Abonenckie zespoły liniowe służą, podobnie jak w centralach
elektromechanicznych, do przyłączania linii abonenckiej do centrali. Jednakże
w przypadku central elektronicznych, układy te realizują znacznie więcej
funkcji niż w centralach elektromechanicznych. Wynika to z faktu, że pola
komutacyjne central elektronicznych nie są odporne na działanie dużych prądów
i napięć, co powoduje, że na przykład funkcje testowania, zasilania pętli
abonenckiej, czy dołączanie prądu dzwonienia muszą być realizowane przez
zespoły liniowe. Układ abonenckiego zespołu liniowego nazywany jest często
układem BORSCHT. Nazwa ta stanowi skrót od pierwszych liter angielskich nazw
funkcji realizowanych przez ten układ. Są to:
Strukturę układu BORSCHT pokazano na rysunku poniżej
Zasilanie pętli
abonenckiej
W obecnych schematach komutacyjnych aparat telefoniczny jest zasilany z
centralnej baterii. Funkcja ta realizowana jest przez abonencki zespół
liniowy. Pętla abonencka zasilana jest najczęściej ze źródła –48V. W
przypadku zamknięcia pętli następuje przepływ prądu, który niesie
informacje sygnalizacyjne, a także przepływa przez mikrofon, w którym następnie
jest modulowany przenosząc w ten sposób informacje nadawane przez abonenta.
Ujemne zasilanie z baterii powoduje, że napięcie pętli abonenckiej jest
ujemne w stosunku do ziemi. Ze względu na fakt, że kable telefoniczne narażone
są na zawilgocenie i upływ prądu do ziemi, ujemny potencjał chroni przed
wyciąganiem miedzi z kabli przez jony dodatnie powstałe w zawilgoconym kablu (plating-off
process). Zjawisko to powoduje korozję kabla, która w końcu prowadzi do jego
przerwania.
Centrala elektroniczna musi być zabezpieczona przed pojawieniem się w pętli abonenckiej zbyt dużych napięć. W przeciwnym wypadku może to doprowadzić do uszkodzenia wielu elementów elektronicznych w centrali, które nie są przystosowane na oddziaływanie dużych napięć czy prądów. Powodem pojawienia się dużego napięcia na przewodach telekomunikacyjnych może być na przykład uderzenie pioruna, czy zwarcie przewodów z kablami energetycznymi w wyniku prac ziemnych. Układ zabezpieczający przed przepięciami jest na ogół podzielony na dwie części: pierwotną i wtórną. Część pierwotna umieszczona jest w przełącznicy głównej, natomiast część wtórna umieszczona jest na płycie abonenckich zespołów liniowych.
Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe w abonenckich zespołach liniowych
konstruowane są przy wykorzystaniu rezystorów mocy, warystorów (rezystorów o
zmiennej rezystancji) lub diod Zenera. Miejsce, w których te elementy będą
umieszczane w układzie zależy od projektanta.
Informacja o
wywołaniu przesyłana jest do abonenta w postaci prądu dzwonienia, który
uruchamia dzwonek w aparacie telefonicznym. Sygnał dzwonienia jest sinusoidalny
o wartości napięcia skutecznego 75V i czasie trwania około 2s. Następnie na
okres 4s wysyłanie dzwonienia jest wstrzymywane. Proces ten powtarza się aż
do momentu zgłoszenia się abonenta wywoływanego (lub też po rezygnacji
abonenta wywołującego lub po upływie czasu temporyzacji).
Informacja o zgłoszeniu abonenta jest przesyłana do centrali w postaci zwarcia pętli abonenckiej i spowodowania tym przepływu prądu w linii abonenckiej. Również informacja wybiercza z aparatów z wybieraniem impulsowym przesyłana jest przez przerywanie i zwieranie pętli abonenckiej. Stan pętli abonenckiej jest dekodowany przez układ nadzorowania. Odebrana informacja wybiercza jest następnie przekazywana do urządzenia sterującego.
Nadawany z aparatu telefonicznego sygnału jest sygnałem analogowym. Obecnie dołączani są do central także abonenci cyfrowi (to znacz, sygnał nadawany od abonenta ma postać cyfrową), ale dotyczy to sieci ISDN o czym będzie mowa osobno. Pole komutacyjne central elektronicznych jest najczęściej polem cyfrowym, komutującym sygnał zakodowane cyfrowe. Abonencki zespół liniowy musi więc zapewnić przetwarzanie analogowego sygnały z pętli abonenckiej na postać cyfrową. Proces ten nazywa się kodowaniem. Najczęściej wykorzystywana jest do tego celu modulacja PCM z kanałem o przepustowości 64kbit/s. Czasami w centralach abonenckich jest stosowany system modulacji delta. Rozważane są też możliwości zastosowania modulacji ADPCM.
Transmisja w linii abonenckiej jest dwuprzewodowa, to znaczy, jedna para przewodów jest wykorzystywana do transmisji sygnałów w obu kierunkach. Układ antylokalny w aparacie telefonicznym rozdziela sygnał nadawany od odbieranego. Pole komutacyjne w centrali elektronicznej jest jednakże ze swej natury polem jednokierunkowym, to znaczy, może przesyłać sygnały tylko w jednym kierunku. Dlatego też, niezbędne jest przejście w układzie abonenckiego zespołu liniowego z transmisji dwuprzewodowej na czteroprzewodową (to znaczy po dwa przewody dla każdego kierunku transmisji). Układ realizujący przejęcie z transmisji dwuprzewodowej na czteroprzewodową nazywany jest rozgałęźnikiem. Rozgałęźnik jest najczęściej realizowany z transformatorów. Istotną wadą tego rozwiązania jest to, że transformator ma zbyt duże rozmiary, a więc zajmuje zbyt dużo miejsca na pakiecie. Jednakże producenci oferują coraz to nowsze wersje transformatorów, które są coraz mniejsze i nadal są umieszczane w abonenckich zespołach liniowych. Na Rys. 2.5 pokazano układ rozgałęźnika zbudowanego z transformatorów oraz układ bez transformatora.
Rozgałęźnik:
a) transformatorowy, b) z mostkiem rezystancyjnym
Rozgałęźnik z Rys. a) składa się z transformatora z wieloma uzwojeniami. Jedno z uzwojeń wtórnych i jedno z uzwojeń pierwotnych mają dodatkowe wyprowadzenia ze środka. Układ powinien być dopasowany do impedancji linii abonenckiej. Sygnał podawany na wejście rozgałęźnika z układu czteroprzewodowego wytwarza napięcia po stronie wtórnej. Napięcia te są spolaryzowane przeciwnie do napięcia wejściowego. Jedno z nich jest podawane do linii abonenckiej. Oba te napięcia występują także po stronie pierwotnej. Jednakże ze względu na to, że ich polaryzacje są przeciwne, oba sygnały znoszą się wzajemnie i po stronie wtórnej napięcie z wejścia strony czteroprzewodowej nie przenosi się na jej wyjście. W przypadku, gdy rozgałęźnik jest idealny układ działa poprawnie. Niezbędne jest wtedy jednak idealne dopasowanie równoważnika toru do impedancji linii abonenckiej. Ze względu na to, że każda linia abonencka ma własne, charakterystyczne dla niej parametry (różna odległość) idealne dopasowanie nie jest możliwe. Stąd na wyjściu toru czteroprzewodowego pojawiają się przesłuchy. Sygnał ten po kolejnym przejściu w rozgałęźniku drugiego abonenta może wracać z powrotem. Jest to tak zwane echo. Sygnał echa może w efekcie krążyć w układzie połączenia czteroprzewodowego uniemożliwiając porozumienie się abonentów. Dlatego też konieczne jest stosowanie, szczególnie przy długich połączeniach (międzymiastowych), układów eliminujących sygnał echa z traktów. Układ taki nazywa się tłumikiem echa.
Na Rys.b) pokazano przykład rozwiązania rozgałęźnika bez transformatora.
Nadzór stanu pętli
Pętla abonencka narażona jest na wiele różnego rodzaju uszkodzeń powodujących niepoprawne jej działanie. Mogą to być zawilgocenia kabla, zwarcie z przewodami sieci elektrycznej, przerwania, itd. W celu sprawdzania sprawności pętli abonenckiej konieczne jest jej okresowe testowanie. W tym celu centrale wyposażone są w specjalne urządzenia testujące. Muszą mieć one dostęp na poziomie sygnału analogowego do linii abonenckiej. W układzie abonenckich zespołów liniowych umieszczane są więc elementy dołączające urządzenia testujące. Najczęściej elementami tymi są miniaturowe przekaźniki. Urządzenie testujące przegląda po kolei wszystkie linie abonenckie w okresach małego natężenia ruchu Można też przeprowadzić test określonej linii na życzenie (użytkownika bądź obsługi). Najczęściej test jest tak zaprojektowany, że może on testować nie tylko pętlę abonencką, ale także abonencki zespół liniowy.
W centralach analogowych dostęp do testowania zapewniały układy łączy, które mogły być połączone z linią abonencką przez pole komutacyjne. W przypadku pola cyfrowego takie rozwiązanie jest niemożliwe, gdyż pole cyfrowe nie przenosi sygnałów analogowych. Dlatego też, punkt dostępu do linii abonenckich przeniesiono do abonenckich zespołów liniowych.
Na rys przedstawiono przykład abonenckiego zespołu linowego wykorzystującego transformator.
Przykład
AZL z transformatorem
W układzie z Rys.2.6 transformator składa się z czterech uzwojeń po n
zwojów w każdym uzwojeniu. Kropki oznaczają kierunek polaryzacji. Pętlę
abonencką i wyposażenie abonenta zastąpiono układem zastępczym złożonym
ze źródłem napięcia ET i impedancji zL. Kondensator C
powinien być tak dobrany, aby przenosił najniższe częstotliwości sygnału
mowy, ale jednocześnie stanowił przerwę dla impulsów wybierczych. Jeżeli
spełniony jest warunek R >> R1, to po zwarciu pętli
abonenckiej prąd płynie od masy przez rezystor R1, pierwszą część
uzwojenia transformatora, pętlę abonencką, drugą część uzwojenia
transformatora i przez rezystor R1 do zacisku –48V. Prąd ten
wyliczyć ze wzoru:
Zadaniem mostka rezystancyjnego zbudowanego z rezystorów R jest detekcja
sygnalizacji. Napięcie progowe układu detekcji sygnalizacji określone jest
wzorem:
Ponieważ Es jest proporcjonalne do sumy spadków napięcia na
rezystorach R1, napięcie progowe może być tak dobrane, aby możliwe
było określenie stanu zwarcia pętli abonenckiej, a które będzie różne od
prądów upływności przy przesłuchach z innych kabli. Urządzenie to jest
wykorzystywane do określenia stanów zwarcia i rozwarcia pętli abonenckiej
oraz detekcji impulsów wybierczych. Napięcie zmienne przenoszone jest
natomiast przez transformator na stronę wtórną zgodnie ze wzorami:
Układ
abonenckiego zespołu liniowego z transformatorem ma szereg wad jak i zalet.
Jedną z wad jest rozmiar i waga transformatora, przez który przepływa prąd pętli
abonenckiej o natężeniu około 80 mA i który powinien zapewnić
przenoszenie częstotliwości od 200 Hz. Transformator powinien też być dobrze
ekranowany aby zminimalizować przesłuchy wynikające ze sprzężeń
magnetycznych dla niskich częstotliwości z sąsiednimi układami. Zastosowanie
transformatora ma też pewne zalety. Jest to urządzenie trudne do zniszczenia
oraz ma właściwości ograniczenia energii dostarczanej do układów dołączonych
po stronie wtórnej. Z tego względu wielu projektantów starało się zmniejszyć
rozmiary i wagę transformatora zamiast dążyć do jego zastąpienia.
Transformator zapewnia także galwaniczne rozdzielenie strony liniowej od strony
centralowej.
Oprócz wymienionych wcześniej funkcji abonencki zespół liniowy może
wykonywać także dodatkowe funkcje, które są w pewnych warunkach niezbędne
lub też są instalowane na życzenie abonenta. Takimi funkcjami są:
-
zmiana biegunowości baterii,
-
telezaliczanie.
Zmiana
biegunowości baterii powoduje zmianę kierunku przepływu prądu w linii
abonenckiej. Funkcja ta jest na przykład stosowana w aparatach wrzutowych w
celu zainkasowania monety. Przykłady realizacji tej funkcji w abonenckim
zespole liniowym pokazano na Rys.2.7.
Układy zmiany baterii: a) na przekaźnikach, b) na tyrystorach