СИСТЕМА СВЯЗИ Российский патент 1998 года по МПК H04M11/06 H04J3/18 

Изобретение относится к системе связи, особенно телефонной связи, в которой абонент линией соединен с автоматической телефонной станцией.

В известных системах связи можно лишь вести или принимать последовательно друг за другом разговоры с подключенных телефонных аппаратов.

Целью изобретения является устранение этого недостатка и создание системы связи, которая позволяла бы одновременно передавать по линии связи несколько разговоров.

Согласно изобретению это достигаю за счет того, что на концах линии со стороны телефонной станции и со стороны абонента подключено по одному двунаправленному мультиплексору через также двунаправленный модем, которые модулируют информацию соответственно предусмотренной системе передачи и демодулируют ее, и что к мультиплексорам подключены схемы уплотнения и разуплотнения, к которым абоненты подключены через двунаправленные аналого-цифровые преобразователи или устройство коммутации телефонной станции при необходимости через схему управления.

Согласно изобретению это может быть также достигнуто за счет того, что на концах линии со стороны станции и со стороны абонента подключено по двунаправленному модему, который модулирует и демодулирует в соответствии с системой связи данные о том, к какому модему подключена схема уплотнения или разуплотнения, а к другому - двунаправленный мультиплексор, к которым подключены абоненты через двунаправленные аналого-цифровые преобразователи или коммутационное устройство телефонной станции через схемы управления.

Посредством этих мероприятий можно по одной существующей линии между абонентами и телефонной станцией в зависимости от качества линии или всего соединения проводить одновременно определенное количество разговоров или передавать другую информацию.

Так, например, по линии длиной 5-8 км и с диаметром жил 0,6 мм можно передавать до четырех телефонных сигналов одновременно без снижения качества сигналов. При этом каждый речевой канал может быть заменен тремя параллельными телефаксными или эквивалентными им каналами данных на 9600 бод. За счет этого можно, например, передавать два телефонных разговора и шесть телефаксных передач или три разговора и три телефаксные передачи одновременно по одной абонентской линии.

За счет мероприятий согласно изобретению можно обеспечить, чтобы обычные длины линий и сечения жил обеспечили передачу информации с битовыми ошибками менее 10^-6. Перекрываемые без регенераторов сигнала расстояния достигают 2-10 км в зависимости от качества линии, например сечения жил, состояния линии и наличия ответвлений или кусков линии различного сечения. При этом возможно фантомное питание абонентов от телефонной станции за счет использования на линии формата данных без постоянной составляющей, что позволяет обеспечить работу связи при общем отсутствии питания от электросети у абонентов.

Подключенные к линии двунаправленные модемные схемы могут модулировать и демодулировать информацию, например, по стандарту CCITT. В принципе, однако, модуляция и демодуляция могут производиться и по другим нормам и точкам зрения.

С помощью решения согласно изобретению для обычных длин линий связи и диаметров жил, как правило, можно одновременно передавать четыре разговора. Согласно дальнейшему признаку изобретения может быть предусмотрено, что на стороне абонента к мультиплексору кроме телефонные аппаратов в качестве абонентов могут быть подключены и другие устройства, такие как компьютер, телефакс или телетайп, при необходимости через модемы или дополнительные мультиплексоры, а на стороне телефонной станции выходы мультиплексора при необходимости соединены через дополнительные мультиплексоры или схемы управления далее с коммутационным устройством.

Посредством таких мероприятий можно кроме телефонных аппаратов передавать одновременно с разговорами информацию между компьютерами, телефаксами или телетайпами.

Предусмотренный для передачи цифровой формат данных позволяет также подразделять каналы. Имеется принципиальная возможность при соответствующем развитии системы заменять один речевой канал тремя телексными, телефаксными или модемными каналами каждый на 9600 бод.

В устройстве согласно изобретению без каких-либо изменений можно сразу использовать для подключения обычные телефонные аппараты, также не требуется вмешательства в существующие коммутационные устройства телефонной станции.

Далее можно предусмотреть, что в аналоговых коммутационных устройствах приданные телефонным аппаратам схемы управления будут реализованы двунаправленными аналого-цифровыми преобразователями, а приданные аппаратам схемы управления - модемами.

Благодаря этим мероприятиям можно согласовать устройства согласно изобретению с существующими аналоговыми телефонными системами.

Далее может быть предусмотрено, что в цифровых коммутационных устройствах схемы управления будут образованы линейными платами без аналого-цифровых преобразователей, за счет чего простым образом осуществляется подключение обычных телефаксов, компьютеров или телетайпов к устройству согласно изобретению в цифровой телефонной системе. В принципе, однако, можно применять и обычные линейные платы, хотя они при имеющихся аналого-цифровых преобразователях и не требуются.

Согласно еще одному признаку изобретения можно предусмотреть, что параллельно модемам на телефонной станции и у абонента подключено по трансформатору, в которых симметрично выполненные вторичные обмотки каждого трансформатора соединены конденсатором друг с другом, причем к выводам конденсатора на телефонной станции подключен источник постоянного тока, к выводам конденсатора у абонента подключен статический преобразователь постоянного тока, а оба конца вторичных обмоток обоих трансформаторов соединены друг с другом проводами линий передачи.

Посредством этих мероприятий можно абонентское устройство питать напряжением с телефонной станции без установки батареи у абонента, которая связана с проблемами ухода и обслуживания.

На фиг. 1 изображена абонентская сторона системы связи согласно изобретению; на фиг. 2 - соответствующая станционная сторона телефонной станции с аналоговым подключением к абонентам; на фиг. 3 - соответствующая станционная сторона телефонной станции с цифровым подключением абонентов; на фиг. 4 - абонентская сторона еще одной системы связи согласно изобретению; на фиг. 5 - станционная сторона, принадлежащая этой системе, с аналоговым подключением абонентов; на фиг. 6 - то же самое со станцией с цифровым подключением абонентов; на фиг. 7-12 показаны различные возможности выполнения абонентского устройства; на фиг. 13 - схема питания абонентов.

Согласно фиг. 1 абонентские аппараты 1 соединены с двунаправленными аналого-цифровыми преобразователями 2, которые с одной стороны поступающие с абонентского аппарата 1 аналоговые сигналы, имеющие, как правило, полосу частот 300-3400 Гц, преобразуют в цифровые сигналы, а с другой стороны цифровые сигналы, поступающие с двунаправленных схем употнения-разуплотнения 3, соединенных с преобразователями 2, преобразуют в аналоговые сигналы, которые подводятся к абонентским аппаратам 1. При этом схемы преобразования 2 выдают цифровые сигналы со скоростью передачи, например, 64 кбит/с на соответствующие схемы уплотнения-разуплотнения 3.

Схемы уплотнения-разуплотнения 3 работают двунаправленно. Они уплотняют идущие от аналого-цифровых преобразователей 2 сигналы а идущие от мультиплексора 4 уплотненные цифровые сигналы разуплотняют и затем падают на преобразователи 2. При этом двунаправленные схемы уплотнения-разуплотнения 3 поступающие с преобразователей 2 сигналы со скоростью передачи 64 кбит/с уплотняют в скорость 32 кбит/с, 24 или 16 кбит/с в зависимости от алгоритма уплотнения или требований к качеству. Разуплотнение производится соответственно наоборот.

Мультиплексор-демультиплексор 4 работает также двунаправленно, за счет того, что он с одной стороны поступающие с абонентов сигналы при мультиплексной работе перерабатывает в один сигнал, а с другой стороны в режиме демультиплексировании поступающие по линии 6 или связанной с ней схеме модема 5 сигналы распределяет по отдельным абонентским линиям 7. По линиям 6 кроме речевых и цифровых сигналов передаются также технические сигналы, такие как импульсы набора номера, импульсы, связанные с оплатой связи, или импульсы сквозного набора.

К двунаправленным мультиплексорам-демультиплексорам 4 кроме абонентских аппаратов 1 подключены еще три компьютера 8 через работающий двунаправленно мультиплексор-демультиплексор 15, а также три телефакса 9. На выход каждого телефакса 9 подключен нейтрализующий модем 10, который исключает действие встроенного в телефакс выходного модема. Через двунаправленный мультиплексор-демультиплексор 16 эти три телефакса подключены к главному мультиплексору-демультиплексору 4.

На стороне телефонной станции, как видно из фиг. 2 и 3, к линии 6 подключена схема модема 5', причем схемы модема 5, 5' производят требуемую для передачи уплотненных и обработанных сигналов модуляцию или демодуляцию. Если система работает по нормам CCITT, то формат информации на линии 6 соответствует указанному для этой нормы для шины ISDN U_КО-стандарту.

Схема модема 5' соединена с двунаправленным мультиплексором-демультиплексором 4', который частью своих выходных линий 7' соединен с двунаправленными схемами уплотнения-разуплотнения 3'.

В случае устройства коммутации 11 с аналоговым управлением сигналом схемы уплотнения-разуплотнения 3' соединены с двунаправленными цифро-аналоговыми преобразователями 2', которые, в свою очередь, соединены с коммутационным устройством 11 и управляют им посредством аналоговых сигналом.

Дополнительные выходные линии 7'' согласно фиг. 2 соединены через дополнительные, приданные информационным линиям компьютера 8 двусторонне работающие мультиплексоры-демультиплексоры 15', а также через дополнительный, приданный информационным линиям телефаксов 9 двунаправленно работающим мультиплексором-демультиплексором 16' с модемами 12, которые включены перед коммутационным устройством 11 с аналоговым управлением сигналом и которые преобразуют поступающие с линии 6 цифровые сигналы в аналоговые сигналы.

В коммутационном устройстве станции 11' с цифровым управлением сигналами, как оно изображено на фиг. 3, схемы уплотнения-разуплотнения 3' соединены с абонентскими схемами 13, на выходах которых появляются цифровые сигналы. В этих абонентских схемах речь может идти об обычных для цифровых телефонных станций вставляемых платах, которые модифицированы так, что не имеют аналого-цифрового преобразователя. Приданная компьютерам 8 выходная линия 7'' двунаправленно работающего главного мультиплексора-демультиплексора 4' подключена к двунаправленно работающему мультиплексору-демультиплексору 15, а приданная телефаксам 9 выходная линия 7'' подключена к двунаправленно работающему мультиплексору-демультиплексору 16'. Выходы этих мультиплексоров-демультиплексоров 15', 16' прямо подключены к абонентским схемам 13, причем последние позволяют согласование поступающих цифровых сигналов с требованиями коммутационного устройства 11'.

Главные мультиплексоры-демультиплексоры 4, 4' альтернативно могут быть выполнены по такой концепции, что приданные приборам 8 или 9 мультиплексоры-демультиплексоры 15, 15' или 16, 16' могут отсутствовать, и главные мультиплексоры-демультиплексоры 4, 4' принимают на себя их функции.

Показанные на фиг. 4-6 варианты изобретения отличаются от вариантов по фиг. 1-3 тем, что двунаправленное уплотнение-разуплотнение производится централизованным образом. Для этого выходы двунаправленных аналого-цифровых преобразователей 2 прямо подключены к мультиплексорам-демультиплексорам 4, также как и цифровые выходы данных компьютеров 8 и выходы приданных телефаксам 9 модемов 10.

К мультиплексорам-демультиплексорам 4 подключена двунаправленная схема уплотнения-разуплотнения 17, на выход которой подключен вход схемы модема; линия 6 опять соединена с выходом схемы модема.

Стационарную часть этого варианта изобретения показывает фиг. 5 для случая телефонной станции с цифровым управлением сигналом. В обоих случаях фиг. 5 и 6 станционный конец линии 6 подключен на схему модема 5', она подключена на двунаправленную схему уплотнения-разуплотнения 17', а она - на двунаправленный мультиплексор-демультиплексор 18'.

Соответствующие абонентам речевой связи выходы мультиплексора-демультиплексора 18' согласно фиг. 5 через линии данных 7' прямо подключены к двунаправленному аналого-цифровому преобразователю 2', а выходы, соответствующие приборам 8, 9, мультиплексора-демультиплексора 18' через линии 7ээ прямо подключены м модемам 12.

Согласно фиг. 6 линии данных 7', и 7'' от мультиплексора 18' идут прямо на абонентские схемы 13 с цифровым выходным сигналом.

В остальном обе альтернативы системы по изобретению соответствуют друг другу, что показывается применением одинаковых позиционных номеров.

Для точного определения способа работы "двунаправленный" приводится обобщающая таблица поведения при работе отдельных обозначенных их позиционными номерами схем.

Фиг. 7-11 показывают различные схемы абонентских устройств.

В устройстве по фиг. 7 схема модема 5 соединена мультиплексором-демультиплексором 4, к которому подключены несколько схем уплотнения-разуплотнения 3, каждая из которых, в свою очередь, соединена аналого-цифровым преобразователем 2. Эти преобразователи 2 на выходе соединены с абонентскими интерфейсами 20, к которым подключены телефонные аппараты.

Такое построение является очень простым, однако оно имеет тот недостаток, что требуются сравнительно сложные и дорогие элементы.

Схема по фиг. 8 отличается от схемы фиг. 7 тем, что схема уплотнения-разуплотнения 3 включена между схемой модема 5 и мультплексором-демультиплексором 4, причем аналого-цифровые преобразователи 2 подключены к мультиплексору-демультиплексору 4.

В этой форме исполнения получается очень выгодное решение, так как с малым количеством элементов решается та же задача. Причем также можно мультиплексор-демультиплексор 4 вместе с преобразователями 2 и схемами интерфейса 20 выполнить в виде интегральной схемы на полупроводниковой чипе, как это показано на фиг. 9.

В форме выполнения по фиг. 10, которая в основном соответствует схеме по фиг. 8, мультиплексор-демультиплексор 4 интегрирован вместе с аналого-цифровым преобразователями 2.

В форме исполнения по фиг. 11 схема модема 5 соединена со схемой уплотнения-разуплотнения 3, которая соединена с мультиплексором-демультиплексором 4. Этот мультиплексор 4 интегрирован с аналого-цифровыми преобразователями 2 и соединен с устройством коммутации 11.

В форме выполнения по фиг. 12 схема модема 5 соединена с двухканальным мультиплексором-демультиплексором 41, который соединен с двумя схемами уплотнения-разуплотнения 3. Последние соединены с дополнительными двухканальными мультиплексорами-демультиплексорами 41, к которым подключены аналого-цифровые преобразователи 2, которые, в свою очередь, соединены с интерфейсными схемами 20, к которым подключены телефонные аппараты.

В этом решении можно очень просто проводить уплотнение и разуплотнение, так как математически двухканальное уплотнение проводится очень просто, тогда как четырехканальное уплотнение можно осуществлять лишь с большими сложностями.

На фиг. 13 показана схема электропитания абонентской схемы. К станционной модемной схеме 5' подключен трансформатор 28'. У него имеются первичная обмотка 26' и две вторичные обмотки 21', 22', причем обе вторичные обмотки одинаковые и соединены друг с другом через конденсатор 23'. К выводам конденсации 23' подключен источник постоянного напряжения 27. К абонентской схеме модема 5 также подключен трансформатор 28, который выполнен так же, как трансформатор 28'. Однако к выводам конденсатора здесь подключен статический преобразователь постоянного тока в постоянный, к выходу которого подключены различные потребители абонентской схемы. При этом концы обеих вторичных обмоток 21, 22 или 21' 22', соединены друг с другом соединительными проводами 29. За счет этого по этим соединительным проводам можно передавать не только сигналы, но и требуемое для работы абонентской схемы электропитание. За счет этого можно отказаться от использования батареи питания у абонента.

В системе связи, в частности телефонной, абоненты могут соединяться с телефонной станцией линией, причем на концах линии (6) со стороны станции и со стороны абонента включено по двунаправленному мультиплексору или демультиплексору (4, 4') через также двунаправленную модемную схему (5, 5ъ), которая модулирует и демодулирует данные в соответствии с выбранной системой связи, при этом к мультиплексорам или демультиплексорам (4, 4') подключены двунаправленные схемы уплотнения или разуплотнения (3, 3'), к которым абоненты подключены через двунаправленные аналого-цифровые преобразователи (2) или коммутационное устройство (11, 11') телефонной станции через схемы управления (2', 12, 13). Альтернативно может быть предусмотрено, что на конце линии (6) со стороны станции и со стороны абонента включено по двунаправленной модемной схеме (5, 5'), которые модулируют и демодулируют данные в соответствии с предусмотренной системой связи, к модемной схеме подключена двунаправленная схема уплотнения или разуплотнения (17, 1798ъ), а к другой - двунаправленный мультиплексор или демультиплексор (18, 18'), к которму абоненты подключены через двунаправленные аналого-цифровые преобразователи (2) или коммутационное устройство (11, 11') станции через схемы управления (2', 12, 13). 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 1 табл., 13 ил.

1. Система связи, в частности телефонной, при которой абоненты (1) выполнены с возможностью соединения через линию (6) с телефонной станцией, отличающаяся тем, что на конце линии (6) со стороны станции и со стороны абонента установлено по одному двунаправленному мультиплексору или демультиплексору (4, 4'), подключенному также через двунаправленные модемные схемы (5, 5'), предназначенные для модулирования и демодулирования данных в соответствии с предусмотренной системой связи, и что к мультиплексорам и демультиплексорам (4, 4') подключены двунаправленные схемы уплотнения или разуплотнения (3, 3'), к которым подключены абоненты (1) через двунаправленные аналого-цифровые преобразователи (2) и/или коммутационное устройство (11, 11') телефонной станции через схемы управления (2', 12, 13), причем формат данных на линии (6) соответствует формату интерфейса ISDN-Uko. 2. Система связи, в частности телефонной, при которой абоненты выполнены с возможностью соединения через линию связи с телефонной станцией, отличающаяся тем, что на конце линии (6) со стороны станции и со стороны абонента подключено по одной двунаправленной модемной схеме (5, 5'), предназначенной для модулирования и демодулирования в соответствии с предусмотренной системой связи данных к какой модемной схеме подключена двунаправленная схема уплотнения или разуплотнения (17, 17'), а к последней - двунаправленный мультиплексор или демультиплексор (18, 18'), к которым подключены абоненты через двунаправленные аналого-цифровые преобразователи (2) и/или коммутационное устройство (11, 11') телефонной станции через схемы управления (2', 12, 13), причем формат данных на линии (6) соответствует формуле интерфейса ISDN-Uko. 3. Система связи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на стороне абонента к мультиплексору или демультиплексору (4) кроме телефонных аппаратов (1) в качестве абонентов подключены дополнительные абоненты, а именно, приборы, такие, как компьютеры, телефаксы или телетайпы (8, 9) при необходимости через модемы (10) или дополнительные двунаправленные мультиплексоры или демультиплексоры (15, 16), а на стороне станции выходы мультиплексора или демультиплексора (4') при необходимости с промежуточным включением дополнительных мультиплексоров или демультиплексоров (15, 16') через схемы управления (12, 13) соединены с коммутационным устройством (11, 11'). 4. Система связи по п.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что в коммутационных устройствах (11) с аналоговым управлением сигналами соответствующие телефонным аппаратам (1) схемы управления (2) образованы двунаправленными аналого-цифровыми преобразователями, а соответствующие приборам схемы управления (12) образованы модемами. 5. Система связи по п.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что в коммутационных устройствах (11') с цифровым управлением сигналами схемы управления (13) образованы абонентскими схемами с цифровыми выходами сигналов. 6. Система связи по одному из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что параллельно модемным схемам (5, 5') со стороны станции и со стороны абонента включено параллельно по трансформатору (20, 20'), в которых симметрично выполненные вторичные обмотки (21, 22, 21', 22') каждого трансформатора (20, 20') соединены друг с другом через конденсатор (23, 23'), причем на выводы конденсатора (23'), подключенного к трансформатору (20') со стороны станции, подключен источник постоянного напряжения, а к конденсатору (23) трансформатора (20) со стороны абонента подключен преобразователь постоянного тока в постоянный (24) и оба конца вторичных обмоток (21, 22, 21', 22') обоих трансформаторов (20, 20') соединены друг с другом линиями передачи.