Mehrfrequenzwahlverfahren

wikipedia(Ziffernfolge945473342) im MFV

DasMehrfrequenzwahlverfahren(MFV), auchFrequenzwahlverfahrenist die in deranalogen Telefontechnikgebräuchliche Wähltechnik und seit den 1990er Jahren bei analogenTeilnehmeranschlussleitungendas überwiegend genutzte Verfahren zur Übermittlung derRufnummeran dieVermittlungsstelleoder eineTelefonanlage.Es ersetzte das bis dahin gebräuchlicheImpulswahlverfahren(IWV).

Das Verfahren wurde Anfang der 1960er Jahre vonWestern Electricentwickelt und vonBell System,einer Vorläuferfirma der heutigenAT&T,im Jahr 1963 kommerziell in deren US-Telefonnetz unter dem US-MarkennamenTouch Toneeingesetzt.Im Jahr 1988 wurde das Verfahren von derITU-Tunter der Bezeichnung Q.23 spezifiziert.

Seltener sind im deutschsprachigen Raum die BezeichnungenMFCfürMehrfrequenzcodeoderTonwahlverfahrenzu finden. Weitere Bezeichnungen für MFV sindDTMF(englischdual-tone multi-frequency‚ Doppelton-Mehrfrequenz‘) sowieTouch Tone,die beide eher im englischen Sprachraum gebräuchlich sind. In Großbritannien ist auch die BezeichnungMF4gebräuchlich.

Technik

Telefon mit erweiterter DTMF-Funktionstastatur

Ziffern beziehungsweiseTasten,die gewählt wurden, stellen auf der analogenAnschlussleitungdes Telefons Wählsignale dar. Ein Wählsignal wird in MFV durch eine Überlagerung zweiersinusförmiger Tonsignalerepräsentiert, die von derVermittlungsstelleerkannt werden.

Mit der Einführung von Touch Tone in denUSAin den 1960er Jahren wurde auch das heute bekannte standardisierteTastenlayouteingeführt. Aus der Position einer Taste ergeben sich die beiden Tonfrequenzen.

MFV-Tastenbelegung

	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 1336Hzund 770 Hz.

Eine Abfolge mit allen Tönen der Tabelle findet sichhier^ⓘ.Es werden erst die vier Zeilen, dann die vier Spalten abgespielt.

Ist derPegeldes hohen Tons kleiner als der des tiefen, spricht man von einemTwist,umgekehrt von einemReverse Twist.Es werden nur Signale akzeptiert, bei denen die Pegeldifferenz einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Dabei ist berücksichtigt, dass die Übertragungs-Bandbreitedes Telefonnetzes zu den oberen Codierfrequenzen hin bereits begrenzt sein kann.

Folgende Werte gelten für Frequenztoleranz (in%), Signaldauer (inMillisekunden), Twist (inDezibel) und Signalunterbrechung (in ms) nachITU-TQ.23 und Q.24:

	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 ein Zeichen erkannt	Als zwei Zeichen 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.

Für die Dauer eines Tones wird meist (wie beiZVEI-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 zweierSinusoszillatorenfür die Spalten- und Zeilenfrequenz ist verhältnismäßig einfach. Zur Detektion der einzelnen Frequenzen wurden früher analogeSchwingkreiseverwendet, später sog.Switched-Capacitor-FilterinIC-Technik, ab den 1980er Jahrendigitale Signalverarbeitungmittels eigens darauf ausgelegter integrierter Schaltungen. Im Rahmen der zeitdiskreten Signalverarbeitung kommen wegen der Einfachheit dafür meist derGoertzel-Algorithmuszum Einsatz, ein Algorithmus zum Erkennen einzelner Tonfrequenzen (Spektralkomponenten), basierend auf derdiskreten 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 BeispielMusik) von der Vermittlungsstelle ebenfalls als Signal aufgefasst werden. Die Frequenzen von MFV-Signalen wurden deshalb so gewählt, dass sieDissonanzenerzeugen, die mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit in der Umgebung einesTelefonsauftreten. Andererseits können dissonante Frequenzen mangels Resonanzen besonders selektiv detektiert werden.

DTMF-Tastatur

Manche Vermittlungsstellen mit einfacher Technik, insbesondere von nordamerikanischen Herstellern, nehmen während einer bestehenden Verbindung keine Mehrfrequenzkommandos mehr entgegen. Zur SteuerungnetzseitigerDienstmerkmale(wie zum BeispielDreierkonferenzoderMakeln) muss dann zuvor die bestehende Verbindung durch eine definierte Unterbrechung, die alsFlashoderHook-Flashbezeichnet wird, in den Steuerungsmodus geschaltet werden. Für die definierte Unterbrechung ist häufig dieRückfragetastevorgesehen.ISDN-Anschlüsse und andere digitale Telefonsysteme wieVoIPbenötigen kein MFV zur Übertragung der Rufnummer an die Vermittlungsstelle, da bei diesen Systemen die einzelnen Ziffern der Telefonnummer alsBitfolgeund nicht im Audioband übertragen werden. Die meisten Endgeräte übertragen jedoch parallel auch MFV-Töne, um beispielsweise die Steuerung vonSprachdialogsystemenoder Anrufbeantwortern zu ermöglichen.

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. vonSiemensoderTelefonbau und Normalzeit,für die Steuerung von anlageninternen Sonderfunktionen (u. a. ‚automatischer Rückruf‘, ‚Rufumleitung‘ und ‚Softwareschloss‘) und für die Programmierung des AnrufweiterleitungsgerätesGEDANverwendet. Darüber hinaus auch zur Festsetzung der Priorität eines Gespräches im mittlerweile abgeschafften TelefonsystemAutomatic Voice Network(AUTOVON) des US-Militärs. Bei den ersten digitalen Vermittlungsstellen in Deutschland konnte man mit den Tonfolgen „AC2 “bis „AC9 “die in der Vermittlungsstelle gespeicherten Ansagen abrufen (z. B. „Kein Anschluss unter dieser Nummer “, „Dieser Anschluss ist vorübergehend nicht erreichbar “oder „Umschaltung ausgeführt “etc.).

BeimBlue-Box-Wahlverfahrenkamen andere Frequenzen zur Anwendung.

Übertragungsmodi bei Internettelefonie

Um Benutzern vonInternettelefonie(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 vonAudiocodecsmitSchmalbandsprachübertragungund 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 direkte Übermittlung von Daten nur einen Bruchteil des Datenverkehrs verursacht, der erforderlich ist, um dieselben Daten im Sprachkanal in Töne zu modulieren. Beim häufig verwendetenSIP-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 (demoduliert) 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 wieG.711unterstützt.
• RFC 2833(teilweise auchRTPgenannt):Die Multifrequenztöne werden aus dem Signal herausgefiltert und nach RFC 2833 im Informationskanal (DatenpaketenachRTP-Standard) übertragen. Einige SIP-Clients verwenden RFC 2833 parallel zu Inband. Inband lässt sich jedoch abschalten (beiX-Liteals „Advanced “-Option). Damit ist sichergestellt, dass die Daten ohne Veränderung so ankommen, wie sie verschickt werden. Die Telefonanlagen und Vermittlungsserver (häufigAsterisk) müssen diese Übertragung allerdings unterstützen. Für den Mischbetrieb unterschiedlicher Asterisk-Versionen (ab Version 1.4 und Versionen davor) gibt es die Kompatibilitätsoptionrfc2833compensate,die serverseitig gesetzt werden muss und auf die der Anrufer keinen Einfluss hat.
• Infobzw.SIP Info:Auch hier werden die DTMF-Töne herausgefiltert und digital kodiert, allerdings in den SIP-Datenpaketen (eigentlich einNetzwerkprotokollzur Verwaltung derKommunikationssitzung) 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.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 EinstellungenAutomatischoderINFO, RTP oder Inband(letztere bei AVM-Fritzboxen) sind 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.

Geschichte

DTMF-Tongeber, Vorder- und Rückseite

Das im deutschen Sprachraum als MFV bekannte System wurde in denBell Laboratoriesals Ersatz für das langsameImpulswahlverfahren(IWV) entwickelt. Die für das Impulswahlverfahren nötigen Impulse konnten auf einfache Weise von einemWählscheibenmechanismuserzeugt und von relativ einfachen elektromechanischen Baugruppen, denWählern(später durch elektronische Schaltungen) interpretiert werden; für das MFV werden zwingendelektronische Schaltungenbenötigt (siehe dazu auchTastenwahlblock).

Nach dem Aufkommen von elektronisch gesteuertenAnrufbeantwortern,v. a. in den 1980er Jahren, waren kleine DTMF-Tongeber, manchmal auch in Form vonSchlüsselanhängern,verbreitet, um die Fernabfragefunktion von öffentlichen Telefonzellen aus steuern zu können, die häufig noch auf Impulswahl voreingestellt waren. Neben der Tastatur (meist ausGummitasten) undKnopfzellenbatterienenthielten sie eine Platine mit der Schaltung und einem Lautsprecher auf der Unterseite. Dieser wurde während der Tonerzeugung über die Sprechmuschel des Telefonhörers gehalten, um denPIN-Codeund die Steuersignale an die Gegenseite übertragen zu können.

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 neueTelefone,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 derAbwärtskompatibilitätbeide Wahlverfahren. Jedoch sind weiterhin alte Telefonanlagen in Betrieb, die nur das IWV unterstützen, genauso wie es Systeme gibt, die ausschließlich für MFV geeignet sind. Moderne VoIP-Router unterstützen oft kein IWV mehr.

Weblinks

Commons:Mehrfrequenzwahlverfahren– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Mehrfrequenzwahlverfahren– Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Das Tonwahlverfahren (MFV/DTMF)
• DTMF-FAQ(englisch)
• Gerät zur DTMF-Anzeige selbst bauen(Mementovom 5. Juli 2007 imInternet Archive)
• Anleitung zur Umstellung älterer Telefone der ehemaligen deutschen Bundespost/Telekom auf MFV