Mehrfrequenzwahlverfahren

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
wikipedia (Ziffernfolge 945473342) im MFV

Das Mehrfrequenzwahlverfahren (MFV, auch Frequenzwahlverfahren[1]) ist die in der analogen Telefontechnik gebräuchliche Wähltechnik und seit den 1990er Jahren bei analogen Teilnehmeranschlussleitungen das überwiegend genutzte Verfahren zur Übermittlung der Rufnummer an die Vermittlungsstelle oder eine Telefonanlage.

Das Verfahren wurde Anfang der 1960er Jahre von Western Electric entwickelt und von Bell System, einer Vorläuferfirma der heutigen AT&T, im Jahr 1963 kommerziell in deren US-Telefonnetz unter dem US-Markennamen Touch Tone eingesetzt.[2] Im Jahr 1988 wurde das Verfahren von der ITU-T unter der Bezeichnung Q.23 spezifiziert.[3]

Seltener sind im deutschsprachigen Raum die Bezeichnungen MFC für Mehrfrequenzcode oder Tonwahlverfahren zu finden. Weitere Bezeichnungen für MFV sind DTMF (Dual-tone multi-frequency; „Doppelton-Mehrfrequenz“) sowie Touch Tone, die beide eher im englischen Sprachraum gebräuchlich sind. In Großbritannien ist auch die Bezeichnung MF4 gebräuchlich.

Technik[Bearbeiten]

Ziffern, beziehungsweise Tasten, die gewählt wurden, stellen auf der analogen Anschlussleitung des Telefons Wählsignale dar. Ein Wählsignal wird in MFV durch eine Überlagerung zweier sinusförmiger Tonsignale repräsentiert, die von der Vermittlungsstelle erkannt werden.

Mit der Einführung von Touch Tone in den USA in den 1960er-Jahren wurde auch das heute bekannte standardisierte Tastenlayout eingeführt. Aus der Position einer Taste ergeben sich die beiden Tonfrequenzen.

MFV-Tastenbelegung[4]
  1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633 Hz
697 Hz 1 2 3 A
770 Hz 4 5 6 B
852 Hz 7 8 9 C
941 Hz * 0 # D

Jede Zeile repräsentiert einen tiefen Ton, jede Spalte einen hohen. Wenn die Taste „5“ gedrückt wird, ergibt sich also ein Ton aus der Überlagerung der Tonfrequenzen 1336 Hz und 770 Hz.

Eine Abfolge mit allen Tönen der Tabelle findet sich hier?/i. Es werden erst die vier Zeilen, dann die vier Spalten abgespielt.

Ist der Spannungswert des hohen Tons kleiner als der des tiefen, spricht man von einem Twist, umgekehrt von einem Reverse Twist.

Folgende Werte gelten für Frequenztoleranz (in %), Signaldauer (in Millisekunden), Twist (in Dezibel) und Signalunterbrechung (in ms) nach ITU-T Q.23 und Q.24:[5]

Funktion verweigert Funktion
Frequenztoleranz <= 1,5% >= 3,5%
Signaldauer > 40 ms < 23 ms
Twist < 8 dB > 8 dB
Reverse Twist < 4 dB > 4 dB
Als eine Zahl erkannt Als zwei Zahlen erkannt
Signalunterbrechung < 10 ms > 10 ms

Je größer die Toleranz ist, desto besser werden auch wenig standardkonforme Tongeneratoren erkannt. Gleichzeitig steigt aber auch das Risiko von Fehlerkennung. Beispielsweise kann auch die menschliche Stimme, insbesondere die weibliche, unbeabsichtigt als DTMF-Ton erkannt werden.[6][7]

Für die Dauer eines Tones wird meist (wie bei ZVEI-Tönen) 70 Millisekunden gewählt, damit die Vermittlungseinrichtung den empfangenen Ton sicher erkennen kann. Empfohlen wird eine Dauer von 50–100 ms mit Pausen von 20–50 ms zwischen den Tönen bei Ton- beziehungsweise Ziffernfolgen.

Die Generierung der MFV-Töne mittels zweier Sinusoszillatoren für die Spalten- und Zeilenfrequenz ist verhältnismäßig einfach. Zur Detektion der einzelnen Frequenzen wurden früher analoge Schwingkreise verwendet, später sog. Switched-Capacitor-Filter in IC-Technik, heute geschieht es in Software. Meist kommt dafür der Goertzel-Algorithmus zum Einsatz, ein Algorithmus zum Erkennen einzelner Tonfrequenzen (Spektralkomponenten) basierend auf der diskreten Fourier-Transformation.

MFV ist ein In-Band-Signalisierungsverfahren, das heißt, die Signale befinden sich innerhalb des normalen Sprachfrequenzbandes und können vom Telefonierenden mitgehört werden. Daher könnten natürliche Geräusche (zum Beispiel Musik) von der Vermittlungsstelle ebenfalls als Signal aufgefasst werden. Die Frequenzen von MFV-Signalen wurden daher so gewählt, dass sie Dissonanzen erzeugen, die mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit in der Umgebung eines Telefons auftreten.

DTMF-Tastatur

Manche Vermittlungsstellen mit einfacher Technik, insbesondere von nordamerikanischen Herstellern, nehmen während einer bestehenden Verbindung keine Mehrfrequenzkommandos mehr entgegen. Zur Steuerung netzseitiger Dienstmerkmale (wie zum Beispiel Dreierkonferenz oder Makeln) muss dann zuvor die bestehende Verbindung durch eine definierte Unterbrechung, die als Flash oder Hook-Flash bezeichnet wird, in den Steuerungsmodus geschaltet werden. Für die definierte Unterbrechung ist häufig die Rückfragetaste vorgesehen. ISDN-Anschlüsse und andere digitale Telefonsysteme wie VoIP benötigen kein MFV zur Übertragung der Rufnummer an die Vermittlungsstelle, da bei diesen Systemen die einzelnen Ziffern der Telefonnummer als eine Bitfolge und nicht im Audioband übertragen werden. Die meisten Endgeräte übertragen jedoch parallel auch MFV-Töne, um beispielsweise die Steuerung von Sprachdialogsystemen oder Anrufbeantwortern zu ermöglichen.

Tastentelefon mit erweiterter Tastatur

Die Tasten „A“ bis „D“ werden heute kaum noch genutzt und sind auch auf kaum einer Telefontastatur vorhanden. Sie wurden innerhalb spezieller Telefonanlagen, z. B. von Siemens oder Telefonbau und Normalzeit, für die Steuerung von anlageninternen Sonderfunktionen (u. a. ‚automatischer Rückruf‘, ‚Rufumleitung‘ und ‚Softwareschloss‘) verwendet, darüber hinaus auch zur Festsetzung der Priorität eines Gespräches im mittlerweile abgeschafften Telefonsystem Autovon des US-Militärs.

Beim Blue Box-Wahlverfahren gelten andere Frequenzen:[8]

Blue Box-Wahlverfahren
Code 700 Hz 900 Hz 1100 Hz 1300 Hz 1500 Hz 1700 Hz
1 X X
2 X X
3 X X
4 X X
5 X X
6 X X
7 X X
8 X X
9 X X
0/10 X X
11/ST3 X X
12/ST2 X X
KP X X
KP/ST2 X X
ST X X

Übertragungsmodi bei Internettelefonie[Bearbeiten]

Um Benutzern von Internettelefonie (VoIP) die Benutzung von Teledialogsystemen oder Anrufbeantwortern zu ermöglichen, wurden Verfahren entwickelt, um Mehrfrequenztöne nicht original (bezogen auf den Sprachkanal „inband“), sondern in Daten kodiert übermitteln zu können („outband“). Vor allem bei Verwendung von Audiocodecs mit Schmalbandsprachübertragung und starker Kompression, die auf die Übertragung von Sprache und nicht von Tonsignalen optimiert sind, kann die Übertragungsqualität der vom Telefon erzeugten Tonfrequenzen leiden und die Signale kommen möglicherweise nicht mehr in ausreichender Qualität bei der Gegenstelle an, um sicher und zuverlässig interpretiert werden zu können. Als weiterer Vorteil der Datenkodierung kommt hinzu, dass die alleinige Übertragung von kodierten Daten nur einen Bruchteil des für die Übertragung von Tonfrequenzen üblichen Datenverkehrs verursacht. Beim häufig verwendeten SIP-Protokoll stehen in der Regel folgende Modi zur Verfügung:

  • Inband: Zwischen dem (oft analogen) Telefon und der Gegenstelle werden DTMF-Daten als normale Töne übertragen. Der Tongenerator des Telefons erzeugt Töne, die dem Sprachkanal hinzugefügt werden und erst bei der Gegenstelle interpretiert werden. Dazwischen werden sie von SIP-Adapter, Telefonanlagen und Vermittlungsstellen in nicht definierter Qualität weitergeleitet. Die Inband-Übertragung wird in der Regel nur von unkomprimierten Audiocodecs wie G.711 unterstützt.[7]
  • RFC 2833 (teilweise auch RTP genannt): Die Multifrequenztöne werden aus dem Signal herausgefiltert und nach RFC 2833 im Informationskanal (Datenpakete nach RTP-Standard) übertragen. Einige SIP-Clients verwenden RFC 2833 parallel zu Inband. Inband lässt sich jedoch abschalten (bei X-Lite als „Advanced“-Option). Damit ist sichergestellt, dass die Daten ohne Veränderung so ankommen, wie sie verschickt werden. Die Telefonanlagen und Vermittlungsserver (häufig Asterisk) müssen diese Übertragung allerdings unterstützen. Für den Mischbetrieb unterschiedlicher Asterisk-Versionen (ab Version 1.4 und Versionen davor) gibt es die Kompatibilitätsoption rfc2833compensate, die serverseitig gesetzt werden muss und auf die der Anrufer keinen Einfluss hat.
  • Info bzw. SIP Info: Auch hier werden die DTMF-Töne herausgefiltert und digital kodiert, allerdings in den SIP-Datenpaketen (eigentlich ein Netzwerkprotokoll zur Verwaltung der Kommunikationssitzung) übertragen.
  • Geräteabhängig verschiedene Kombinationen.

Nicht alle Anbieter von Internettelefonie geben Hinweise auf die unterstützten Übertragungsverfahren. Der Mischbetrieb (RTP- oder SIP-Signale werden meistens parallel zu Inband-Tönen übertragen) kann die Kompatibilität erhöhen oder auch zu neuen Problemen führen, denn manche Anbieter von Internettelefonie filtern „das originale DTMF-Spektrum nicht sauber aus dem eigentlichen Sprachdatenstrom heraus“, was dazu führt dass einzelne Tasten doppelt erkannt werden.[9] Der Hersteller AVM empfiehlt seinen Kunden hier die Einstellung Inband, rät aber in derselben Anleitung von der Benutzung von Inband ab, sofern Töne überhaupt nicht erkannt werden. (Allerdings kann auch das Ausschalten von Kompression, bei AVM „Festnetzqualität“ genannt, die Inband-Kompatibilität erhöhen.) Die Einstellungen Automatisch oder INFO, RTP oder Inband (letztere bei AVM-Fritzboxen) ist zur Problembehebung nur eingeschränkt verwendbar, weil der Benutzer keinerlei Einfluss auf die Wahl des Übertragungsverfahrens und den eventuellen Mischbetrieb hat. Einige Geräte verwenden das vom Server vorgeschlagene Protokoll, und wenn keines übermittelt wird, Inband. Oder es wird ein voreingestelltes Protokoll des SIP-Adapters verwendet, auf das weder der Anrufer noch der SIP-Server Einfluss hat.

In Deutschland steht mit der Telefonnummer 0800-9377546 (von Hansenet bzw. Alice) eine Rufnummer bereit, mit der neben der Übertragung der eigenen Telefonnummer auch die standardkonforme Übertragung der DTMF-Töne getestet werden kann.

Geschichte[Bearbeiten]

Das im deutschen Sprachraum als MFV bekannte System wurde als Ersatz für das vergleichsweise langsame Impulswahlverfahren (IWV) in den Bell Laboratories entwickelt. Die für das Impulswahlverfahren nötigen Impulse konnten auf einfache Weise von einem Wählscheibenmechanismus erzeugt und von relativ einfachen elektromechanischen Baugruppen, den Wählern (später durch elektronische Schaltungen) interpretiert werden; für das MFV werden zwingend elektronische Schaltungen benötigt (siehe dazu auch Tastenwahlblock).

In Deutschland wurden in den 1990er Jahren alle öffentlichen analogen Vermittlungsstellen durch digitale ersetzt. Diese unterstützen sowohl MFV als auch IWV und können erkennen, mit welchem Wahlverfahren ein angeschaltetes Telefon wählt. Andere Länder haben aber noch ältere Vermittlungsanlagen, so dass auch neue Telefone, die für den internationalen Markt produziert werden, das alte IWV weiter unterstützen, damit sie auch dort angeschaltet werden können.

Die meisten modernen privaten Telefonanlagen für analoge Endgeräte unterstützen aus Gründen der Abwärtskompatibilität beide Wahlverfahren. Es sind jedoch weiterhin alte Telefonanlagen in Betrieb, die nur das IWV unterstützen, genau so wie es Systeme gibt, die ausschließlich für MFV geeignet sind.

Siehe auch[Bearbeiten]

Quellen[Bearbeiten]

  1. Elektronik Kompendium: MFV - Mehrfrequenzwahlverfahren (DTMF)
  2.  Annabel Dodd: The essential guide to telecommunications. Prentice Hall PTR, 2002, ISBN 978-0-13014295-5.
  3. Technical features of push-button telephone sets. Abgerufen am 13. Juli 2013.
  4. http://www.telekom.de/dlp/eki/downloads/1/1TR110-1%20Ausgabe%2008-2007_V110.pdf - Seite 47
  5. www.vanity-rechner.de/dtmf.html.
  6. Patentschrift ID DE69724408T2 05.08.2004, DE-AZ: 69724408 bei patent-de.com, 10. Januar 1997
  7. a b Asterisk DTMF bei voip-info.org
  8. CCC-Hackerbibel, Teil 1 von 1998, Seite 208, sowie YIPL – Youth International Party Line, No. 12, August 1972, Seite 2.
  9. FRITZ!Box 6360 Cable –Ankommende Anrufe über eine bestimmte Rufnummer weiterleiten (Callthrough) bei service.avm.de

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Dual-tone multi-frequency signaling – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien