От гибкости к универсальностиВ. Кессених, З. Кондрашов
Первый телефонный аппарат был изобретен 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 ее 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 распространен 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, удаленных 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, сокращенно 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. ведет 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
| Офисные АТС (РВХ) | Терминальные адаптеры цифровых интегриро ванных сетей (ISDN-TA) |
Беспроводные (WLL) и гибридные оптоволоконные сети (HFC) | Оптоволо конные циф ровые магист рали с уплотнением (FITL DAML) |
Цифровые концентраторы телефонных линий (DLC) | Централь ные АТС (СО) |
Измерения Metering |
| 386 20/1 | ||||||
| 386 10/2 | ||||||
| 386 30/1 | 386 21/1 | 386 30/1 | ||||
| 386 11/2 | ||||||
| 386 61/1 | ||||||
| 386 40/1 | ||||||
| 386 50/1 | ||||||
| 386 65/2 | ||||||
Таблица 2. Основные технические характеристики FlexiSLIC
| Прибор | Максимальный ток линии, мА | Защита от перенапряжений | Переполюсовка | Обнаружение утечки на землю | Измерение напряжения линии | Тип корпуса, число выводов |
| PBL 386 10/2 | 65 | адаптивная | + | PLCC-28 | ||
| PBL 386 11/2 | 65 | адаптивная | + бесшумовая | + | + | PLCC-28 |
| PBL 386 20/1 | 30 | программируемая | + | PLCC-28 SOIC-24 | ||
| PBL 386 21/1 | 30 | программируемая | + | PLCC-28 SOIC-24 | ||
| PBL 386 30/1 | 45 | программируемая | PLCC-28 SOIC-24 | |||
| PBL 386 40/1 | 45 | программируемая | + | + | + | PLCC-28 SOIC-24 |
| PBL 386 50/1 | 45 | программируемая | + | + | + | PLCC-28 SOIC-24 |
| PBL 386 61/2 | 65 | адаптивная | PLCC-28 | |||
| PBL 386 65/2 | 65 | адаптивная | + бесшумная | + | + | PLCC-28 |
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 приема, 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 дешевая 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 ее 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 наведенных 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 (протяженность) 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
| C3 | C2 | C1 | DET | Оперативное состояние SLIC |
| 0 | 0 | 0 | Высокий уровень | Состояние готовности |
| 0 | 0 | 1 | Активный низкий уровень | Обнаружение сигнала вызова |
| 0 | 1 | 0 | Активный низкий уровень | Обнаружение снятой трубки |
| 1 | 0 | 1 | Активный высокий уровень | Обнаружение утечки на землю |
| 1 | 1 | 0 | Активный низкий уровень | Реверс (переполюсовка) |
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 измененной полярности.
Все схемы FlexiSLIC проходят жесткую 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 все более весомым. Вслед за Москвой, где пять лет назад открылось представительство фирмы, пришел черед Санкт-Петербурга. Здесь в ближайшее время на базе Военного университета связи открывается учебно-методическая лаборатория Ericsson Microelectronics AB. Главной ее 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
| Ваш комментарий к статье | ||||
