【實作實驗室】有線電話怎麼運作？搞懂上百年歷史的電話系統

Posted By StrongPiLab on 3 月 23, 2021 in 實作派StrongPiLab, 教學文 | 0 comments

家裡的市內電話是個歷史悠久的通訊系統，因為它簡單好用，自從 1876 年成功通話以來，已經在地球上用了 140 多年。那麼它是怎麼運作的呢？阿信助教要來告訴各位「電話系統」的原理。

電話 POTS/PSTN

先來個歷史課，有線電話系統的英文為 POTS（Plain Old Telephone Service），它是一個由銅線構成的通訊網路， 電話使用者要通話之前，必須要仰賴機房的接線生將雙方的線接起來才能通話，後來接線生的工作被自動交換機取代，一旦雙方的銅線接在一起，這整條線路就等於是通話的雙方專屬的，直到通話結束。

由於自動交換機就等同於是一個巨大的接線生機器人，它的任務就是將通話的雙方線路切換在一起，因此電話網路也稱為 PSTN（Public Switched Telephone Network）。當然有人認為 PSTN 是包含了數據通訊服務的通訊網路，與 POTS 不同；這部分一直有爭論，不過既然這是過往的技術，我們知道就好也就不用太在意。

傳遞訊號的原理

大家是否還記得一個小學生的科學實驗，用兩個紙杯串一根縫衣線就能彼此通話，電話也是利用這個原理來實現的，只不過電話把傳遞訊號的媒介從縫衣線改為電流迴路罷了。

下圖中間有個電流迴路 Current loop 作為左右兩端的傳遞媒介，若 Site A 的喇叭感應到聲音擾動，擾動的電子訊號便會透過變壓器傳遞到中間的電流迴路，而電流迴路也同時會讓 Site B 的變壓器感應到訊號，並將它傳遞到 Site B 的喇叭，這樣的訊號傳遞過程就是電話的基本原理。

什麼！就這樣？對，真的就是這樣而已，一百多年來大家都是在這個架構上想辦法將實際的通訊裝置做出來罷了，而這裝置叫做「電話」。

電話利用電流迴路傳遞訊號（圖片來源：實作派）

實際的電話系統

聰明的你應該很快就發現上面那個迴路在現實中是無法實現的，因為封閉迴路內既然沒有供電，哪來的電流呢？所以實際上的電話迴路會長下圖這個樣子。