Безпроводові телефони. IP-телефонія

ВСТУП

Телепослуги, що реалізуються мережами електрозв'язку, породили значне розмаїття абонентських терміналів.

Телефонний апарат. Телефонний апарат (ТА) є як початковою, так і кінцевою точкою автоматизованої телефонної мережі. При цьому кожен ТА має виконувати принаймні сім обов'язкових функцій: надсилати запит своєї телефонної станції; інформувати про статус мережі (за допомогою спеціальної комбінації струмів); повідомляти телефонній станції номер, що викликається; інформувати про надходження виклику; передавати вашу мову в мережу та приймати з мережі мову вашого співрозмовника; вивільняти займані ресурси мережі по завершенні розмови; забезпечувати все назване при величезній різноманітності рівнів потужності сигналів і фізичних довжин телефонних ліній.

Безпроводові телефони. Термін «безпроводові телефони» закріпився за апаратами, що здійснюють зв'язок між абонентами по радіоканалу й телефонних лініях зв'язку через автоматичну телефонну станцію (АТС). У простому варіанті безпроводовий ТА – це пристрій, що складається з переносної мікротелефонної трубки й стаціонарного блока, підключеного до абонентної лінії телефонної мережі загального користування (ТМЗК). Зв'язок між цими блоками здійснюється по радіоканалу з використанням амплітудної (АМ) або частотної (ЧМ) модуляції мовного сигналу. Таким чином, безпроводовий телефон – це об'єднані в одному пристрої радіостанція й телефон.

IP-телефон. Апаратний IP-телефон – самостійний пристрій, підключений до IP-мережі для здійснення міжміських і міжнародних переговорів. IP-телефону привласнюється індивідуальний телефонний номер, на який може зателефонувати будь-який абонент IP-мережі. IP-телефон призначений як для приватного користування, так і для встановлення в офісах. В останньому випадку під час використання декількох апаратів з'являється можливість організувати офісний або корпоративний зв'язок без використання класичної телефонії.

Існує широкий спектр моделей IP-телефонів – від простих апаратів, з базовою функціональністю, яку можна порівняти зі звичайним телефоном, до багатофункціональних комунікаційних пристроїв, які надають великий обсяг додаткових сервісів.

Апарат факсиміле. Апарат факсиміле призначений для передачі графічних зображень по каналах електрозв'язку. Зв'язок факсиміле використовує для передачі зображення телефонну мережу та її номери як свої адреси. Терміналами мережі є факс-апарати, що називаються просто факсами. Вони підключаються до телефонної мережі та до електричної мережі для живлення.

Термінали мультимедіа. Термінали мультимедіа є прикладами багатофункціональних терміналів. Термін „мультимедіа” походить від двох англійських слів: multi – багато і medium – середовище, і в буквальному перекладі означає багатосередовищний. Під мультимедіа розуміють технологію, яка об'єднує декілька видів інформації: аудіо, дані, нерухомі зображення (графіка) і рухомі зображення. Це стало можливим за рахунок передачі по каналах електрозв'язку широкосмугових сигналів, необхідних для передачі і рухомих зображень, та високоякісної звукової інформації.

Інтерес до мультимедіа обумовлений більшою інформативністю під час безпосереднього спілкування людей порівняно з телефонною розмовою. Дослідження показали, що телефонна розмова забезпечує отримання тільки 45% інформації від одержуваної під час безпосереднього спілкування, причому 38% зберігається за рахунок передачі інтонацій, тобто на частку того, що може бути передане текстом, припадає лише 7%. Інші 55% інформації під час безпосереднього спілкування передаються за рахунок міміки й жестів. Для того, щоб наблизити якість обміну інформацією в системі електрозв'язку до безпосереднього обміну, мовна передача має бути доповнена передачею рухомих зображень.

1 Телефонні радіоподовжувачі

телефон радіоподовжувач канал антена

Радіоподовжувач (РП) телефонного каналу (рис.1, 2) призначений для організації бездротового радіотелефонного зв'язку на відстані в 0,5 – 60 км.

Дальність дії РП залежить від сукупності фізичних факторів і параметрів устаткування:

1. Висота підйому антен. Зазвичай вирішальний фактор у забезпеченні дальності. Особливо критичний на частотах, вищих від 100 Мгц.

2. Рельєф місцевості й характер забудови. Не обов'язково, щоб антени завжди були в зоні оптичної видимості, але вони не мають бути сховані щільною забудовою або перепадами висот рельєфу місцевості. Антену РП, що працює на частотах вищих від 300 МГц, бажано розташовувати не нижче 30 м, а в умовах висотної забудови – 100 м.

Рисунок 1 – РП телефонного каналу

3. Ефективність антен. Антени, що входять у комплект поставки, мають досить високий коефіцієнт підсилення (12–14 дБ) і вузьку діаграму спрямова-ності, що спричиняє посилення вимог до похибки в юстируванні антен. Вона не повинна перевищувати 10–15 градусів. Найкраще застосовувати горизонтальну поляризацію антен. При використанні малоефективних, до 5 дБ, кругових антен більша частина енергії випромінюється не в потрібному горизонтальному напрямку, а в небо й землю. Приріст кожних 3 дБ посилення антени рівносиль-ний подвоєнню потужності й поліпшенню чутливості. І якщо потужність можна збільшити за допомогою підсилювача, то чутливість визначає посилення антени. Дуже важливо, щоб антена точно відповідала робочим частотам телефону.

4. Загасання сигналу в антенному кабелі. Під час спроби досягти максимальної висоти підвісу антен, не слід забувати про те, що антенний кабель вносить загасання в радіосигнал, що збільшується зі збільшенням довжини кабелю. Можна розташувати телефонний інтерфейс ближче до антени (наприклад, на горищі або технічному поверсі будинку), тим самим скоротивши довжину антенного кабелю.

5. Використовуваний частотний діапазон. При виборі частотного діапазону РП враховуйте, що, наприклад, радіосигнал частотного діапазону 900 МГц практично не огинає перешкоди, а устаткування діапазону 300 МГц найчастіше дорожче.

6. Зашумленість ефіру. У деяких випадках, недалеко від місця розташування антени можуть розміщуватися джерела потужних радіопере- шкод, для боротьби з якими доводиться встановлювати в радіотракти обладнання додаткові фільтри або переходити на інший частотний діапазон.

7. Вихідна потужність передавачів. Збільшення вихідної потужності – це найменш ефективний спосіб збільшення дальності. У межах дальності до «обрію» – зазвичай 15...40 км, приріст дальності в разах від збільшення потужності приблизно дорівнює кореню четвертого ступеня із приросту потужності. Наприклад, маючи дальність у 5 км при потужності 1 Вт, для подвоєння дальності до 10 км, буде потрібна потужність в 16 Вт. Подібний розрахунок досить приблизний і не може використовуватися під час планування, але він є досить показовим при фінансовому оцінюванні проекту.

Використання РП телефонних ліній і радіотелефонів зручне й виправдує себе в районах зі слабкою інфраструктурою зв'язку або з її повною відсутністю: у віддалених селах, селищах, для лісозаготівників, нафтовиків, газовиків тощо. Однак при виборі радіотелефону далекої дії необхідно мати на увазі, що не всі з них сертифіковані й, відповідно, дозволені до застосування. Телефонний РП містить у собі СБ, абонентський блок (АБ) і дві спрямовані антени. СБ безпроводового телефону (1) підключається до телефонної лінії, яку потрібно подовжити. Зазвичай це стандартна лінія ТМЗК, або одна з абонентських ліній офісної мережі. СБ не піддається жодним переробкам, за винятком випадків, коли в ньому потрібно встановити рознім для підключення зовнішньої антени (2). АБ (3) у комплекті із зовнішньою антеною (4) утворять абонентський комплект.

Рисунок 2 – Використання РП

Телефонний інтерфейс має всі властивості звичайної телефонної лінії. Він формує на виході параметри стандартної телефонної лінії, управління станом якої здійснюється мікропроцесором. Сигнали «трубка піднята/покладена», набір номера в імпульсному або тональному режимі мікропроцесор транслює в сигнали управління радіотрубкою, встановленої усередині інтерфейсу. При надходженні виклику АТС інтерфейс формує викличний сигнал. У мінімальній комплектації АБ являє собою радіотелефонну трубку. У цьому випадку існує можливість приймати й передавати тільки мовну інформацію. Якщо необхідно до такого РП підключити факс, модем або міні-АТС, то АБ має бути доповнений емулятором телефонної лінії. Емулятор телефонної лінії дозволяє «вийняти» з трубки радіотелефону телефонну лінію й підключити до цієї лінії звичайний провідний телефон, факс, модем, міні-АТС тощо. Емулятор телефонної лінії являє собою спеціальний контролер, що вбудовується в слухавку радіотелефону й виконує наведені нижче функції.

По-перше, він трансформує чотирипроводову лінію трубки радіо-телефону (два проводи у динаміка та два проводи у мікрофона трубки) у двопроводову лінію, як у звичайному телефоні. По-друге, він виробляє необхідні для нормальної роботи провідного телефону робочі напруги 60–120 В (у трубці радіотелефону напруга не перевищує 3-5 В). По-третє, викличний дзвінок трубки він перетворить на стандартний сигнал виклику для провідного телефону. І по-четверте, він сприймає керувальні сигнали провідного телефону (наприклад, набір номера) і перетворить їх на внутрішні сигнали трубки (наприклад, імітуючи натискання клавіш).

Крім того, якщо сам радіотелефон має функцію інтерком (внутрішній зв'язок між базою й трубкою), то емулятор, як правило, теж підтримує цю функцію, тобто дозволяє зв'язатися з телефону, підключеного до емулятора, з базою радіотелефону.

Технічні характеристики

РП може будуватися з використанням практично будь-якого радіотелефону [10]. Це можуть бути безпроводові телефони діапазону 900 МГц, наприклад LG 9120, LG 9130, Samsung C500, Panasonic 9080 тощо. Існують також телефони розширеного радіуса дії, наприклад Sanyo KXT-928, Senao 258, Komtel 888R. Про можливість офіційного застосування таких апаратів необхідно запросити місцевий радіочастотний центр.

Технічні характеристики телефонного РП RTS-10.900 на базі радіотелефону LG-9120

Технічні характеристики телефонного РП RTS-10.300 на базі радіотелефону Komtel 888R

2. Принцип роботи, основні параметри IP-телефонів

IP-телефонія є однією з домінуючих областей у сучасному розвитку технологій телекомунікацій. Вона поєднує в собі переваги телефонії й Інтернету та надає користувачам широкий спектр можливостей з передачі даних – чи це стосується тексту електронної пошти, голосових повідомлень чи відео зоб-раження. Існують такі варіанти передачі даних через IP-мережу: комп'ютер – комп'ютер, телефон – телефон, комп'ютер – телефон, WEB – телефон. Кожний з перерахованих вище способів має свої переваги та недоліки.

Апаратний IP-телефон – це самостійний пристрій, що не вимагає підключення до телефонної лінії і дозволяє користуватися послугами IP-мережі для здійснення міжміських і міжнародних переговорів, наприклад через Інтернет-канали. IP-телефону привласнюється власний телефонний номер, на який може зателефонувати будь-який абонент IP-мережі. На відміну від звичного варіанта доступу до послуг, коли абонент повинен спочатку зателефонувати за міським телефоном доступу до провайдера IP-мережі, набрати свій PIN-код і тільки після цього набрати необхідний телефонний номер, IP-телефон використовується як класичний телефон. Абонент просто знімає трубку й набирає необхідний номер.

IP-телефон призначений як для приватного користування, так і для встановлення в офісах. В останньому випадку, при використанні декількох апаратів з'являється можливість організувати офісний або корпоративний зв'язок без використання класичної телефонії. При цьому не має значення територіальне розміщення апаратів – організація зв'язку буде однаково простою як у випадку, якщо вони розташовані на сусідніх столах, так і при встановленні їх у протилежних точках земної кулі. Для підключення IP-телефону необхідна тільки наявність підключення до IP-мережі.

Структурна схема IP-телефону наведена на рис. 3.

IP-телефон містить такі компоненти:

· інтерфейс користувача (User Interface);

· мовний інтерфейс (Voice Interface);

· мережний інтерфейс (Network Interface);

· блок процесора (Processor Core);

· єднальну логіку (associated logic).

Інтерфейс користувача забезпечує реалізацію традиційних функцій телефону. Як мінімум, це клавіатура для набору номера (кнопки 0-9, *, #) і звуковий індикатор для сигналізації про вхідні виклики користувача. На складніших ТА використовуються додаткові клавіші, що забезпечують повторний набір номера, зберігання номерів, переадресацію, конференц-зв’язок тощо. Зазвичай використовується дисплей для відображення підказки користувачу номера, що набирається, інформації про вхідні виклики тощо. У деяких моделях телефон обладнаний послідовним інтерфейсом для підключення пристроїв типу PDA (персональний цифровий помічник), що дозволяє забезпечувати синхронізацію телефонної інформації, полегшує автоматичний набір номера тощо.

Мовний інтерфейс забезпечує перетворення аналогового голосового сигналу на цифровий. Мовні сигнали від мікрофона дискретизуются з частотою 8 кГц, що створює після кодера з імпульсно-кодовою модуляцією цифровий потік даних на процесор зі швидкістю 64 кбіт/с. Зворотний процес дозволяє перетворити потік даних 64 кбіт/с через декодер ІКМ на аналоговий мовний сигнал, що передається в телефонний капсуль або гучномовець.

Рисунок 3 – Структурна схема IP-телефону

Мережний інтерфейс забезпечує передачу і прийом мовних пакетів від телефону в локальну обчислювальну мережу найчастіше з інтерфейсом l0Base або 100Base Ethernet. IP-телефон може мати другий порт RJ-45 Ethernet для підключення персонального комп'ютера, щоб спільно використовувати одне підключення до настінної розетки.

Блок процесора здійснює обробку голосової інформації, обробку сигналізації, обробку протоколу і функції програмного управління всією схемою телефону. Він складається із цифрового сигнального процесора (DSP) для виконання функцій обробки голосу й пристрою мікроконтролера (MCU) для виконання інших функцій управління. Для забезпечення гарантованого зберігання ПЗ в телефоні використовується флеш-пам’ять.

Настроювання IP-телефону може виконуватися самим абонентом відповідно до інструкції. Абонентові видаються авторизаційні дані (ім'я, PIN-код) і виділяється унікальний телефонний номер для дзвінків з іншого IP-телефону.

Переваги використання апаратних IP-телефонів:

– простота й економія технічних ресурсів під час організації корпоративної або приватної мережі зв'язку, оскільки не використовується класична телефонія;

– прискорення процесу додзвону – виключаються дзвінок на телефон доступу до мережі IP-телефонії і набір PIN-коду;

– мобільність – IP-телефон може бути швидко переміщений у будь-яке інше місце з мінімальним перенастроюванням або взагалі без нього;

– можливість прямих дзвінків на інший IP-телефон;

– для операторів – економія технічних ресурсів, тому що не використо-вуються лінії зв'язку.

Слід зазначити, що крім апаратної існують і програмні реалізації IP-телефонів. У цьому випадку персональний комп'ютер, обладнаний телефонною гарнітурою або мікрофоном і колонками, перетворюється на багатофункціональний комунікаційний центр. Користувач персонального комп'ютера, крім доступу до звичайного телефонного сервісу, одержує масу інших можливостей, що підвищують продуктивність його роботи. Так, завдяки наявності стандартного телефонного прикладного програмного інтерфейсу (TAPI) до інших програм, можна автоматично одержувати інформацію про абонента, що телефонує (виймається з бази даних за його ідентифікатором), а також використовувати зручні інтерфейси для контролю за телефонними викликами та роботи з поштою.