Лекция 11.

Модуль аналоговых абонентских линий, структура, реализация функции BORSCHT Устройства управления абонентским модулем, его аппаратная и программная реализация. Абонентская сигнализация.
Функции BORSCHT
До настоящего времени наиболее массовым телефонным интерфейсом является двухпроводная аналоговая або¬нентская линия с дистанционным питанием и шлейфным спосо¬бом передачи сигналов, схематически представленная на рис. 1
Абонентские комплекты (SLIC) аналоговых абонентских ли¬ний современных цифровых АТС выполняют функции электро¬питания (Battery), защиты от перенапряжения (Overload protection), посылки вызова (Ringing), контроля состояния шлейфа (Supervi¬sion), кодирования (Coding), дифференциальной системы (Hybrid) и испытаний (Test). Первые буквы английских названий этих семи функций, реализуемых в большинстве коммутационных станций, составляют аббревиатуру BORSCHT (табл.1).
Рис. 1.Упрощённая схема абонентского комплекта
Таблица 1. Функции BORSCHT
Батарейное питание Battery (B)
Защита от перенапряжения Overload protection (0)
Посылка вызова Ringing (R)
Контроль состояния шлейфа Supervision (S)
Кодирование Coding (C)
Дифсистема Hybrid (H)
Тестирование Test (T)
Дистанционное питание (В) абонентских линий постоянным током, чаще называемое батарейным, обеспечивается с помощью источника напряжения или источника тока, находящегося на АТС. В российских телефонных сетях питание абонентских линий осу¬ществлялось постоянным напряжением -60 В. В большинстве стран мира стандартизировано напряжение -48 В. Сейчас в России и РУз допускается использование и номинала на¬пряжения -48 В.
Защита от перенапряжения (О) ограничивает или изолирует посторонние напряжения, возникающие в абонентской линии, от оборудования АТС (или от оборудования абонентского термина¬ла) и необходима в каждом абонентском комплекте. Посторонние напряжения могут быть вызваны разрядом молнии («прямым по¬паданием» или вблизи линии), касанием силовых проводов, на¬водками от высоковольтной линии или другими источниками элек¬тромагнитных наводок. Здесь речь идет о вторичной защите (в от¬личие от устройств первичной защиты в кроссах АТС и в помеще¬ниях абонента). Схемы абонентских комплектов цифровых АТС имеют средства ограничения импульсных токов: резисторные пред¬охранители, резисторы с положительным температурным коэффи¬циентом или комбинации предохранителей и резисторов. Обычно защита от перенапряжения в схемах абонентских комплектов ог¬раничивает напряжение примерно до 70-100 В и обрабатывает им¬пульсы тока в несколько десятков ампер.
Функция посылки вызова (R) в абонентском комплекте заклю¬чается в подаче напряжения вызывного сигнала к проводам або¬нентской линии через контакты реле или другой управляемый пе¬реключатель. В функцию посылки вызова также входит обнару-жение ответа вызываемого абонента для немедленного прекра¬щения посылки вызывного сигнала. Генератор вызывного напря¬жения обычно располагается вне абонентского комплекта. Ка¬денции (длительности посылок и пауз) вызывного сигнала могут задаваться или непосредственно внутри абонентского комплек¬та, или извне.
В АТС сетей связи стран СНГ для посылки вызова исполь¬зуются сигналы частотой (25±2) Гц и напряжением (95±5) В, рас¬считанным на включение до 3 параллельных телефонных аппаратов. Каденция вызывного сигнала для местного вызова преду¬сматривает одну секунду звучания и четырехсекундную паузу. Длительность первого звонка может составлять от 0.3 до 4.45 с, а время срабатывания схемы отключения вызывного сигнала при ответе вызываемого абонента не должно превышать 100 мс. Для междугородного вызова при автоматической связи ка¬денция вызывного сигнала показана на, а при ручном обслуживании междугородного соединения длительность сигна¬ла посылки вызова определяется продолжительностью нажатия ключа на консоли оператора междугородной станции.
Акустические сигналы контроля посылки вызова (КПВ) име¬ют те же каденции, что и сигналы посылки вызова.
Функция кодирования (С) в абонентском комплекте реализу¬ется с помощью кодека (Кодер-Декодер) и состоит в преобразо¬вании аналоговых сигналов в цифровые (АЦП A/D) и цифровых сигна¬лов в аналоговые (ЦАП D/A). Эти функции уже рассматривались.
Функция дифсистемы (Н) преобразует двухпроводную схему двунаправленной передачи сигналов в четырех проводную схему с раздельными односторонними передающей и приемной цепями, т.е. обеспечивает согласование направлений приема и передачи, для этого обычно содержит балансный контур дифсистемы и эхокомпенсатор. В современных АТС дифсистема реализуется с помощью технологии цифровой обра¬ботки сигналов (DSP - Digital Signal Processing).
Функция тестирования (Т) обеспечивает доступ к линии и к абонентскому комплекту от внешней шины тестирования. Этот доступ обычно реализуется через реле или электронные переклю¬чатели.
Схема интерфейса абонентской линии SLIC (Subscriber Line Interface Circuit) содержит блок абонентской сигнализации и блок перехода от двухпроводной линии к четырехпроводной. На станционной стороне SLIC устанавливаются один приемный и один передающий фильтры, которые служат для ограничения полосы частот речевого сигнала. Сигналы, поступающие от абонентского аппарата, детектируются в SLIC и в двоичной форме передаются в управляющее устройство (УУ) абонентского модуля. Такие же двоичные сигналы, в свою очередь, использует УУ для передачи от станции к абоненту акустических сигналов, таких как сигнал занятости, ответ станции, и т.д.
Еще раз подчеркнем, что функции УУ варьируются от системы к системе, но на самом низком уровне должно обеспечиваться сканирование каждого абонентского комплекта, чтобы детектировать изменение состояния соответствующей абонентской линии. О каждом изменении сообщается УУ с указанием адреса линии и, обычно, времени, прошедшего с момента последнего изменения ее состояния. И, наконец, УУ должно выполнять функции технической эксплуатации абонентского модуля. Число абонентских комплектов в одном модуле зависит от типа АТС.
Схемы абонентских комплектов, используемых в современных АТС, изменяются практически ежегодно, так что рис.1 следует рассматривать только как пример.
На противоположной от абонентского комплекта стороне двухпроводной аналоговой абонентской линии находится абонент¬ский терминал, создающий телефонную нагрузку сети связи. С точки зрения АТС абонентские линии вместе с терминалами яв-ляются источниками телефонной нагрузки. В общем случае к ти¬повой АТС возможно подключение следующих источников або¬нентской нагрузки:
• АЛ с ТА с передачей импульсов набора номера размыканием шлейфа АЛ и приемником ин¬дукторного вызова;
• АЛ с ТА с частотным способом передачи набора номера и приемником сигнала индукторного вызова и (необя¬зательно) дополнительной кнопкой «R»;
• АЛ с терминалами передачи данных и фак¬симильной связи, предусматривающими создание и наруше¬ние соединений согласно телефонному алгоритму;
• абонентских линий удаленных абонентов;
• абонентских линий, организуемых с использованием аппа¬ратуры систем передачи, систем малоканальной радиотеле¬фонной связи и малоканальной радиорелейной аппаратуры;
• абонентских линий телефонных концентраторов;
• абонентских линий оборудования пожарной; гражданской, аварийной и др. сигнализации
• абонентских линий таксофонов местной связи с оплатой раз¬говора посредством монет или кредитными карточками без ограни¬чения времени разговора;
• абонентских линий таксофонов междугородной исходящей связи, телефонов переговорных пунктов для ведения исхо¬дящих и входящих междугородных переговоров, а также так¬софонов для связи с платными службами с оплатой монета¬ми или кредитными карточками.
С точки зрения системы автоматического определения номера вызываю¬щего абонента имеется 10 категорий абонентских линий (катего¬рий АОН).
Сигнализация по аналоговым абонентским линиям:
Электрические параметры линий
Для случая двухпроводной аналого¬вой абонентской линии имеется простой набор сиг¬налов:
• линейных — замыкание (вызов станции или ответ) и размыка¬ние (отбой) абонентского шлейфа,
• управления (адресных) — декадный или частотный набор но¬мера,
• информационных акустических — ответ станции, занятость, вызывной сигнал, контроль посылки вызова, предупрежде¬ние о неправильно положенной трубке.
В исходном состоянии трубка находится на рычаге телефон¬ного аппарата абонента и шлейф абонентской линии разомкнут. Когда абонент инициирует вызов, поднимая трубку, шлейф замы¬кается и в линии возникает постоянный ток. АТС фиксирует за¬мыкание шлейфа линии и подключает к ней соответствующее обо¬рудование для приема сигналов набора номера. Вызывающему або¬ненту посылается акустический сигнал ответа станции, предлагаю¬щий ему начать набор номера. При декадном наборе цифры номе¬ра передаются к АТС в виде серий шлейфных импульсов. Каждая цифра представлена соответствующим количеством импульсов в серии. Например, цифра 1 представлена одним импульсом, цифра 2 — двумя импульсами и т.д. Нормальная скорость передачи им¬пульсов составляет 10 импульсов в секунду.
Формат импульса различен в разных национальных сетях, часто встречается соотношение 60% пауза (т.е. замкнутый шлейф) и 40 посылка (т.е. разомкнутый шлейф), а также соотношения 66,7 и 33,3, 50 и 50%.
Когда абонент отвечает на входящий вызов, поднимая труб¬ку аппарата, замыкается шлейф его линии, что обнаруживается входящей АТС. Сигнал ответа передается по сети в обратном направлении на исходящую АТС средствами межстанционной сиг¬нализации.
Отбой абонента (как вызывающего, так и вызываемого) сиг¬нализируется размыканием шлейфа линии.
Значения сигналов в типовой системе абонентской сигнали¬зации даны в таблице 2.
Таблица 2. Примеры сигналов при шлейфном способе сигнализации
Сигнал Состояние линии
Вызов станции Замыкание шлейфа
Набираемые цифры Шлейфные импульсы
Ответ вызываемого абонента Замыкание шлейфа
Отбой абонента Размыкание шлейфа
Принцип шлейфной сигнализации легко реализуем и дешев, но набор сигналов, которые он позволяет передать, крайне огра¬ничен. Применение шлейфной сигнализации ограничено также характеристиками цепи, по которой происходит передача, что об-условлено влиянием емкости линии на передачу импульсов и пауз. Емкость линии искажает форму импульса, причем искажение уве¬личивается с возрастанием длины линии. Приемники импульсов могут допустить только ограниченную степень искажения без ущерба для надежного распознавания импульсов. Таким образом, емкость линии ограничивает расстояние, на котором может быть использована шлейфная сигнализация. Более подробно (на уров¬не межстанционной линейной сигнализации) этот вопрос рассмот-рен в первом томе монографии.
Набор акустических сигналов, передаваемых по абонентским линиям местных телефонных сетей, при¬веден в таблице 3.
Таблица 3. Информационные акустические сигналы
Сигнал Частота, Гц Период, с
Ответ станции (dial tone) 425±3 Непрерывно
Занятость (busy tone) 425±3 Посылка 0.3-0.4
Пауза - 0.3-0.4
Контроль посылки вызова КПВ (ringback tone) 425±3 Посылка 1±0.1
Пауза - 4±0.4
Во многих европейских странах для указания того, что на¬бранный номер не является действующим, используется специаль¬ный информационный акустический сигнал SIT (special informa¬tion tone)-последовательность трех частот 900 Гц, 1400 Гц, 1800 Гц, передаваемых поочередно по 0.33 с и с паузой 1 с.
Электрические параметры абонентских линий для вновь ус¬танавливаемых городских АТС ограничиваются следую¬щими величинами: остаточное затухание на частоте 1020 Гц не бо¬лее 4.5 дБ для кабеля с диаметром жил 0.5 мм и не более 3.5 дБ для кабеля с диаметром жил 0.32 мм; сопротивление шлейфа до 1600 Ом; рабочая емкость линии не более 0.5 мкФ; сопротивление изоляции между проводами или между каждым проводом и зем¬лей не менее 20 кОм (рис. 2).
Сопротивление шлейфа абонентской линии от аппарата або¬нента до используемых в настоящее время АТС ограничивается предельными значениями, приведенными в табл. 5.
Нормы затухания абонентской линии на частоте 800 Гц меж¬ду абонентом и районной АТС составляют не более 4.3 дБ, а между двумя наиболее удаленными абонентами - не более 28.7 дБ.
Таблица 5. Сопоставление шлейфа АТС различных типов
Тип АТС Сопротивление, Ом
АТС машинной системы До 2000
Декадно-шаговые АТС-47, АТС-54А До 1000
Декадно-шаговые АТС-54 До 1500
Координатные АТСК, АТСКУ, Пентаконта До 1000
При включении через комплект реле удаленных абонентов (РУА) До 3000
Цифровые АТС До 1800