Аналоговая абонентская линия

Аналоговая абонентская линия ААЛ (LSI – Loop Start Interface) – самый старый из протоколов автоматической связи, работает на двухпроводных аналоговых телефонных линиях, которые проводятся абонентам в квартиры и организации. Главные отличия между различными модификациями LSI сводятся к способу набора номера (импульсный или тоновый), электрическим и временным параметрам, протоколов для передачи информации о вызывающем абоненте, а также варьируются частоты, периодичность и скважность сигналов в линии.

Абонентское устройство и АТС связываются в электрическую цепь (loop) с помощью двух проводов.

 

 

Рисунок 1.1 – Абонентская линия как электрическая цепь

АТС передает сигналы в виде комбинации постоянного и переменного напряжений, а телефон в ответ может изменять (с помощью нехитрых схемотехнических приемов) свое сопротивление отдельно постоянному или переменному току.

Постоянное напряжение в линии 48 В (международный стандарт), но в отечественных линиях распространен стандарт 60 В. Использование постоянного тока для передачи сигналов подразумевает, что два провода линии отличаются друг от друга полярностью. Существует англоязычное название для них – Tip (-48 В) и Ring (0 В).

С помощью постоянного напряжения АТС «измеряет» электрическое сопротивление линии. В состоянии линии при положенной трубке, которое называется on-hook, то есть «на рычаге», телефонный аппарат имеет большое электрическое сопротивление. Когда абонент снимает трубку, сопротивление телефона постоянному току резко уменьшается и линия переходит в состояние off-hook («не на рычаге»), при котором возможна двусторонняя передача звука (табл. 1.1).

Таблица 1.1 – Линейные сигналы, передаваемые от абонентского устройства к АТС

Cигнал	Состояние линии
Занятие линии (исходящий вызов)	Замыкание (off-hook)
Ответ на входящий вызов	Замыкание (off-hook)
Разъединение	Размыкание (on-hook)

 

Кроме того, подача постоянного напряжения в линию изначально была связана с использованием так называемых угольных микрофонов, которые сами электрического тока не вырабатывали, а лишь изменяли свое электрическое сопротивление синхронно с движением мембраны, тем самым, влияя па ток, текущий через цепь.

Чтобы заставить телефон звенеть при поступлении входящего звонка, АТС передает по линии (находящейся в состоянии on-hook) переменное напряжение 25 Гц (в некоторых странах - 20 Гц) со значением выше некоторого порога – ring voltage («напряжение звонка»). В отечественных ААЛ используется величина Ring Voltage от 90 до 100 вольт. Поэтому телефон зарубежного производства должен быть рассчитан на такую величину, иначе он просто выйдет из строя при подключении к нашим городским АТС.

Молоточек электромеханического звонка, находящегося внутри телефонного аппарата, при этом приходит в движение.

При снятии трубки в состоянии, когда телефон не звенит, АТС выдает переменное напряжение определенной частоты, слышимой в трубке как «ответ станции» (dial tone).

Когда абонент набирает номер с помощью дискового номеронабирателя, последний кратковременно закорачивает цепь число раз, соответствующее набранной цифре (рис. 1.2). Это приводит к передаче по линии серии импульсов, количество которых соответствует набираемой цифре. Далее следует межцифровая пауза и набор следующей цифры. АТС соединяет линию вызывающего абонента с линией вызываемого и начинает выдавать сигнал «контроль посылки вызова» в первую линию синхронно с посылкой напряжения звонка в другую.

При переходе одной из линий обратно в состояние on-hook (один из абонентов кладет трубку) или если вызываемая линия занята, АТС выдает в линию сигнал «занято».

 

Способы набора номера

Импульсный набор (pulse dialing). Является устаревшим способом набора на ААЛ, хотя на отечественных линиях применяется практически повсеместно. Телефонные аппараты с дисковым номеронабирателем осуществляют только импульсный набор номера абонента следующим образом: при вращении диска по часовой стрелке до пальцевого упора контакты номеронабирателя замыкают линию, а при возвратном вращении линия размыкается такое число раз, которое соответствует набранной цифре. На рис. 1.2 показана временная диаграмма работы телефонного аппарата.

 

 

 

Рисунок 1.2 – Импульсный набор номера

 

Импульсный набор практически не проникает сквозь АТС, что усложняет его применение для надежного дистанционного управления автоматическим сервисами.

 

Таблица 1.2 – Линейные сигналы, передаваемые от АТС к абонентскому устройству

 

Сигнал	Частота, Гц	Период, с
Ответ станции (dial tone)	425±3	Непрерывно
Контроль посылки вызова (ring back tone)	425±3	Посылка 1±0,1 Пауза 4±0,4
Занято (busy)	425±3	Посылка 0,3-0,4 Пауза 0,3-0,4
Перегрузка сети (network congestion)	425±3	Посылка 0,15-0,2 Пауза 0,15-0,2
Уведомление о новом вызове (call waiting)	425±3	Посылка 0,2 Пауза 5

 

Тоновый набор (tone dialing). В настоящее время нормой в телефонных сетях становится система двухчастотного тонального набора (международный стандарт DTMF – Dual-Tone Multiple Frequency). Тональный набор в связи с внедрением цифровых АТС стал одним из стандартов и постепенно вытесняет старые импульсные наборные системы в большинстве ТА, а также устройств, связанных с телефонными сетями (например, модемах).

При тональном наборе дискретные импульсы отсутствуют. Вместо этого каждая набираемая цифра представляется комбинацией двух негармонических тональных сигналов. Негармоничность означает, что две частоты выбираются таким образом, чтобы они не имели целого общего делителя.

Для каждой цифры для большей надежности используются две частоты. Если использовать только одну частоту, система может принять случайно возникший шумовой сигнал за тональный сигнал. Во всех номерах с тональным набором используется стандартная кнопочная клавиатура из двенадцати кнопок, расположенных в четыре ряда и три (или четыре) столбца. Она содержит кнопки для десяти цифр (от 0 до 9) и дополнительные кнопки для специальных функций.

Каждой строке в матрице клавиатуры соответствует определенный низкочастотный тон, каждому столбцу – высокочастотный. При нажатии кнопки эти два тона суммируются и формируется двухчастотный сигнал.

Изначально тоновый набор был разработан фирмой AT&T для того, чтобы абонент, набрав импульсом номер автоматической службы, далее давал ей дополнительные команды, донабирая дополнительные цифры тоновым набором (импульсный набор такого сервиса не предоставляет). Однако довольно неудобно набирать первые цифры импульсом, а затем переводить телефон в тоновый режим для набора остальных цифр.

Абоненты, пользующиеся аппаратами с импульсным набором, но нуждающиеся в доступе к автоматическим сервисам, могут пользоваться так называемыми биперами – небольшими устройствами для выдачи тонов DTMF, надеваемыми прямо на микрофон телефонной трубки.

Всего существует 16 тонов DTMF, из которых только 12 можно набирать на обычном телефоне – это цифры и дополнительные символы «*» и «#». Остальные четыре принято обозначать буквами А, В, С, и D; они, как правило, не используются или используются для каких-то особых целей.

 

Таблица 1.3 - Частоты DTMF

Гц	1209	1336	1477	1633
697	1	2	3	A
770	4	5	6	B
852	7	8	9	C
941	*	0	#	D

Все частоты подобраны так, чтобы ни одна из них не была гармонической с другой. Это максимально увеличивает эффективность системы и уменьшает вероятность ложного срабатывания вследствие случайных шумов.

Опыт пользования кнопочным номеронабирателем показал, что на передачу одной цифры в среднем затрачивается примерно 0,75 сек, в то время как в дисковом номеронабирателе- 1,5 сек.