| Телефонные сигналы |
Обычно только два проводника соединяют ваш телефонный аппарат с телефоной станцией. Они называются tip ("наконечник") и ring ("кольцо"). Название rings имеет ничего общего с сигналом, используемым для работы телефонного звонка (слово "ring" имеет в английском языке два значения — кольцо и звонок ). Эти названия остались с тех времен, когда были ручные телефоны и ручные коммутаторы. В то время, чтобы сделать звонок, вам нужно было вызвать телефонистку и назвать ей нужный вам номер. Она брала провод, соответствующий названному вами номеру, и вставляла его в розетку, соответствующую вашему телефону, электрически соединяя два аппарата.
Вы еще можете иногда встретить многоконтактный штепсель, спроектированный для первых телефонных коммутаторов. У штепселя этого типа существуют три независимые контактные зоны, разделенные двумя узкими изолирующими кольцами. Такая конструкция позволяет соединять три цепи одновременно. Одно соединение осуществляется наконечником стержня, другое — кольцевой секцией стержня между изолирующими кольцами. Поэтому два соединяемых проводника в телефонной сети были логично названы "наконечник" (tip) и "кольцо" (ring). Третье соединение осуществляется самим стержнем ниже изолирующих колец. Оно использовалось для соединения с корпусом коммутационной панели и не представляет для нас интереса.
Конечно, телефонная аппаратура прошла долгий путь развития, переключения давно уже производятся автоматически, и штепсельные
коммутационные панели стали причудливым анахронизмом. Но для преемственности старые названия были сохранены. Поскольку они нужны только для взаимопонимания и простоты общения технических специалистов, нет никакого смысла их менять. Это только внесло бы путаницу.
Телефонная станция выполняет несколько функций. Она подает в телефонные линии постоянное напряжение, которое необходимо для работы вашего телефона. Для этого используется независимый источник энергии, а не местная сеть, по которой в ваш дом подается электрическая энергия. Поэтому телефоны обычно продолжают функционировать при перебоях в подаче энергии и, наоборот, могут выйти из строя, когда ваше освещение и другие электроприборы нормально работают.
Центральная телефонная станция также декодирует импульсы или тональные сигналы набора, приходящие от вашего телефона тогда, когда вы хотите позвонить и набираете номер. Оборудование телефонной станции автоматически определяет номер, который вы набираете и выполняет необходимые соединения. Обычно емкость телефонной станции составляет 10000 независимых номеров. Если набранного номера нет среди обслуживаемых этой телефонной станции, вызов автоматически передается для обработки на соответствующую станцию.
Когда набранный номер идентифицирован и соединен, телефонная станция передает специальный сигнал на вызываемый телефон, благодаря чему его владелец узнает, что ему звонят. Одновременно станция посылает на ваш телефон возвратный сигнал вызова, который сообщает вам о том, что ваш звонок выполняется. Сигнал вызова, посылаемый абоненту, которому вы звоните, не обязательно синхронизован с возвратным сигналом вызова, который вы слышите в своем телефоне. Электрически эти два сигнала полностью различны. Сигнал вызова характерзуется относительно высоким переменным напряжением, а возвратный сигнал вызова — обычный аудиосигнал, подобный голосу во время разговора. Именно поэтому вы можете услышать четыре гудка, хотя человек, которому вы звоните, утверждает, что телефон звонил только три раза.
Основное назначение телефонных линий — передавать речевые сигналы звуковой частоты от одного телефона к другому, позволяя вести разговор на расстоянии; Это и подразумевается в самом названии. "Теле" означает расстояние или работу на расстоянии, и "фон" означает звук. Таким образом, телефон — это прибор, передающий звук на расстояние.
Любой аналоговый аудиосигнал является переменным сигналом. В телефонной системе к переменному аудиосигналу добавляется постоянное напряжение линии, необходимое для нормальной работы телефона при снятой трубке. Человеческое ухо воспринимает звуки в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц, но для передачи речи полная полоса слышимых звуковых частот не нужна. Частоты речевых сигналов лежат, в основном, в диапазоне от 200 до 4000 Гц, поэтому от телефонной системы не требуется передавть сигналы с частотами ниже 200 Гц и выше 4000 Гц. Существующие телефонные системы сконструированы так, чтобы еще больше сузить частотный диапазон передаваемых аудиосигналов. Для обычных телефонных разговоров даже высокая верность звукопередачи не является необходимой. С другой стороны, чем шире полоса частот, тем больше вероятность появления в системе различных шумов. Полоса передаваемых звуковых частот в телефонной сети — от 300 до 3000 Гц. Поэтому голоса ваших друзей по телефону звучат несколько неестественно. И когда кто-нибудь пытается передать по телефону музыкальную запись, она редко звучит даже с таким качеством, как в дешевом карманном радиоприемнике. Но разговорные сигналы, ограниченные даже столь узкой полосой частот, остаются хорошо разборчивыми и понятными, а это главное требование к телефонной системе. При ограниченной полосе частот передаваемого аудиосигнала влияние шумов может быть сведено к минимуму, а сами сигналы можно более эффективно и экономично мультиплексировать.
Речевой сигнал не просто посылается в телефон абонента, с которым вы разговариваете. Некоторая его часть с небольшой задержкой возвращается эхом обратно в ваш собственный телефон. Это эхо вызвано небольшими рассогласованиями импедансов телефонных линий. Более значительные рассогласования происходят в устройствах сопряжения между двухпроводными и четырехпроводными системами связи. Задержка эха определяется расстоянием между двумя телефонами, соединенными для разговора. Слишком большая задержка может раздражать или даже мешать, и, чтобы ограничить эхо-эффект, в телефонные линии могут специально вводиться некоторые потери.
Однако, небольшое эхо бывает полезным. Оказывается, оно успокаивает говорящего, сообщая ему, что сигнал проходит, и телефон функционирует нормально. Отсутствие звука собственного голоса, возвращающегося еле слышным эхом, может совершенно расстроить разговор. Обычно этот тип эха специально создается в самом телефоне, поскольку настоящее эхо телефонной линии неконтролируемо и малопредсказуемо. При связи на значительном расстоянии задержка гораздо больше, чем когда вы разговариваете со своим ближайшим соседом.
Помимо речевых сигналов, по телефонным линиям передаются и некоторые дополнительные. Это, например, постоянное напряжение, используемое для питания схемы телефонного аппарата и других устройств, а также для оповещения станции о том, что у телефона снята трубка.
Кроме того, существуют специальные кодированные тональные сигналы, информирующие о состоянии телефона и телефонной линии. Например, возвратный сигнал вызова, упомянутый ранее, или сигнал готовности, который означает, что телефонная линия функционирует и готова к приему вызова (набору номера). Каждый из этих тональных сигналов содержит две и более дискретные частоты. К тому же, для облегчения распознавания многие тональные сигналы определенным образом включаются и выключаются, создавая характерную звуковую картинку.
Сигнал готовности непрерывен в отличие от большинства других информационных сигналов, использующихся в телефонной связи. Он состоит из двух тонов с частотами 350 и 440 Гц.
Если вы набрали номер, а вызываемый телефон уже используется для другого разговора, т.е. занят, вы услышите сигнал занятости, получаемый смешиванием тонов с частотами 480 и 620 Гц, который включается и выключается с периодичностью один раз в секунду. Иначе говоря, сигнал включается на полсекунды, затем на полсекунды выключается, затем цикл повторяется. Это дает характерный эффект, похожий на "бззз, бззз, бззз".
Возвратный сигнал вызова, состоящий из тонов с частотами 440 и 480 Гц, периодически включается на 2 секунды с последующей 4-секундной паузой. Он сообщает вам о том, что соединение с телефоном вызываемого абонента выполнено. Сигнал переполнения канала имеет такие же тональные частоты, но картинка звучания другая. Он включается на 1 секунду, затем на 3 секунды выключается. Сигнал переполнения канала свидетельствует об отсутствии свободной линии в канале связи с телефонной станцией, обслуживающей вызываемого абонента.
Если вы сделали ошибку и набрали несуществующий телефонный номер, то услышите непрерывный звуковой сигнал, частота которого меняется с периодичностью один раз в секунду между частотами 200 и 400 Гц.
Если вы, сняв трубку, оставили ваш телефонный аппарат на несколько минут без дальнейших действий, оборудование телефонной станции предположит, что это сделано по ошибке. Вероятно, абонент случайно сбил трубку телефона или забыл положить ее на место. Естественно, в этом состоянии телефонный аппарат не может получить сигнал вызова. Чтобы предупредить вас, что у вашего аппарата снята трубка, телефонная станция посылает очень громкий звуковой сигнал, содержащий четыре негармонических частоты — 1400, 2060, 2450 и 2600 Гц.
Для большей отчетливости сигнала и невозможности его проигнорировать этот сложный характерный сигнал подается импульсами длительностью 0,1 сек с паузами между ними также по 0,1 сек. Это означает, что вы, к сожалению, не можете просто снять телефонную трубку, когда не хотите, чтобы телефон вас беспокоил. Возможно, вы хотите немного вздремнуть и не хотите отвечать на телефонные звонки. Но через несколько минут (точное время зависит от вашей телефонной станции) вы получите предупреждающий сигнал, что у телефонного аппарата снята трубка. Если ваш телефон подключен к линии через четырехконтактный или модульный разъем, вы можете просто выдернуть его. Любой человек, пытающийся вам позвонить, вместо получения сигнала занятости услышит возвратный сигнал, означающий, что сигнал вызова проходит, но вызываемый телефон не отвечает. У многих современных телефонов есть переключатель, позволяющий вам отключить звонок. Это дает тот же эффект, что и выдергивание телефонного шнура из стенной розетки.
По телефонным линиям также передаются несколько незвуковых управляющих сигналов, незаметных для обычных абонентов. Эти управляющие сигналы используются для выполнения необходимых взаимных соединений между телефонными станциями и для других внутренних целей. Некоторые из этих сигналов аналоговые, другие имеют цифровую форму.
|
|
Как работают современные телефоны
