Obsah článku

• Použité zkratky a terminologie
• Automatická telefonní ústředna
• Tónová signalizace ATU
• Napětí a proudy v telefonii
• Vodiče v telefonii
• Fantomové zapojení
• Šírka přenášeného pásma
• Volba analogových linek
• Zapojení obecného telefonního přístroje
   

Použité zkratky a terminologie

• ATU - Automatická Telefonní Ústředna
• KZ - Koncové Zařízení
• Linka - kabelové spojení mezi ATU a KZ, Skládá se z vodičů “a” a “b”. Linka je též označení pro signál vedený po vodičích a také se tak označuje účastník telefonní sítě (i když toto označení je poněkud nepřesné)
• Vyzvánění - stav linky, kdy je dávána signalizace o příchozím hovoru z ATU směrem ke koncovému zařízení
• Vyzváněcí proud - proud jenž rozpozná KZ a spustí signalizaci obsluze
• Linkové napětí - klidové napětí linky
• Linkový proud - proud, jenž teče uzavřenou smyčkou pře KZ
• Volba impulsní - volba účastnického čísla, kdy KZ přerušuje linkový proud
• Volba tónová - volba účastnického čísla, kdy KZ vysílá dohodnuté tóny
• Oznamovací tón - zvukové znamení, jímž ATU oznamuje svojí připravenost k přijetí volby a svůj bezporuchový stav
• Obsazovací tón - zvukové znamení, jímž ATU oznamuje obsazenost volaného účastníka
• Odkazovací tón - zvukové znamení ATU při volbě nesmyslného čísla
• Vyzváněcí tón - zvukové znamení, jimž ATU signalizuje vyzvánění u volaného účastníka
• Fónická hláška – hlasové hlášené, které je uložené na magnetofonovém pásku nebo v polovodičové paměti. Její přehrávání je spouštěno ústřednou místo signalizačních tónů.
• Fyzické spojové pole - spojová cesta existuje fyzicky, ať již pomocí relé, nebo elektronických spínačů
• Časové spojové pole - spojová cesta neexistuje fyzicky, je tvořena pomocí MCU a MUX a DeMUX obvodů
• Hovorové pásmo - frekvenční pásmo 300 až 3300 Hz
• MUX - multiplexer, zařízení které slouží k přenosu několika signálů po jednom vedení. Funguje tak, že vstupní informace se postupně přepínají na výstup aby se dali přenášet po jednom signálovém vodiči.
• DeMUX - opak multiplexeru, zařízení které převádí vstupní multiplexovaný signál zpět na jednotlivé signály. Podobné těm které vstupovaly do multiplexeru
• MCU - mikroprocesor , mikropočítač
• ZS - Zesilovací stanice, jedná se o obousměrný zesilovač, který zesiluje signál jdoucí jak z ATU k účastníkovy tak od něj jdoucí k ATU
   

Automatická telefonní ústředna

Automatické telefonní ústředny se dělí do několika generací. Hovoří se celkem o čtyřech generacích ATU:

1. Generace - nejstarší, reléový systém, mechanicky složité zařízení, používají se třídiče, skupináře a linkové voliče. Volba je možná pouze impulsní a je synchronní. Budování spojové cesty probíhá současně s volbou čísla. Dříve velice rozšířené, některé fungují dodnes.

Obr.1: Linkové voliče ATU 1. generace. Je zde vidět složitost celého systému.

2. Generace - novější, reléový systém, mechanicky jednodušší systém, používá tzv. “křížové spínače”. Je to první ústředna s pamětí a asynchronním budováním spojové cesty. Volba se nejprve uloží do pamětí (registru) a posléze se cesta vytvoří. Volba je možná pouze impulsní.

Obr.2: Křížové spínače ATU 2.generace, toto je účastnický registr.

3. Generace - první elektronický systém, používají se elektronické spínače, MCU. Je to poslední generace, u které existuje fyzická spojová cesta. Nikdy nedošlo k jejich většímu rozšíření na našem území, používají se jako pobočkové a podružné ústředny a dnes se vyřazují z provozu, stejně jako všechny generace předchozí. Volba je možná pouze impulsní.

4. Generace - je první systém s tzv. Časovým spojovým polem. Používají se výkonné počítače. Jsou to nejnovější budované ATU.

Z hlediska koncového zařízení se všechny ústředny chovají stejně, pouze ATU 4. generace dovoluje použít jak volbu impulsní, tak volbu tónovou.
 

Tónová signalizace ATU

Oznamovací tón

Oznamovací tón v telefonii se liší především podle svéo použití a lze jím zpravidla bez problémů identifikovat ke které síti náleží dané koncové zařízení náleží.

• Ústředny jednotné telefonní sítě Telecomu používají tón: - --- (krátký a dlouhý a mezera), v Morseově abecedě “A” jako “Automatická ústředna”.
• Síť ČD:
  • --- - - (dlouhý, krátký krátký a mezera), v Morseově abecedě „D“ jako dálková ústředna, dovovuje místní i dálková spojení. Umí přímo volit "meziměsto".
  • --- - --- (dlouhý krátký dlouhý), v Morseově abecedě "K" - koncová ústředna, dovoluje pouze místní spojení. Pro volbu "meziměsto" je nutné nejprve přejít na nadřízenou ústřednu přestupným znakem a pak teprve volit dále.
• Vojenská služební síť : - - - (tři krátké a mezera), což znamená „S“ jako „Služební síť“
• Pobočkové ústředny zpravidla používají tzv. rovný tón ------------------ (trvalý tón bez přerušovaní)

Obsazovací tón

Je opět velice různorodý. Většinou se jedná krátký tón opakovaný bez mezery: - - - - - - - , některé ústředny však používají rovný tón. U nových ústředen může být nahrazen fónickou hláškou.

Odkazovací tón

Používají jej jenom pobočkové ústředny a jednotná telefonní síť. Skládá se z tzv. trylku. Tři krátké tóny různé frekvence, počínající tónem nejnižším a mezerou. Většina ústředen je nahrazuje tónem obsazovacím. U nových ústředen může být také nahrazen fónickou hláškou.
 

Napětí a proudy v telefonii

• Vyzváněcí napětí : st 110V - superponované na LN
• Linkové napěti : ss 60V
• Ustálený proud : ss cca 5 mA

Na polaritě linkového napětí nezáleží, signálové vodiče jsou naprosto rovnocenné a záměnné (na rozdíl například od A a C drátů dálnopisných systémů). Pokud je zařízení napájeno z linky, je nutné, aby tento parazitní proud byl co nejmenší, je potřeba se dostat pod úroveň kterou ústředna vyhodnotí jako vyzvednutí linky. Proto je toto napájení téměř v praxi nepoužitelné, protože každá ústředna má tento proud jiný.

Některé menší, zejména pobočkové ústředny však používají napětí odlišné, vesměs nižší než 60V. Každé koncové zařízení však musí být schopno pracovat i s napěním, které se používá ve veřejné síti.

Vodiče v telefonii

Impedance vedení je 600 ohmů. Stejně jako impedance zesilovačů a translátorů. Délka vodičů a jejich průřez je omezena pouze jejich útlumem. Pokud úroveň signálu klesne pod použitelnou mez, tak je nutné zařadit tzv. Zesilovací stanici. Použitelná úroveň signálu je však pro každou ATU jiná a je určena v jejích provozních parametrech. Pro nejčastěji používané průměry žil kabelů 0,9-1,3 mm je dosah bez zesilovací stanice přibližně 70 km. Potom je již nutné zesilovací stanici zařadit. Stínění kabelů se používá společné pro celý kabel, jednotlivé páry stíněné nejsou.

Fantomové zapojení

Pokud je potřeba po kabelu přenášet více telefonních linek než je počet vodičů v kabelu obsažených, lze použít tzv. Fantomové nebo Superfantomové zapojení. To se skládá z několika sdělovacích transformátorů tzv. Translátorů. Jsou to transformátory s jedním symetrickým a jedním nesymetrickým vinutím. A přesně danou impedancí těchto vinutí.

Princip těchto zapojení je na následujících obrázcích. V praktickém provedení je někdy potřeba doplnit ještě vyvažovací impedance tak, aby byla dodržena přesná symetrie zapojení, jinak není možné fantom provozovat.

Obr.3: Fantom

Fantom dovoluje po dvou párech kabelu přenos tří linek, super fantom dovoluje přenos sedmi linek po čtyřech párech kabelu. Teoreticky je možné fantomové zapojení rozšiřovat do nekonečna, ale prakticky je to nemožné, protože se pak nikdy nepovede jej vyvážit do provozuschopného stavu. Požadovaná přesnost impedancí je pak již příliš vysoká a téměř nerealizovatelná. V tom případě je nutné položit nový kabel s více páry.

Princip činnosti fantomu

Přenos signálu je relativně jednoduchý. Z ústředny se signál první linky diferenciálně šíří po prvním páru kabelu společně s jedním pólem fantomového obvodu (ten je připojený na střed sekundárního vinutí translátoru) , který se po lince šíří jako soufázové napětí. Po druhém páru kabelu se obdobně šíří signál druhé linky společně s druhým pólem fantomového obvodu. Na výstupní straně se signál z obou párů kabelu pomocí tří translátorů opět rozdělí do tří samostatných linek. Translátor fantomového obvodu je opět zapojen na středy vinutí kmenových translátorů. Pokud je zapojení řádně vyváženo, jsou všechny tři obvody zcela oddělené a neovlivňují se navzájem.

V dnešní době je tento způsob již překonaný a používá se pouze u starších systémů před rekonstrukcí. Dnešní technika jej nahrazuje digitální cestou.

Obr.4: Superfantom

Šírka přenášeného pásma

Akustické frekvenční pásmo, které je telefonní systém schopný přenést sahá od 300 Hz do 3600 Hz, je to proto, že tento rozsah stačí pro srozumitelné přenesení řeči, k čemuž je telefonní linka primárně určena. K těmto frekvencím se došlo zkoumáním fyziologických vlastností lidského sluchu. Toto pásmo se proto nazývá hovorové pásmo. Rozšíření tohoto pásma je téměř nemožné, protože většina zařízení je navržená pro toto pásmo. Také dálkové spoje používali toto pásmo proto, že se používal tzv. frekvenční multiplex k tomu, aby šlo po jednom vedení přenášet několik hovorů současně. Výjimku tvoří například ADSL a podobné služby na místních kabelech, které leží nad hovorovým pásmem. Ale to je možné pouze na nových kabelážích, které dovolují přenášet i vyšší kmitočty. Starší vedení tyto služby neumožňuje.

Obr.5: Rozvaděč telefonních vedení, důležitá je pečlivá dokumentace.
 

Volba u analogových linek

V telefonní technice existují dva způsoby volby účastníka, jednak volba impulsní a jednak volba tónová. Impulsní je starší a dnes již téměř překonaná, každá telefonní ústředna tuto volbu zná a umí ji zpracovat. Tónová volba je novější, nabízí více možností, ale ne každá, zejména starší, ústředna ji dovede zpracovat.

Impulsní volba

Vývojově starší typ, její princip spočívá v přerušování linkového proudu. Kolikrát se linka přeruší, takové číslo je voleno. Výjimku tvoří číslice nula, které odpovídá deset přerušení linky. Mezi jednotlivými číslicemi je nutné vložit mezeru, aby ATU dokázala rozlišit jednotlivé číslice od sebe navzájem.

Přerušování se provádí pomocí rotační číselnice (ve starších přístrojích) nebo pomocí tranzistoru či impulsního relé. Volba musí probíhá v předepsaných rychlostech, jinak ji ATU vyhodnotí jako špatnou nebo provede volbu špatně.

Rychlost vysílacích impulsů je určena takto : 10 impulsů má být vysláno za 1s. Takže na jeden impuls a mezeru připadá 100ms. Poměr impuls:mezera je 3,2:2 neboli 62:38 ms. Tolerance vysílací rychlosti je ±10% Mezera mezi jednotlivými číslicemi je 200ms.

Tónová volba

Vývojově novější, byla vyvinuta v 60 letech v USA Její princip spočívá ve vysílání domluvených kmitočtů do linky. Existují volby sériové a paralelní. V telefonní technice se používá tzv. DTMF - Dual-Tone Multi Frequency systém. Je to kombinace vždy dvou současně (paralelně) vysílaných frekvencí.

Po stisknutí libovolného tlačítka dojde k vyslání dvou frekvencí. Vždy jedna frekvence z řádku a jedna frekvence ze sloupku. Frekvence se přiřazují podle následující tabulky:

Zapojení obecného telefonního přístroje

Obr.6: schéma zapojení

Či - kontakt číselnice, impulsovací - provádí vlastní volbu čísla tím, že přerušuje linkový proud. Proud přerušuje vždy o dva impulsy více než je volené číslo.
Čr - kontakt číselnice, redukční - spolupracuje s Či, odstraňuje poslední dva impulsy volby, tím zaručuje minimální rozestup mezi číslicemi
Čz - kontakt číselnice, zkratovací - zkratuje hovorové trafo a tím zlepšuje hrany linkového proudu při volbě
VP - vidlicový přepínač - slouží k přepínání hovorového a návěstního obvodu. Je ovládaný položením a zvednutím mikrotelefonu.

Vyzvánění se uskutečňuje v tomto obvodu: svorka A – vidlicový přepínač v klidové poloze – kondenzátor – střídavý zvonek – svorka B

Hovorový obvod je uzavřen takto: svorka A – vidlicový přepínač v aktivní poloze – kontakty číselnice Či a Čr v klidové poloze – mikrofon paralelně s rezistore R1 – hovorový transformátor – svorka B Druhý hovorový obvod je uzavřen v obvodu sekuderu hovorového transformátoru.

Volba čísla je v následujícím obvodu: svorka A – vidlicový přepínač v aktivní poloze – kontakty číselnice Či a Čr které provádějí volbu – kontakt číselnice Čz v aktivní poloze – svorka B
 

Závěr

V článku jsou shrnuty základní informace o analogových telefonních linkách. Nemá sloužit jako kuchařka jak a co udělat, ale jako základní informace a motivace pro další vzdělávání.

Závěrem bych chtěla poděkovat Danielu Valuchovi za pomoc při psaní článku, korektury a pomoc při shánění unikátních fotografií.
 

DOWNLOAD & Odkazy

• Český Telecom - http://www.telecom.cz
• Encyklopedie komunikačních technologií - http://www.teleinform.cz
• The Vintage Telephone Equipment Museum - http://xy3.com/phone/vintage
• Pulsní volba - fámy a skutečnost
• Pulsní volba II