม่ของ Bell Systems, AT&T ถือครองเครื่องหมายการค้าตั้งแต่วันที่ 4 กันยายน พ.ศ. 2505 ถึงวันที่ 13 มีนาคม พ.ศ. 2527 ^{[ 8 ]}ได้รับการกำหนดมาตรฐานโดย คำแนะนำ ITU-T Q.23

ผู้จำหน่ายอุปกรณ์โทรศัพท์ที่ใช้งานร่วมกันได้รายอื่น ๆ เรียกคุณสมบัติ การโทรแบบ Touch-Tone ว่าDTMFบริษัท Automatic Electric (GTE) เรียกมันว่า "Touch-calling" ในการทำการตลาด ส่วนบริษัท Northern Electricในแคนาดา ใช้ ชื่อทางการค้าอื่น ๆ เช่น Digitone

ในฐานะวิธีการส่งสัญญาณแบบอินแบนด์สัญญาณ DTMF ยังถูกใช้โดยผู้แพร่ภาพกระจายเสียงเคเบิลทีวี เป็นโทนเสียงเพื่อระบุเวลาเริ่มต้นและสิ้นสุดของจุดแทรกโฆษณาท้องถิ่นระหว่างช่วงพักรายการของสถานีเพื่อประโยชน์ของบริษัทเคเบิล^{[ 9 ]}จนกระทั่ง มีการพัฒนาอุปกรณ์ ส่งสัญญาณแบบเอาต์ออฟแบนด์ในช่วงทศวรรษ 1990 ลำดับโทนเสียง DTMF ที่รวดเร็วและไม่ได้รับการยืนยันสามารถได้ยินได้ระหว่างช่วงพักโฆษณาของช่องเคเบิลในสหรัฐอเมริกาและที่อื่นๆ ก่อนหน้านี้ สถานีโทรทัศน์ภาคพื้นดินใช้โทนเสียง DTMF เพื่อควบคุมเครื่องส่งสัญญาณระยะไกล^{[ 10 ]} ในระบบโทรศัพท์ IPสัญญาณ DTMF ยังสามารถส่งได้ทั้งในรูปแบบอินแบนด์หรือเอาต์ออฟแบนด์^{[ 11 ]}หรือแม้กระทั่งเป็นส่วนหนึ่งของโปรโตคอลการส่งสัญญาณ^{[ 12 ]}ตราบใดที่ปลายทางทั้งสองตกลงกันในแนวทางทั่วไปที่จะนำมาใช้

แป้นพิมพ์โทรศัพท์ DTMF ถูกจัดเรียงเป็นเมทริกซ์ของปุ่มกด โดยแต่ละแถวแทนส่วนประกอบความถี่ต่ำ และแต่ละคอลัมน์แทนส่วนประกอบความถี่สูงของสัญญาณ DTMF แป้นพิมพ์ที่ใช้กันทั่วไปมีสี่แถวและสามคอลัมน์ แต่บางแอปพลิเคชันอาจมีคอลัมน์ที่สี่ การกดปุ่มจะส่งสัญญาณความถี่ของแถวและคอลัมน์ผสมกัน ตัวอย่างเช่น ปุ่ม 1จะสร้างเสียงต่ำ 697 เฮิรตซ์และเสียงสูง 1209 เฮิรตซ์ ที่ซ้อนทับกัน การออกแบบปุ่มกดในยุคแรกใช้คันโยก ทำให้แต่ละปุ่มสามารถเปิดใช้งานหน้าสัมผัสหนึ่งแถวและหนึ่งคอลัมน์ได้ เสียงเหล่านี้จะถูกถอดรหัสโดยศูนย์สวิตช์เพื่อกำหนดปุ่มที่ผู้ใช้กด

วิศวกรได้จินตนาการถึงการใช้โทรศัพท์เพื่อเข้าถึงคอมพิวเตอร์และระบบตอบรับอัตโนมัติ^{[ 14 ]}พวกเขาปรึกษากับบริษัทต่างๆ เพื่อกำหนดข้อกำหนด ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มเครื่องหมายสี่เหลี่ยม^{[ 15 ]}ซึ่งโดยทั่วไปจะแทนด้วยเครื่องหมายตัวเลข (#) (หรือเครื่องหมายปอนด์เพชรแฮชเกต (สหราชอาณาจักร) หรืออ็อกโทธอร์ป ) ในแถวที่สี่ของคอลัมน์ที่สามของปุ่ม และปุ่มดาว (*) หรือเครื่องหมายดอกจัน (ฝรั่งเศส) ในแถวที่สี่ของคอลัมน์แรก นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มคอลัมน์ที่สี่ของปุ่มสำหรับการเลือกเมนู ได้แก่ A, B, C และ D ปุ่มตัวอักษรถูกยกเลิกจากแป้นพิมพ์ส่วนใหญ่ และต้องใช้เวลาหลายปีก่อนที่ปุ่มสัญลักษณ์สองปุ่มจะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับรหัสบริการแนวตั้งเช่น *67 ในสหรัฐอเมริกาและแคนาดาเพื่อระงับหมายเลขผู้โทร

ตู้โทรศัพท์สาธารณะ ที่รับบัตรเครดิตจะใช้รหัสเพิ่มเติมเหล่านี้ในการ ส่ง ข้อมูลจากแถบแม่เหล็ก

ระบบ โทรศัพท์ AUTOVONของกองทัพสหรัฐฯใช้สัญญาณ A, B, C และ D เพื่อยืนยันสิทธิ์และระดับความสำคัญบางอย่างเมื่อทำการโทร^{[ 16 ]} ลำดับความสำคัญยังคงเป็นคุณลักษณะของเครือข่ายโทรศัพท์ทางทหาร แต่ใช้การรวมตัวเลข ตัวอย่างเช่น การป้อน 93 ก่อนหมายเลขจะเป็นการโทรที่มีลำดับความสำคัญ

การใช้งานสัญญาณ A, B, C และ D ในปัจจุบันนั้นพบได้น้อยในเครือข่ายโทรศัพท์ และใช้เฉพาะในส่วนควบคุมเครือข่ายเท่านั้น ตัวอย่างเช่น สัญญาณAใช้ในบางเครือข่ายสำหรับการวนเลือกคลื่นความถี่ต่างๆ สัญญาณเหล่านี้ใช้ในการเชื่อมต่อโทรศัพท์ผ่านสายและการทำงานของรีพีเตอร์ เพื่อให้สามารถควบคุมรีพีเตอร์ขณะเชื่อมต่อกับสายโทรศัพท์ที่ใช้งานอยู่ได้ เป็นต้น

สัญญาณรูปดาว สี่เหลี่ยม A B C และ D ยังคงถูกใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลกโดย นัก วิทยุสมัครเล่นและระบบวิทยุสองทางเชิงพาณิชย์สำหรับการควบคุมอุปกรณ์ การควบคุมรีพีทเตอร์ การปฏิบัติงานระยะไกล และระบบสื่อสารทางโทรศัพท์บางระบบ

อาจได้ยินโทนสัญญาณ DTMF ในช่วงเริ่มต้นและ/หรือตอนท้ายของวิดีโอเทปVHS ที่บันทึกไว้ล่วงหน้าบางรายการ ^{[ 17 ]}ข้อมูลเกี่ยวกับเวอร์ชันต้นฉบับของวิดีโอเทปจะถูกเข้ารหัสในโทน DTMF โทนที่เข้ารหัสจะให้ข้อมูลแก่เครื่องทำสำเนาอัตโนมัติ เช่น รูปแบบ ระยะเวลา และระดับเสียง เพื่อจำลองวิดีโอต้นฉบับให้ใกล้เคียงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

โทน DTMF ถูกใช้ใน ระบบ แสดงหมายเลขผู้โทร บาง ระบบเพื่อส่งข้อมูลหมายเลขผู้โทร ซึ่งในสหรัฐอเมริกา ฟังก์ชันนี้ดำเนินการโดย การ ส่งสัญญาณแบบ FSK ( Frequency-Shift Keying ) ของ Bell 202

เดิมที DTMF ถูกถอดรหัสโดยใช้ฟิลเตอร์ ไฟฟ้าแบบปรับจูน ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 การประมวลผลสัญญาณดิจิทัลกลายเป็นเทคโนโลยีหลักในการถอดรหัส โดยทั่วไปแล้วอัลกอริธึมการถอดรหัส DTMF จะใช้อัลกอริธึม Goertzelแม้ว่าการประยุกต์ใช้อัลกอริธึม MUSICในการถอดรหัส DTMF จะแสดงให้เห็นว่ามีประสิทธิภาพเหนือกว่า Goertzel และเป็นทางเลือกเดียวในกรณีที่จำนวนตัวอย่างที่มีอยู่จำกัด^{[ 18 ]}เนื่องจากการส่งสัญญาณ DTMF มักถูกส่งในย่านความถี่เดียวกับเสียงพูดหรือสัญญาณเสียงอื่นๆ ที่มีอยู่พร้อมกัน คำจำกัดความของสัญญาณ DTMF จึงรวมถึงข้อจำกัดที่เข้มงวดสำหรับเวลา (ระยะเวลาขั้นต่ำและระยะห่างระหว่างตัวเลข) การเบี่ยงเบนความถี่ ฮาร์โมนิก และความสัมพันธ์ของแอมพลิจูดของส่วนประกอบทั้งสองต่อกัน ( การบิด ) ^{[ 19 ]}

โดยทั่วไป ระบบโทรศัพท์จะกำหนดโทนเสียงอื่นๆ นอกเหนือจากข้อกำหนด DTMF ซึ่งบ่งชี้สถานะของสาย อุปกรณ์ หรือผลลัพธ์ของการโทร และเพื่อควบคุมอุปกรณ์สำหรับการแก้ไขปัญหาหรือวัตถุประสงค์ในการบริการ โทน เสียงแสดง ความคืบหน้าการโทร ดังกล่าว มักประกอบด้วยความถี่หลายความถี่และได้รับการกำหนดมาตรฐานในแต่ละประเทศ ระบบเบลล์ได้กำหนดไว้ใน แผนโทนเสียง ที่แม่นยำ^{[ 20 ]}

โมเด็มรุ่นแรกๆ บาง รุ่น ใช้ความถี่แบบปุ่มกด เช่น โมเด็มแบบ Bell 400 ^{[ 13 ]}

• การเรียกแบบเลือกสรร
• เลขฐานสองแบบเข้ารหัสทศนิยม § เลขฐานสองแบบเข้ารหัสทศนิยมสำหรับระบบโทรศัพท์ (TBCD)
• เสียงสัญญาณ
• พอร์ทัลโทรศัพท์

• คำแนะนำของ ITU สำหรับการนำบริการ DTMF ไปใช้
• Frank Durda, คู่มืออ้างอิง Dual Tone Multi-Frequency (Touch-Tone) , 2006
• ข้อแนะนำ ITU-T Q.24 - การรับสัญญาณปุ่มกดหลายความถี่