СИСТЕМА ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ Российский патент 2005 года по МПК H04M11/00 H04L12/56 

Изобретение относится к технике электронной связи, а именно к системам телефонной связи, комбинированным с другими электронными системами, и может быть использовано для осуществления речевой связи между абонентами локальных телефонных сетей посредством компьютерных сетей общего пользования.

Известен ряд систем телефонной связи, содержащих компьютеры на передающей и приемной сторонах, соединенные между собой линией связи, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, компрессор и декомпрессор, смеситель, модемы и другие устройства [1, 2, 3].

Однако указанные системы обладают целым рядом недостатков, включающих аппаратурную сложность при организации телефонной связи между абонентами через компьютерную сеть общего пользования, что ограничивает возможность их применения на современных сетях и в системах связи.

Из известных систем телефонной связи наиболее близкой по технической сущности является система телефонной связи, описанная в [4].

Эта система содержит на передающей стороне телефонный аппарат, локальную телефонную линию, детектор-распределитель сигналов, устройство распознавания тонального набора, устройство передачи распознанного номера в форме стандартного протокола компьютерной сети, аналого-цифровой преобразователь, компрессор, компьютер, подсоединенный к компьютерной сети общего пользования, а приемная сторона системы содержит телефонный аппарат, локальную телефонную линию, преобразователь информации о вызываемом номере, номеронабиратель сигнала вызова, устройство очередности передачи речевого и тонального сигналов, компьютер, подсоединенный к компьютерной сети общего пользования, декомпрессор, цифроаналоговый преобразователь и передатчик речевого сигнала.

Известной системе телефонной связи присущи следующие недостатки.

В известной системе, судя по ее структуре и описанию, связь по образованному тракту осуществляется в одном направлении и попеременно, ввиду чего качество связи и соответственно качество обслуживания абонентов получается низким. Кроме того, система обеспечивает работу по абонентским линиям с раздельными передающим и приемным трактами, что существенно усложняет процесс установления соединения и ведения связи по таким линиям и приводит к увеличению объема требуемого оборудования.

Целью изобретения является повышение качества обслуживания абонентов при работе по компьютерной сети общего пользования и расширение функциональных возможностей системы.

Поставленная цель достигается тем, что в систему телефонной связи, содержащую телефонный аппарат, подключенный к локальной телефонной линии, аналого-цифровой преобразователь, распределитель сигналов, устройство распознавания тонального набора, выход которого соединен со входом устройства передачи распознанного номера, компрессор, выход которого подключен к компьютеру, подсоединенному к компьютерной сети общего пользования, декомпрессор, вход которого соединен с выходом компьютера, преобразователь информации о вызываемом номере, выход которого соединен с первым входом устройства очередности передачи речевого и вызывного сигналов, цифроаналоговый преобразователь, введены блок согласования, детектор сигналов импульсного набора, устройство распознавания речи, кодер, декодер и устройство восстановления речи, при этом локальная телефонная линия подключена ко входу-выходу блока согласования, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен ко входу распределителя сигналов, выход которого подключен параллельно ко входам устройства распознавания речи, устройства распознавания тонального набора и детектора сигналов импульсного набора, выход которого соединен с дополнительным входом устройства передачи распознанного номера, выход которого подключен к первому входу кодера, второй вход которого соединен с выходом устройства распознавания речи, первый и второй выходы кодера подключены соответственно ко входу компрессора и ко второму входу компьютера, выход декомпрессора соединен со входом декодера, второй вход которого соединен со вторым выходом компьютера, первый и второй выходы декодера подключены соответственно ко входам преобразователя информации о вызываемом номере и устройства восстановления речи, выход которого соединен со вторым входом устройства очередности передачи речевого и вызывного сигналов, к дополнительному входу которого подключен третий выход декодера, выход устройства очередности передачи речевого и вызывного сигналов подключен ко входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен со входом блока согласования.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая система телефонной связи отличается наличием новых блоков: блока согласования, устройства распознавания речи, детектора сигналов импульсного набора, кодера, декодера и устройства восстановления речи, а также изменением связей между остальными элементами системы.

Все вновь введенные в предлагаемую систему телефонной связи блоки реализуемы, хорошо известны специалистам в данной области техники и дополнительного творчества, учитывая приведенные ниже пояснения, для их воспроизведения не требуется.

Данное решение существенно отличается от известных в данной области техники. Заявляемое решение явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень.

Таким образом, заявляемая система телефонной связи удовлетворяет критерию "новизна".

Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемую систему телефонной связи вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, что приводит к повышению качества обслуживания абонентов за счет сокращения времени установления соединения и обеспечения возможности ведения дуплексной двусторонней связи по компьютерной сети общего пользования, а также расширению функциональных возможностей системы за счет обеспечения ее работы по двух- и четырехпроводным абонентским линиям связи с использованием телефонных аппаратов как с тональным, так и с импульсным набором номера. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Заявляемое решение может быть реализовано с использованием существующих оконечных средств связи ведения связи и аппаратуры, используемой на телефонных станциях и в компьютерных сетях, и является промышленно применимым.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемой системы телефонной связи.

Предлагаемая система телефонной связи содержит телефонный аппарат 1, локальную телефонную линию связи 2, блок согласования 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, распределитель сигналов 5, устройство распознавания речи 6, устройство 7 распознавания сигналов тонального набора, детектор 8 сигналов импульсного набора, устройство передачи 9 распознанного номера, кодер 10, компрессор 11, компьютер 12, компьютерная сеть 13 общего пользования, декомпрессор 14, декодер 15, устройство восстановления речи (речевой синтезатор) 16, преобразователь информации о вызываемом номере 17, устройство очередности 18 передачи речевого и вызывного сигналов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 19.

Система телефонной связи содержит телефонный аппарат 1, подключенный через локальную телефонную линию 2 и блок согласования 3 ко входу аналого-цифрового преобразователя 4, выход которого соединен с входом распределителя сигналов 5. Выход распределителя сигналов 5 подключен параллельно к входам устройства распознавания речи 6, устройства распознавания сигналов тонального набора 7 и детектора сигналов импульсного набора 8. Выход устройства распознавания сигналов тонального набора 7 соединен со входом устройства передачи распознанного номера 9, дополнительный вход которого соединен с выходом детектора сигналов импульсного набора 8, а выход устройства передачи распознанного номера 9 подключен к первому входу кодера 10, второй вход которого соединен с выходом устройства распознавания речи 6. Первый выход кодера 10 соединен со входом компрессора 11, выход которого подключен к первому входу компьютера 12, соединенного через сетевой порт с компьютерной сетью 13 общего пользования. Второй выход кодера 10 соединен со вторым входом компьютера 12, первый выход которого соединен со входом декомпрессора 14, выход которого подключен к первому входу декодера 15, второй вход которого соединен со вторым выходом компьютера 12. Первый выход декодера 15 через преобразователь информации о вызываемом номере 17 соединен с первым входом устройства очередности передачи речевого и вызывного сигналов 18, второй вход которого через устройство восстановления речи 16 подключен ко второму выходу декодера 15, третий выход которого соединен с дополнительным входом устройства очередности передачи речевого и вызывного сигналов 18, выход которого соединен со входом цифроаналогового преобразователя 19, выход которого соединен со входом блока согласования 3, соединенного со входом-выходом локальной телефонной линии 2.

Блок согласования 3 предназначен для разделения приемной и передающей части канала (тракта), согласования уровней сигналов в передающем и приемном трактах, а также защиты аппаратуры от перегрузок, вызванных переходными процессами. Он включает в себя дифференциальную систему и схемы согласования в передающем и приемном трактах.

Аналого-цифровой преобразователь 4 предназначен для получения цифрового сигнала путем преобразования поступающих с локальной телефонной линии 2 через блок согласования 3 входного речевого и вызывных сигналов в цифровой сигнал, например, с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ-сигнал).

Аналогово-цифровой 4 и цифроаналоговый 19 преобразователи предназначены для преобразования аналоговых речевых и служебных сигналов в цифровую последовательность, восстановления цифровой последовательности - цифровых речевых и служебных сигналов и их обратного преобразования в аналоговую форму.

Блок 5 осуществляет распределение сигналов, поступающих с выхода аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4 на устройство распознавания речи 6, устройство распознавания сигналов тонального набора 7 и детектора сигналов импульсного набора 8.

Устройство распознавания речи 6 предназначено для выделения речевых сообщений из всей совокупности сигналов, поступающих на его вход, а также определения пауз в процессе ведения переговоров. Данное устройство может быть реализовано как с помощью аппаратных средств, так и с помощью программного обеспечения.

Устройство 7 и детектор 8 выделяют из цифровой последовательности вызывные сигналы в цифровой форме и передают их на соответствующие входы устройства передачи 9 распознанного номера.

Кодер 10 и декодер 15 предназначены для преобразования цифровой последовательности в пакетированные данные и организации из них пакетов компьютерной сети общего пользования, передачи через компрессор 11 пакетов в сеть, а также для приема пакетов из сети и воспроизведения на их основе цифровой последовательности в виде импульсно-кодовых сигналов.

В качестве кодера 10 может быть использован EVRC-кодер или он может быть реализован с помощью QCELP-кодера компании Квэлкомм, реализующего процедуру кодирования на основе линейного предсказания с кодовым возбуждением, для скорости передачи 8 Кбит/с или 13 Кбит/с.

Компрессор 11 осуществляет сжатие пакетированных данных речевого сообщения и вызывных сигналов для обеспечения возможности передачи их по системной шине компьютера 12.

В функции компьютера 12 входит решение задач, связанных с организацией интерфейсов, генерированием и детектированием сигналов абонентской сигнализации, управлением режимами телефонных переговоров, установлением соединения и разъединения на сети. Компьютер 12 обеспечивает передачу и прием данных в реальном масштабе времени. Микропроцессор компьютера 12 управляет доставкой в сеть пакетированных данных с выхода устройства распознавания речи 6 через кодер 10 и обеспечивает набор телефонного номера с выхода устройства передачи 9 распознанного номера.

Декомпрессор 14 осуществляет воспроизведение (восстановление) пакетированных данных речевых и вызывных сигналов из пакетов, поступающих с системной шины компьютера 12, и передачу их на вход декодера 15.

Устройство восстановления речи 16 предназначено для выделения речевых сообщений из цифровой последовательности, поступающей с выхода декодера 15, подстройки уровня громкости и коэффициента усиления выделенных сигналов.

Основные функции системы при соединении типа “абонент-абонент” состоят в следующем:

детектирование и генерация сигналов абонентской сигнализации;

преобразование сигналов абонентской сигнализации в пакеты данных и обратно;

преобразование речевого сигнала в пакеты данных и обратно;

соединение абонентов;

передача по сети сигнализационных и речевых пакетов;

разъединение связи.

С информационной токи зрения процесс речевого диалога в предлагаемой системе телефонной связи имеет следующие три фазы:

1) соединение абонентов;

2) обмен информацией (речевыми сообщениями);

3) разъединение абонентов.

В фазах 1 и 3 передаются только управляющие сигналы (данные) и происходит установление или разъединение требуемого соединения. В течение фазы 2 абоненты обмениваются как управляющими, так и информационными сигналами (данными).

Предлагаемая система работает следующим образом.

При наборе абонентом номера на телефонном аппарате 1 передающей стороны происходит соединение по локальной телефонной линии 2. Вызов в виде тонового или импульсного набора с телефонного аппарата 1, пройдя через блок согласования 3 и аналого-цифровой преобразователь 4, поступает на устройство распознавания тонального набора 7 и детектор сигналов импульсного набора 8. С выхода указанных устройств сигналы в цифровой форме поступают на соответствующие входы устройства передачи 9 распознанного номера, с выхода которого они передаются на соответствующие входы кодера 10, который преобразует их в пакетированные данные (ПД) и передает их на вход компрессора 11. Компрессор 11 осуществляет сжатие звукового сигнала для передачи его по назначению через системную шину компьютера 12. С выхода компьютера 12 сигналы вызова в форме стандартного протокола передаются в компьютерную сеть 13 общего пользования.

На приемной стороне противоположной станции сигналы вызова в форме стандартного протокола из компьютерной сети 13 поступают на системную шину компьютера 12 и с ее выхода передаются на декомпрессор 14, который осуществляет воспроизведение (восстановление) сжатого сигнала и передачу его на декодер 15. Декодер 15 производит обратное преобразование пакетированных данных в цифровой сигнал в виде ИКМ-сигнала, который поступает на преобразователь информации 17 о вызываемом номере. В блоке 17 поступившая информация преобразуется в сигнал вызова в цифровой форме, который через устройство 18 очередности передачи речи и вызывных сигналов подается на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 19, в котором осуществляется преобразование поступившей информации в аналоговый вызывной сигнал. С выхода цифроаналогового преобразователя 19 вызывной сигнал поступает в локальную телефонную линию 2, уже открытую сигналом набора, и принимается телефонным аппаратом 1 на приемной стороне.

При ответе абонента на приемной стороне обмен речевыми сообщениями производится следующим образом.

Аналоговый речевой сигнал, введенный с микрофона (или микротелефонной трубки) телефонного аппарата 1, поступает в локальную телефонную линию 2, блок согласования 3 и далее на аналого-цифровой преобразователь 4, в котором он преобразуется в цифровой сигнал импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и через устройство распознавания речи 6 передается на вход кодера 10, который преобразует речевое сообщение в пакетированные данные (ПД) и передает их на вход компрессора 11. Компрессор 11 осуществляет сжатие пакетированных данных речевого сообщения для передачи его по системной шине компьютера 12. Компьютер 12 хранит в энергонезависимой памяти управляющую программу и исходные сервисные данные, с помощью которых он и управляет всем процессом установления соединения и ведения переговоров по сети. С выхода компьютера 12 сигналы речевого сообщения в форме стандартного протокола передаются в компьютерную сеть 13 общего пользования.

На приемной стороне системы телефонной связи пакетированные данные речевого сообщения из компьютерной сети 13 общего пользования поступают на аналогичный компьютер 12, оснащенный программным обеспечением по реализации стандартного обмена цифровой информации в рамках общих сетевых протоколов. С выхода компьютера 12 эти данные поступают на декомпрессор 14, который осуществляет восстановление пакетированных данных речевого сообщения и передает их на вход декодера 15. Декодер 15 производит обратное преобразование пакетированных данных в цифровой сигнал импульсно-кодовой модуляции. С выхода декодера 15 ИКМ-сигнал через устройство распознавания речи 16 и устройство очередности передачи 18 речевого и вызывных сигналов поступает на вход цифроаналогового преобразователя 19, который преобразует его в аналоговый сигнал. С выхода преобразователя 19 речевое сообщение в аналоговой форме через блок согласования 3 поступает в локальную телефонную линию 2, уже открытую сигналом набора и связанную с телефонным аппаратом 1.

Обе операции - преобразование пакетов и телефонных сигналов производятся одновременно, что позволяет вести дуплексный (двусторонний) разговор.

Техническая эффективность предлагаемой системы телефонной связи заключается в повышении качества обслуживания абонентов, достигаемых за счет сокращения времени установления соединения и обеспечения возможности ведения по компьютерной сети дуплексных (двусторонних) переговоров, и расширении функциональных возможностей за счет работы по двух- и четырехпроводным абонентским линиям связи с использованием различных телефонных аппаратов, имеющих систему тонального или импульсного набора номера абонента.

Качество связи в предлагаемой системе телефонной связи по сравнению с прототипом, в котором допускались искажение и прерывание речи, значительно повысилось. Это обеспечивается за счет улучшения кодирования голоса и восстановления потерянных пакетов, подстройки уровня громкости и коэффициента усиления сигнала, что позволило достичь уровня, когда речь понимается абонентами достаточно хорошо.

К положительному фактору предлагаемой системы телефонной связи относится быстрота установления соединения и обеспечение качественного дуплексного телефонного общения абонентов в режиме пакетной передачи и коммутации цифровых сигналов.

Источники информации

1. FR, заявка №2408258, кл. Н 04 М 7/00, 1979.

2. US, патент №5325423, кл. Н 04 М 11/00, 1995.

3. RU, патент №2187902, кл. Н 04 М 1/27, 2002.

4. RU, патент №2105425, кл. Н 04 М 11/00, 1998 (прототип).

Изобретение относится к системам телефонной связи, комбинированным с другими электронными системами, и может быть использовано для осуществления речевой связи между абонентами локальных телефонных сетей посредством компьютерных сетей общего пользования. Техническим результатом является повышение качества обслуживания абонентов при работе по компьютерной сети общего пользования и расширение функциональных возможностей системы. Технический результат достигается тем, что система телефонной связи содержит телефонный аппарат, локальную телефонную линию связи, блок согласования, аналого-цифровой преобразователь, распределитель сигналов, устройство распознавания речи, устройство распознавания тонального набора, детектор сигналов импульсного набора, устройство передачи распознанного номера, кодер, компрессор, компьютер, компьютерная сеть общего пользования, декомпрессор, декодер, устройство восстановления речи (речевой синтезатор), преобразователь информации о вызываемом номере, устройство очередности передачи речевого и вызывного сигналов, цифроаналоговый преобразователь. 1 ил.

Система телефонной связи, содержащая телефонный аппарат, подключенный к локальной телефонной линии, аналого-цифровой преобразователь, распределитель сигналов, устройство распознавания тонального набора, выход которого соединен со входом устройства передачи распознанного номера, компрессор, выход которого подключен к компьютеру, подсоединенному к компьютерной сети общего пользования, декомпрессор, вход которого соединен с выходом компьютера, преобразователь информации о вызываемом номере, выход которого соединен с первым входом устройства очередности передачи речевого и вызывного сигналов, цифроаналоговый преобразователь, отличающаяся тем, что в нее введены блок согласования, детектор сигналов импульсного набора, устройство распознавания речи, кодер, декодер и устройство восстановления речи, при этом локальная телефонная линия подключена ко входу-выходу блока согласования, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен ко входу распределителя сигналов, выход которого подключен параллельно ко входам устройства распознавания речи, устройства распознавания тонального набора и детектора сигналов импульсного набора, выход которого соединен с дополнительным входом устройства передачи распознанного номера, выход которого подключен к первому входу кодера, второй вход которого соединен с выходом устройства распознавания речи, первый и второй выходы кодера подключены соответственно ко входу компрессора и ко второму входу компьютера, выход декомпрессора соединен со входом декодера, второй вход которого соединен со вторым выходом компьютера, первый и второй выходы декодера подключены соответственно ко входам преобразователя информации о вызываемом номере и устройства восстановления речи, выход которого соединен со вторым входом устройства очередности передачи речевого и вызывного сигналов, к дополнительному входу которого подключен третий выход декодера, выход устройства очередности передачи речевого и вызывного сигналов подключен ко входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен со входом блока согласования.