В. Кессених, З. Кондрашов

От гибкости к универсальности

Первый телефонный аппарат был изобретён А.Г. Беллом в 1876 году. С тех пор длина телефонных проводов, густо опутавших Землю, до-стигла столь гигантской величины, что составляет десятки расстояний до солнца и обратно. Аналоговые телефонные сети представляют собой замечательное достижение инженерной мысли.

Начавшееся в 1970 году, применение цифровых методов в телефонии позволило снизить затраты и улучшить характеристики функционирования сети при сохранении традиционных видов обслуживания. Проектирование, реализация и обслуживание любой большой системы предполагает её разделение на управляемые подсистемы или модули. С каждым модулем связан стык или интерфейс, осуществляющий сопряжение с внешним окружением.

Правильно установленный интерфейс — главнейшее условие обеспечения совместимости старого и нового оборудования в сети. Необычайная сложность телефонных, а в более широком плане — телекоммуникационных сетей предполагает существование огромного числа интерфейсов, что открывает заманчивые перспективы для производителей.

Наиболее распространён в телефонии интерфейс 2-проводных и 4-проводных линий. Соединение местных абонентов обычно осуществляется с помощью 2-проводных линий (абонентских шлейфов). Однако, для соединения абонентов, удалённых друг от друга больше чем на 65 км, из-за необходимости усиления прямого и обратного сигналов, используются 4-проводные линии (тракты). Кроме того, в целях экономии, большинство дальних телефонных разговоров уплотняется, то есть для каждого такого соединения используется часть одного широкополосного передающего канала. При уплотнении передача сигналов в двух направлениях должна производиться по разным каналам. Для всех телефонных разговоров, требующих такого разделения, должны предусматриваться соединения 4-проводных и 2-проводных линий.

Устройство, выполняющее такое соединение, называется дифсистемой. В аналоговом исполнении дифсистема представляет собой мостовую трансформаторную схему Уитстона. 4-проводный тракт образует замкнутую цепь, на каждом конце которой включена дифсистема. Она обеспечивает высокое затухание сигнала между парами зажимов 4-проводной линии и тем самым предотвращает возникновение эха и самовозбуждения. В то же время, затухание сигнала в цепи от пары зажимов 2-проводной линии до обеих пар зажимов 4-проводной линии, то есть в линии говорящего, мало. Дифсистема, таким образом, обеспечивает согласование импедансов 2-проводной и 4-проводной линий. Устройства стыковки абонентских линий и АТС различных уровней иерархии (офисных, районных, центральных и так далее) получили название SLIC (Subscriber Line Interface Circuit — схема интерфейса абонент-ской линии). Кроме упомянутого согласования импедансов, SLIC выполняет целый набор функций, сокращённо обозначаемый BORSCHT:

• B (Battery feed) — батарейное питание;
• О (Overvoltage protection) — защита от перенапряжений;
• R (Ringing) — посылка сигнала вызова;
• S (Supervision) — контроль состояния линии;
• C (Coding) — кодирование сигнала;
• H (Hybrid) — переход от 2-проводной к 4-проводной линии (дифсистема);
• Т (Testing) — функции тестирования.

Компания Ericsson, один из мировых лидеров-производителей телекоммуникационного оборудования, с начала 1970-х гг. ведёт разработки в области цифровой телефонии, в том числе, и схем SLIC. Замена трансформаторного линейного интерфейса монолитным кремниевым была исключительно трудной задачей из-за необходимости обеспечения высоких напряжений и больших токов. Тем не менее, эта проблема была успешно решена. В 1983 году была выпущена серия микросхем PBL 376X, ставшая в дальнейшем промышленным стандартом. С 1996 года Ericsson формулирует концепцию нового семейства интегральных абонентских интерфейсов FlexiSLIC (гибких SLIC), отличающихся расширенным диапазоном приложений и существенным улучшением характеристик. В этом легко убедиться, обратившись к табл. 1 и 2.

Таблица 1. Области приложений FlexiSLIC

Таблица 2. Основные технические характеристики FlexiSLIC

Семейство FlexiSLIC предназначено для реализации стандартных функций абонентского интерфейса: сопряжения 4- и 2-проводной абонентских линий, питания абонентской линии, обеспечения требуемого импеданса по току, регулируемого усиления трактов приёма, передачи и обратной связи, определения положения трубки на абонентском телефонном аппарате, защиты от перенапряжения. Микросхемы семейства имеют встроенную схему обнаружения вызывного сигнала и драйвер реле вызывного сигнала. Есть схема сопряжения с кофидеками. Стандартное напряжение питания от -8 до -58 В — первый источник (батарея) и +5 В — второй. Схемы отличаются потребляемой мощностью, организацией питания линии, диапазонами напряжений сигнала и рабочих температур.

В табл. 1 микросхемы SLIC расположены в порядке возрастания стоимости сверху вниз: наиболее дешёвая — PBL 386 20/1, наиболее дорогая — PBL 386 65/2.

Для более подробного рассмотрения выберем микросхему SLIC средней стоимости с достаточно широким диапазоном приложений — PBL 386 11/2. Из таблицы видно, что микросхему можно использовать в качестве интерфейса в офисных (учрежденческих) АТС, в качестве терминального адаптера интегрированных сетей ISDN, а также в беспроводных (WLL) и гибридных оптоволоконных сетях (HFC).

Блок-схема PBL 386 11/2 представлена на рис. 1. В её состав входят 2-проводный интерфейс (Two-wire Interface), компаратор прекращения сигнала вызова (Ring Trip Comparator), драйвер звонкового реле (Ring Relay Driver), контроллер питания линии (Line Feed) и подавления наведённых сигналов (Longitudinal Signal Suppression), обнаружитель поднятой трубки (Off-hook Detector), блок передачи речевого сигнала (VF Signal Transmisson), блок обнаружения утечки на землю (Ground Key Detector) и входной блок декодера и управления (Input Decoder and Control).

Рисунок. Блок-схема модуля SLIC PBL 386 11/2

Такая структура характерна для большинства микросхем серии FlexiSLIC.

Микросхемы этой серии обладают уникальными свойствами, например, возможностью измерения напряжения в линии, что позволяет определять длину (протяжённость) линии. Данные измерений используются для установки в программируемом кодеке параметров передаваемых сообщений, обнаружения коротких замыканий в линии, динамического управления электропитанием и так далее. Измерения напряжения на линии могут производиться двумя различными путями, в зависимости от того, какой прибор серии FlexiSLIC используется, какое напряжение — импульсное или синусоидальное, пропорциональные напряжению в линии, присутствует на выводе DET (Detector).

Дифсистема реализуется с помощью простой внешней цепи, подключаемой между выходами микросхемы VTX и RSN (рис. 1) и входами кодека. Сопротивление цепи программируется и может быть действительным или комплексным, что обеспечивает высокое качество согласования импедансов 2-проводной и 4-проводной линий.

В исходном состоянии (состояние готовности) усилители TIPX и RINGX также, как и другие функциональные узлы, потребляют минимальную мощность. Этому состоянию соответствует максимальный импеданс линии. Рассеяние мощности минимально. При поступлении вызывного сигнала SLIC переходит в активное состояние. При этом драйвер звонкового реле и обнаружитель окончания сигнала вызова также переводятся в активный режим. Признаком снятой трубки (окончание сигнала вызова) является низкий логиче-ский потенциал на выходе детектора DET.

Оперативные состояния схемы PBL 386 11/2 устанавливаются в зависимости от комбинации высоких и низких потенциалов на цифровых управляющих входах С1, С2, С3 и выходе детектора. Возможные варианты этих состояний приведены в табл. 3.

Таблица 3. Оперативные состояния PBL 386/2

В микросхемах FlexiSLIC преду-смотрена адаптивная защита от перенапряжений. Если вывод AOV (рисунок) оставлен свободным, то пороговое напряжение устанавливается равным 2,5 Uпик при положеной трубке и 1,4 Uпик — при поднятой. Адаптация осуществляется в пределах от 0,6 до 5 Uпик. Программируемая защита от насыщения производится с помощью резистора, подключаемого между выводами PSG и VBAT. Для подавления высокочастотных искажений питания к выводам LP и VBAT подключается конденсатор Clp. Бесшумовая переполюсовка обеспечивается подключением к выводу SPR (Silent Polarity Reversal) конденсатора, определяющего крутизну фронта напряжения изменённой полярности.

Все схемы FlexiSLIC проходят жёсткую внутрифирменную экспертизу и полностью отвечают требованиям стандарта BELLCORE TR909. Это позволяет потребителям продукции Ericsson Microelectronics существенно сокращать время разработки, уменьшать системную сложность и стоимость, ускорять выход своих изделий на рынок.

Присутствие Ericsson в России имеет более чем столетнюю историю, становясь всё более весомым. Вслед за Москвой, где пять лет назад открылось представительство фирмы, пришёл черёд Санкт-Петербурга. Здесь в ближайшее время на базе Военного университета связи открывается учебно-методическая лаборатория Ericsson Microelectronics AB. Главной её задачей будет научно-техническая, методическая и информационная поддержка продвижения Ericsson на российский рынок.

Тел.: (812) 324 6351, 324 6371, 324 6377
E-mail: semicond@pit.spb.ru, zahar@pit.spb.ru

Пансионат ершово в подмосковье