El telèfon (del grec , , llunyà i , , veu) és un dispositiu de telecomunicacions que s'usa per transmetre i rebre so (normalment veu) a través de llargues distàncies. Normalment la conversa és entre dues persones, tot i que ocasionalment pot haver-n'hi tres o més. El telèfon és un dels electrodomèstics més comuns. La majoria de telèfons funcionen sobre una complexa Xarxa Telefònica Commutada.
Va ser inventat per Antonio Meucci, qui el 1854 va construir el seu primer prototip, encara que no el va patentar per dificultats econòmiques, presentant només una breu descripció de l'invent a l'Oficina de Patents dels Estats Units el 1871. Entre les dues dates, el 1861, Johann Philipp Reis ja havia desenvolupat un altre prototip independentment, per tant la sol·licitud de Meucci va arribar tard.
Pocs anys després, el 1876, Alexander Graham Bell va ser el primer en patentar-ho formalment, i durant molts anys, amb Elisha Gray, van ser considerats els inventors del telèfon.
L'11 de juny del 2002, el Congrés dels Estats Units d'Amèrica va aprovar la resolució 269, en la qual es reconeix que el verdader inventor del telèfon va ser Antonio Meucci, qui el va nomenar teletròfon.
Inicialment transmetien el so mitjançant un senyal d'àudio que es codificava en un senyal elèctric analògic, a través de cables de coure. Avui dia han evolucionat fins als telèfons mòbils, que duen el senyal usant l'aire com a medi físic, en forma d'ones hertzianes, i que codifiquen el senyal d'àudio de forma digital, que permet major compressió, correcció d'errors, etc.
Funcionament bàsic El telèfon és un aparell que transmet el so a través d'un micròfon, que converteix el so en senyals elèctrics, de manera que poden transmetre's a un receptor en forma d'ona sonora.
El telèfon es compon històricament de dos blocs: Una base, que conté els elements funcionals per transmetre la veu i de donar l'avís de trucada entrant i l'inici de les trucades sortints. Un mànec amb un altaveu i un micròfon amb què es poden intercanviar sons a través de la xarxa telefònica. El conjunt micròfon-altaveu es troba disposat de manera que sigui fàcil la col·locació per tal de cobrir els dos òrgans emissor i receptor de la comunicació: la boca i l'orella, respectivament.
La conversió d'ones mecàniques de so es pot realitzar gràcies a diferents tecnologies, aprofitant els diferents efectes físics que poden causar les vibracions sonores. Alguns exemples d'aquestes tecnologies són: Micròfon de carboni, on es fa variar una resistència elèctrica per l'acció de les ones mecàniques. Micròfon piezoelèctric on es produeixen tensions elèctriques variants segons les vibracions rebudes. Micròfon de principi electroestàtic (electret). Altres arranjaments de tipus electromagnètic, on l'oscil·lació d'un conjunt membrana-bobina pot convertir les ones rebudes en un senyal elèctric.
D'altra banda, per tal de rebre la comunicació, sol fer-se ús d'una membrana amb bobina (transductor electromagnètic). També ara es fan servir petits altaveus fent servir només efectes elèctrics sobre els materials, com és clar en el cas de la piezoelectricitat. L'ús de convertidors, depèn de l'any de construcció i del preu de l'instrument.
Les comunicacions telefòniques prenen l'avantatge tècnic de la limitació en freqüència de les comunicacions humanes. En efecte, la freqüència de transmissió del so de la veu no coincideix amb tot l'espectre audible pels humans, és a dir, que les freqüències que es fan servir al parlar es troben acotades dins de l'ample de freqüències audible. D'aquesta manera, l'adequada intel·ligibilitat es pot garantir transmetent una amplada de banda des d'uns 300 d'Hz fins a uns 3400 Hz en el marge superior, segons es va desprendre en els amplis estudis duts a terme al començament de l'ús d'aquesta tecnologia. De fet, la veu humana oscil·la entre una freqüència de 200 Hz i 4000 Hz. En la pràctica es fa servir una amplada de banda d'uns 4 kHz deixant certs marges per tal d'abastar tot l'espectre d'intel·ligibilitat.
Altres components de control per tal de realitzar connexions, són el ganxo per tal de penjar i el teclat numèric de botons que serveixen per a fer connexions automàtiques o semiautomàtiques. En un principi, segons la tecnologia, també hi havia el generador manual per a enviar el senyal de connexió.
Establiment de trucades Els sistemes moderns de telèfon fan servir un sistema numèric d'adreçament, anomenats normalment número. El sistema reconeix la destinació de la trucada basant-se en la seqüència de nombres marcats, que en alguns casos pot anar precedit de prefixos apropiats. Per iniciar una trucada local sol ser suficient amb marcar el número, que està necessàriament precedit pel prefix de la zona. Per altra banda, en el cas dels números de les trucades internacionals, és necessari afegir 00 (sovint la seqüència 00 es mostra amb un +), seguit del codi del país de destinació i de la resta del número de telèfon. Vegeu la llista de prefixos internacionals de telèfon per obtenir una llista dels països directament accessibles per la marcació d'un codi.
Connexions telefòniques Telefonia manual miniatura|Central telefònica de connexions manuals. El personal d'operacions feia connexions segons rebien la informació directament de l'usuari. Al seu començament, la xarxa telefònica era totalment manual. Les trucades es realitzaven de la següent manera: La persona usuària despenja el telèfon Aquesta acció provoca l'aparició d'un avís a la central, mitjançant un indicador lluminós Un operador o operadora respon per tal d'anotar el número de telèfon amb què es vol contactar segons: Si el número corresponent depèn de la mateixa central, aleshores la connexió es farà en 'local'. Si no, l'operador o operadora truca a la central corresponent per tractar de fer l'enllaç amb la persona trucada. Una vegada la trucada s'ha connectat, es permet la comunicació entre les persones per part de les dues centrals.
El botó de trucada, ha estat progressivament reemplaçat per una manovella. El seu rol és de produir una tensió elèctrica destinada a fer saltar l'avís anunciador de la central. L'avantatge respecte al botó de trucada és la supressió d'una de les piles incorporades a l'aparell de l'usuari, ja que el manteniment era particularment costós.
Telefonia automàtica L'avantatge del telèfon automàtic és la possibilitat de trucar directament a l'altre usuari sense haver de parlar amb l'operador. Al despenjar l'usuari l'auricular del seu telèfon transmet directament a una màquina que, amb l'ajuda d'un teclat numèric, registra una sèrie de xifres que identifiquen el seu interlocutor (el seu número de telèfon).
Mitjans de transmissió Xarxa telefònica per cable
miniatura|Classificació de centrals de la xarxa PSTN nord-americana planificada per AT&T. Pot donar una visió de la mena de topologia que té una Xarxa Telefònica Commutada. La xarxa que connecta junts la majoria dels telèfons es diu Xarxa Telefònica Commutada o Xarxa Telefònica Bàsica (XTC o XTB, encara que sovint es fa servir l'acrònim anglès PSTN).
La xarxa telefònica fixa consta d'una infraestructura de cables de coure, que formen un circuit entre l'abonat i la interfície amb la línia d'abonat.
En general, cada parell de coure es connecta a una capsa d'adaptació a la xarxa situada a l'exterior de la casa o a un quadre de connexions situat al carrer, que pot muntar-se sobre una paret o sobre un pal. Els quadres de connexions tenen forma d'armari i poden ser molt complexos, especialment en zones amb alta densitat d'abonats. Aquestos quadres serveixen per connectar-se i traçar les connexions amb la central telefònica.
Tècnicament la topologia d'agrupació d'usuaris abonats d'una xarxa telefònica es fa definint, en primer nivell, les centrals locals, incloent-hi les anomenades Centrals Urbanes o també Centrals Terminals segons l'àmbit demogràfic d'usuaris englobats dins la central.
Més enllà del primer nivell de centrals connectades directament als usuaris, la xarxa telefònica es distribueix en Centrals Primàries, Secundàries i Terciàries, i, finalment: Centrals de Trànsit, que serveixen com a element d'unió o concentradors entre centrals d'aquest nivell.
Per a fer les connexions solen fer-se servir un cable parell i trenat de coure apantallat o cables coaxials de coure, que permeten eliminar el soroll i transportar el corrent continu per tal de proporcionar l'electricitat necessària per a les comunicacions. La línia telefònica subministra 48 V per tal de fer funcionar els circuits del telèfon.
La línia de telèfon analògica treballa amb freqüències d'entre 300 Hz i 3,4 kHz, de manera que les freqüències més altes que passen d'aquesta banda són filtrades mitjançant un filtre passabaix. De fet, els senyals analògics es transporten a les xarxes primàries com un flux de dades digitals que es realitza amb una freqüència de mostreig de 8 kHz (8000 mostres per segon per tal de fer la digitalització de la veu), necessària per a digitalitzar senyals de veu de 4 kHz, com a mínim doblant la freqüència (d'aquí el fet de fer servir 8 kHz per a les comunicacions bàsiques de telèfon).
La línia té una connexió específica entre l'usuari i la central telefònica local. Els circuits que permeten les connexions entre plantes i els armaris, i entre les diferents estacions pot transmetre en analògic o digital. El medi físic gràcies al qual es permet la transmissió pot ser el cable de coure, del que s'ha parlat fins ara, o també es poden fer servir alternatives segons si es tracta de solucions tècnicament més viables segons el cas, com per exemple, l'ús de comunicacions per fibra òptica o bé mitjançant enllaços de ràdio. Al costat de l'usuari sol habilitar-se una connexió RJ11, que serveix per comunicar amb l'aparell.
Les grans empreses i les institucions utilitzen sovint una Central Privada d'Autocommutació o PBX (de l'anglès Private Branch eXchange. Aquest forma veritables centrals telefòniques, que estableixen un nombre específic per als telèfons interns, en general, assolits tal com es deriven de la línia telefònica pública. Algunes de les grans companyies utilitzen una xarxa entre les diferents unitats locals.
La majoria de sistemes de la Xarxa Telefònica Commutada fan servir una connexió analògica entre aquesta i el telèfon local. Quan s'utilitza una connexió digital per a un sistema de telèfon únic, generalment es fa servir una XDSI (Xarxa Digital de Serveis Integrats).
Entre les diverses centrals de la XTC, el sistema de senyalització més popular és el Signalling System 7 (SS7).
Xarxa de telefonia mòbil
miniatura|Torre de telefonia cel·lular Gräbersberg situada a prop d'Alpenrod, Westerwald, Rheinland-Pfalz, Alemanya. miniatura|Esquema de reutilització de freqüències zonal a la xarxa de telefonia cel·lular. Notar que els veïns directes mai fan servir la mateixa freqüència. El sistema de telefonia mòbil modern es caracteritza per estar basada en l'ús de la cel·la, que ve implícitament implicada en la tecnologia de la telefonia cel·lular. Les ones de ràdio són utilitzades per tal d'instaurar les comunicacions entre l'aparell, que comunament és anomenat mòbil, i una estació de ràdio, dotada d'un cert nombre de cel·les, cadascuna amb múltiples canals. Tals estacions comuniquen amb la xarxa de telefonia pública de diferents maneres, ja sigui mitjançant cables de coure o de fibra òptica o bé amb un pont de transmissió de dades via ràdio.
Quan la terminal s'allunya massa d'una estació base de ràdio, el sistema fa una recerca automàtica d'una cel·la més propera, de manera que s'adapta la comunicació amb aquesta, sense interrupció de la trucada.