Радіотелефон стільникового зв'язку.

Коротка історична довідка.

ТЕЛЕФОН, електронний пристрій, що перетворює звуки людської мови в електричні сигнали і навпаки. Такі сигнали передаються через комутаційні пристрої по повітряних, кабельних і радіорелейних лініях зв'язку між абонентськими телефонними апаратами.

Винахід телефону є результатом праці багатьох людей і його авторство не можна приписати одній конкретній особі (як і у випадку з, наприклад, фотографією чи кінематографом).

14 лютого 1876 А.Белл подав патентну заявку на винахід телефону, назвавши його «удосконаленням телеграфії». Того ж дня трьома годинами пізніше Е.Грей подав заявку з повідомленням про те, що працює над тим же принципом. Патентне бюро США видало патент Белу 7 березня 1876.

Перший практичний телефон з'явився в 1877.

Трубка Бела служила по черзі і для передачі і для прийому звуку. Вона не мала дзвінка, а виклик абонента відбувавався через трубку за допомогою свистка. Дальність дії такого приладу не перевищувала 500 метрів. На першість у винаході телефону, окрім Бела, претендувало близько трьох десятків вчених, серед яких були МакДоноут, Едісон, Грей, Долбір, Блейк, Ірвін і Фелькер. Це призвело до виникнення низки судових процесів в США, які лише підтвердили колективність винаходу, визнавши за різнимивинахідниками першість за окремими пунктами.

B 1877 році винахідник Ваден використав для виклику абоненту телеграфний ключ, який замикав коло дзвінка. Того ж року німецька компанія «Сіменс і Гальске» почала виготовляти телефонні аппарати з двома телефонними трубками — одна для прийому, інша — для передачі мови.

Томас Едісон винайшов вугільний мікрофон, який майже без змін пропрацював до 1980 року.

Історія подальшого розвитку телефону включає винахід електричного мікрофона, який прийшов на заміну вугільному, гучномовний зв'язок, тоновий набір, цифрове стискання звуку, нові телекомунікаційні технології (IP телефонію, ISDN, DSL, стільниковий зв'язок, DECT).

Самі розгалужені телефонні мережі створені в США (більше 145 млн. телефонних ліній) і Японії (більше 56 млн. телефонних ліній). За даними Федеральної комісії зв'язку США, домашніми телефонами забезпечено понад 93% населення Сполучених Штатів.

Телефонний апарат

Пристрій.

Звичайний телефонний апарат складається з двох частин: корпусу і телефонної трубки. У телефонній трубці є два мініатюрні елементи: передавальний (мікрофон) і приймальний (гучномовець). Корпус більшості таких апаратів забезпечений перемикачем важеля і дисковим або кнопковим номеронабирачем, а також внутрішньою електросхемою виклику і двопровідним шнуром для підключення до абонентської телефонної лінії. У деяких моделях номеронабирач змонтований на телефонній трубці. У старих телефонних апаратах електромеханічного типу налічувалося до 500 деталей, а в нових, виконаних за напівпровідниковою електронною технологією, число вузлів не перевищує десяти.

Застосовуються два основні типи мікрофонів – вугільний і електретний; електретний значно менше вугільного. Дія вугільного мікрофону заснована на зміні електричного опору вугільного порошку, на який впливає чутлива до звуку мембрана. У електретному мікрофоні звукові коливання змінюють ємкість конденсатора, однією з пластин якого є чутлива мембрана. Вихідний електричний сигнал мікрофонів обох типів є аналоговим (в протилежність дискретному – цифровому), тобто він пропорційний змінній гучності звуку. Електретний мікрофон дає чистіший звук (з нижчим рівнем шуму) і менш чутливий до струсів.

Мініатюрний приймальний елемент (динамічний гучномовець з рухомою котушкою) влаштований так само, як і могутніші гучномовці радіоприймачів і аудіоапаратури: його вібруюча мембрана перетворить зміни електричного сигналу в звукові коливання повітря.

Передавальний і приймальний елементи телефонної трубки мають по два вихідних мідних дроти. Вони приєднані до чотирьох внутрішніх мідних жил спірального шнура, що сполучає телефонну трубку з корпусом телефонного апарату. Окремий двопровідною шнур, званий телефонним мережевим, йде від корпусу телефонного апарату до телефонної розетки або до настінної розподільної коробки. Тут він приєднується до двопровідної абонентської лінії, яка часто називається скрученою парою, оскільки її забезпечені ізоляцією мідні дроти скручуються разом для зменшення перешкод, обумовлених індукцією. Скручена пара – це ланка, що зв'язує телефонний апарат абонента з телефонною мережею. У установах, готелях, лікарнях телефонний апарат часто підключається до телефонної мережі через офісну телефонну станцію, до якої з боку АТС підведена багатоканальна сполучна лінія. <>

Робота телефонного апарату.

Кожна абонентська телефонна лінія, що йде до автоматичної телефонної станції, несе інформацію про стан перемикача важеля свого апарату (знята чи ні телефонна трубка). Залежно від ситуації АТС відповідає абонентові сигналом «зайнято» (частими гудками) або посилає абонентові, що викликається, сигнал виклику дзвінком.

Щоб провести виклик, абонент повинен зняти трубку з перемикача важеля. Безперервний гудок (тональний сигнал готовності) говорить про те, що між телефонним апаратом і АТС встановлено з'єднання – замкнута двопровідна лінія з робочою напругою 48 В постійного струму. Відсутність сигналу готовності указує на наявність несправності. Почувши сигнал готовності, абонент може набрати номер потрібного телефону.

Перший дисковий номеронабирач з'явився близько 1896, а апарати з кнопковим набором промисловість почала випускати в 1963. Деякі телефони з кнопковим набором дають імпульси, як і дискові, але поширеніші апарати з технічно зручнішим тональним кнопковим набором. Дискові і імпульсні кнопкові номеронабирачі необхідні в тих випадках, коли АТС не модернізована для тонального набору.

Тональні кнопкові номеронабирачі мають цифрові кнопки від 1 до 9 і 0, а також кнопки «зірочка» (*) і «фунт» (#) для звернення до особливих видів обслуговування в цифрових АТС. У тих випадках, коли прийнятий метод т.з. двотональній багаточастотній сигналізації, при натисненні кожної кнопки виробляється унікальна пара електронних тонів, вибраних з двох взаємовиключних груп по чотири частоти в кожній.

У деяких телефонних апаратах передбачаються додаткові кнопки, що програмуються: 1) на виключення мікрофону (щоб, наприклад, відкашлятися або сказати щось іншій особі в приміщенні), 2) на автоматичне повторення набору останнього номера, що викликався, 3) на переклад виклику в режим очікування при користуванні іншою лінією, 4) на автоматичний набір номерів, що часто викликаються, і 5) на автоматичний набір термінових викликів (поліції, пожежної служби, швидкій допомозі і так далі).

На підприємствах і в установах ручну телефонну станцію, тобто мініатюрний комутатор (з числом додаткових номерів до 100) зазвичай обслуговує секретар або працівник служби безпеці. Такі ручні телефонні станції забезпечуються телефонною трубкою, лежачою збоку на пульті, і додатковими сполучними гніздами для автовідповідача, факсу, навушників, комп'ютерного модему, пристрою світлової або звукової сигналізації. При користуванні яким-небудь з телефонів з додатковим номером горить відповідна кнопка на пульті станції.

Радіотелефони

«Домашній» радіотелефон.

У телефонну трубку такого «бесшнурового» телефону вбудований мініатюрний батарейний приймач, що працює на тій же хвилі, що і інший приймач, який знаходиться в корпусі телефонного апарату, підключеного до мережі електроживлення і до телефонної мережі. У корпусі телефонного апарату є дзвінок виклику і зарядний пристрій для акумулятора живлення приймача.

Приймач телефонної трубки може працювати на відстанях, небагато чим менших 1 км., а в деяких моделях – до 3,5 км. Ємкість акумулятора, що живить його, достатня для розмови протягом 45 хв і протягом 6 год забезпечує готовність телефону із знятою трубкою. Коли трубка покладена, її акумулятор автоматично зарядив.

Основна перевага домашнього радіотелефону – можливість вільного переміщення абонента в радіусі дії приймача. Головний недолік – незахищеність (більшості моделей) від несанкціонованого підключення до телефону сторонніх осіб.

Мобільний телефон

Мобільний телефон — переносний засіб зв'язку, призначений переважно для голосового спілкування.

Зазвичай технологічну основу мобільного зв'язку складає радіозв'язок. <>

В даний час стільниковий зв'язок найпоширеніший зі всіх видів мобільного зв'язку, тому часто мобільним телефоном називають стільниковий телефон, хоча мобільними телефонами крім стільникових є також супутникові телефони, радіотелефони і апарати магістрального зв'язку.

Історія мобільного зв'язку

1957 г — інженер Л. І. Купріяновіч з Москви створив і публічно продемонстрував перший досвідчений ношений мобільний телефон ЛК-1 вагою 3 кг, радіусом дії 20-30 км. і часом роботи без зміни батарей 20-30 годин і базову станцію до нього.

1958 р. — Л. І. Купріяновіч створює дослідні зразки компактних мобільних телефонів вагою всього 500 г і розмірами з цигаркову коробку.

1958 р. — в СРСР почато створення цивільного (відомчого) сервісу автомобільних телефонів «Алтай».

1963 р. — почата дослідна експлуатація сервісу автомобільних телефонів «Алтай» в м. Москва.

1966 р. — Болгарія демонструє на виставці Інтероргтехніка-66 промисловий комплект мобільного зв'язку, що складається з мобільних телефонів РАТ-0,5 і АТРТ-0,5 і базовій станції РАТЦ-10, розрахований на одночасну роботу 6 мобільних телефонів.

6 березня 1983 — Компанія Motorola випустила перший в світі комерційний портативний стільниковий телефон. Апарат DYNATAC 8000X, на який було витрачено більше $100 млн, розроблявся 15 років. Телефон важив 794 грами і мав розміри 33 x 4,4 x 8,9 див. Заряду акумуляторів вистачало на 8 годин роботи в режимі очікування або на одну годину в режимі розмови. Уроздріб телефон коштував 3995 доларів США.

У 1984 році користувачів мобільного зв'язку було близько 300 тисяч чоловік, в 2003 вже більш ніж 1,2 млрд.

Види мобільних телефонів

Мобільний телефон класичний або моноблок. Зовні нагадує звичайну телефонну трубку і не має ніяких рухомих частин.

Мобільний телефон з фліпом.

Фліп - це відкидна кришка телефону, яка закриває клавіатуру. Зазвичай на цій кришці розташовують мікрофон, що дозволяє телефону мати зручну відстань між мікрофоном і динаміком, навіть при невеликому розмірі телефону. Був період, коли телефони даного технічного стандарту були дуже популярні. В даний час мобільні телефони з фліпом майже не випускаються. Це відбулося із-за розповсюдження телефонів у форм-факторі "розкладачка" і як наслідок падіння цін на телефони з фліпом і попиту.

"Розкладушка" ("книжка", "жабка") - мобільний телефон, що має складаний корпус, що складається з двох частин і блокнот, що нагадує, або пудреницю. Зазвичай на верхній кришці знаходиться дисплей і динамік, а в нижній частині - клавіатура і мікрофон. Крім внутрішнього (основного) дисплея, телефон в даному форм-факторі часто має і зовнішній дисплей, доступний в складеному стані. Зазвичай розкладачки розкриваються на кут менше 180 градусів, але існують і моделі цього форм-фактора, що розкладаються на 180 градусів.

Мобільний телефон Слайдер - складається з двох частин, що зрушуються один щодо одного. Псевдорозкладушка - зовні дуже схожа на "розкладушку", але екран знаходиться в нижній її частині, а на відкидній кришці тільки динамік. На відміну від фліпа, верхня кришка такого форм-фактора закриває і дисплей. Часто у верхній кришці залишають отвір або роблять частину кришки (а іноді і всю) прозорою, щоб можна було бачити дисплей в закритому стані.

Мобільний телефон Ротатор - це телефон з поворотним механізмом.

Мобільний телефон Dual-hinge -телефон, корпус якого може бути як горизонтальною, так і вертикальною "розкладушкою". Застосовується в коммуникаторах: вертикальне відкриття дає доступ до телефонних функцій, а горизонтальне - до великого екрану і повноцінної алфавітної клавіатури.

Стаціонарний мобільний телефон - практично аналогічний звичайному дротяному телефону. Використовується замість звичайного телефону там, де його проведення неможливе або недоцільно. Примітно, що такі апарати не є мобільними телефонами, хоча є стільниковими.

Мобільний телефон аналог стаціонарного - це телефон, призначений для установки в автомобіль і зазвичай оптимізований для зручної роботи в автомобілі. Живлення походить від автомобільного аккумулятора.

Існує ще один варіант ділення мобільних телефонів. Мобільні телефони із зовнішньою антеною і мобільні телефони з вбудованою антеною.

Гучномовні телефонні апарати.

Абонент включає ручним вимикачем могутнішу систему мікрофону з гучномовцем для двостороннього телефонного зв'язку, коли в переговорах необхідно брати участь одночасно декільком особам, що знаходяться в приміщенні. Такий пристрій виконується, як правило, у вигляді окремої або вбудовуваної приставки до корпусу звичайного шнурового телефонного апарату. Для його роботи потрібно, щоб телефонна трубка лежала на перемикачі важеля апарату.

Відеотелефонні апарати.

У відеотелефоні передача мові доповнюється передачею зображення. Телевізійна камера одного відеотелефону формує сигнал зображення абонента, що бере участь в сеансі зв'язку, і його зображення висвічується на невеликому телевізійному екрані (75–100 мм по діагоналі, на рідких кристалах) іншого відеотелефону. Відеозображення, передаване одночасно з мовним сигналом по звичайних телефонних лініях, виявляється менш якісним, чим зображення широкомовного телебачення. Річ у тому, що дуже мала ширина частотної смуги одного телефонного каналу: для передачі якісного зображення потрібно близько 1400 мовних каналів.

Нерухомі відеозображення можуть передаватися з набагато більшою чіткістю, але для повного формування одного кадру потрібний помітний час, приблизно 2–3 з (для передачі рухомого зображення потрібна швидкість передачі не менше 10 кадрів в секунду). Такі телефони досить дорогі, проте для деяких організацій це прийнятно, коли по телефону обговорюються копії креслень, рентгенограми, моделі виробів, нерухоме майно і так далі

Цифрові телефони

Значна частина телефонів, використовуваних в системах зв'язку, є аналоговими пристроями: вони передають і приймають безперервно змінний електричний сигнал, відповідний плавно змінним звуковим частотам мови. Аналогова електрична передача – природне продовження людського мовного спілкування, яке теж є аналоговим процесом, заснованим на збудженні і сприйнятті коливань із звуковими частотами. Проте у аналогової передачі є свої недоліки, які особливо істотні, коли один кабель служить загальною ланкою для великого числа розмовних трактів. Крім того, утруднена аналогова передача цифрових сигналів комп'ютера – їх доводиться перетворювати в квазімовні сигнали.

По цих причинах все ширше починають застосовуватися цифрові телефонні мережі. Цифровий телефон підключається до цифрової телефонної лінії (див. нижчий за Лінію передачі). Мовні ж телефонні апарати, які можна було б підключати безпосередньо до волоконно-оптичної лінії, не випускаються промисловістю, хоча деякі персональні комп'ютери можуть мати волоконно-оптичні порти для локальних обчислювальних мереж (ЛОМ). Офісні цифрові телефонні станції можуть допускати використання в установі аналогових ліній, але цифрові телефони і в цьому випадку слід підключати тільки до цифрових ліній.

У цифровому телефонному апараті мікросхема перетворить аналоговий мовний сигнал, що виробляється електретним мікрофоном в частотній смузі шириною 4000 Гц, в цифровий сигнал 64 Кбіт/с для передачі по цифровому мовному каналу. Таким чином, аналоговий електричний сигнал з інтенсивністю, що безперервно змінюється, замінюється послідовністю кодованих двійкових чисел (бітів).

Хоча для цифрового телефону підходить тільки цифрова телефонна лінія, він може бути сполучений з аналоговим телефоном, підключеним до мережі. Цифрові лінії стикуются з аналоговими на АТС, де здійснюється перетворення цифрових сигналів в аналогових і навпаки.

Факс і телефонна мережа

За допомогою факсу (факсимільного апарату) по телефонній мережі передаються і приймаються зображення документів, рукописних і друкарських текстів, графіків, карт, креслень, фотографій і ін. Скануючий пристрій факсу прочитує витікаючий матеріал і перетворить аналогове зображення в цифровий код. Вбудований модем (див. нижче Модем і телефонна мережа) перетворить цифровий сигнал в аналоговий, відповідний стандарту місцевої телефонної мережі. Модем перетворить також вхідні сигнали від інших факсів в цифровий сигнал для друкуючого пристрою.

типи факсів

Звичайно, поступово факси витісняються багатофункціональними пристроями копир-принтер-сканер-факс, а сам факсимільний зв'язок витісняється пересилкою документів за допомогою e-mail.

- факси на термобумазі

Дуже широко поширені. Представники цього класу складають більше половини всієї наявної в експлуатації кількості факсимільних апаратів. Принцип дії - за допомогою термолінійки зображення випалюється на спеціальному термочутливому папері. Велика кількість моделей, відповідно, безліч варіантів різних функцій.

Переваги: проста конструкція , отже, надійна і дешева.

Недоліки: низька якість зображення і поганий зовнішній вигляд документів на термобумазі. Собівартість експлуатації, як правило, вище, ніж у інших типів.

- факси на звичайному папері

Вони, у свою чергу, діляться на три різновиди:

-- струменеві факси

Фактично гібрид факсу і струменевого принтера. Відповідно, ті ж недоліки. Головна перевага струменевого принтера - можливість кольорового друку при низькій ціні пристрою - тут відсутній, та і не потрібний.

-- лазерні факси

Лазерний факс на звичайному папері - солідний і з технічної точки зору найдосконаліший виріб в порівнянні з рештою факсів. Є гібридом факсу і лазерного принтера. Картріджи, як правило, ті ж самі, що в принтерах і цифрових копіювальних апаратах. Відповідно, так само заправляються.

-- факси з термопереносом

Тут використовується принцип, який не знайшов широкого застосування в копіювальній техніці і принтерах. Витратним матеріалом є так звана термоплівка. Вона міститься в рулоні, який в процесі роботи перемотується з однієї котушки на іншу. На одній стороні плівки нанесено термочутливе фарбувальне покриття. За допомогою термолінійки, аналогічної тим що застосовуються у факсах на термобумазі, фарба розігрівається і переходить на папір. Після закінчення плівки в рулоні, її, як правило, можна перемотати і використовувати повторно без особливого збитку для якості.

Модем і телефонна мережа

Модем (модулятор-демодулятор) необхідний для підключення портативного або настільного комп'ютера через ЛЗ до інших комп'ютерів, а через телефонну мережу загального користування (по запрограмованих номерах виклику) – до різних комп'ютерних мереж, таких, як системи електронної пошти. Модем перетворить цифровий сигнал факсу або персонального комп'ютера в аналоговий сигнал, сумісний з системами передачі і комутації аналогової місцевої іцифрової міжміської телефонної мережі. Модем приймає також вхідні аналогові сигнали і перетворить їх в цифрових, сумісних з підключеним до нього факсом або комп'ютером.

У факсах зазвичай передбачається вбудований модем, але для багатьох персональнихкомп'ютерів потрібні окремі модеми. В даний час випускаються модеми розміром не більш кредитної картки, вбудовувані в устаткування або такі, що вставляються в гніздо (для змінної плати) портативного факсу або ноутбука.

Лінії передачі

Сигнали, що виробляються абонентською апаратурою, передаються по дротяній, радіорелейній або волоконно-оптичній лінії на найближчу АТС. Всі АТС, через які встановлюється з'єднання з іншим абонентом, зв'язані між собою сполучними лініями передачі з великим числом каналів.

Дротяні лінії.

Місцева мережа починається з двопровідних абонентських ліній, обслуговуваних АТС. Число таких ліній може складати 80 000 і більш. У районі з високою щільністю населення на АТС може бути декілька блоків комутації абонентських ліній. Для виклику абонента, що обслуговується іншим комутаційним блоком, потрібний вільний канал в багатоканальному кабелі, званому сполучною лінією (внутри- або міжстанційною).

Телефонні лінії, якими обладналися майже всі житлові будинки, виконуються з мідного дроту з пластмасовою ізоляцією. Джерелом електроживлення абонентських ліній служить центральна акумуляторна батарея АТС з напругою 48 В постійного струму, що безперервно заряджає випрямлячем мережевого струму. При тимчасовому відключенні мережевої напруги батарея може протягом 3 ч забезпечувати нормальну роботу АТС. Передбачається резервний електрогенератор для заряджання батареї в аварійному режимі.

У найсучасніших системах абонентських ліній до 96 сусідніх скручених пар об'єднуються в телефонній підстанції. Підстанція перетворить аналогові сигнали абонентських скручених пар в цифрові, які об'єднуються методом мультиплексування з временнм ущільненням, завдяки чому знижується вартість лінійного будівництва. (У аналогових міжстанційних сполучних лініях застосовується метод мультиплексування з частотним ущільненням.) На АТС проводиться демультиплексування сигналів для адресації на ті або інші контакти блоку комутації абонентських ліній. Електричний мовний сигнал поступово ослабляється («затухає») в процесі проходження розмовного тракту і тому вимагає посилення в критичних крапках тракту. Аналоговий проміжний підсилювач підсилює не тільки корисний мовний сигнал, але і шум, що наклався на нього. Тому в цифрових лініях зв'язку, особливо міжміських, застосовується т.з. регенератор. Він не просто підсилює сигнал, що має вид послідовності декілька спотворених із-за пройденої відстані цифрових імпульсів, а відновлює їх первинну прямокутну форму, усуваючи шумові спотворення. Він відновлює також тимчасові інтервали між імпульсами, так що до наступного регенератора сигнал посилається вже без спотворень.

Радіорелейні лінії.

Радіорелейна лінія є ланцюжком ретрансляторів для радіохвиль СВЧ-диапазона. Ретранслятори встановлюються на високих баштах на відстанях 50–70 км. По радіорелейній лінії можуть передаватися як аналогові, так і цифрові сигнали. Атмосферні і промислові перешкоди не роблять значного впливу на радіорелейний зв'язок.

Проміжним пунктом радіорелейної лінії може служити геостаціонарний штучний супутник Землі. Оскільки відстань до нього складає близько 35 000 км., при двосторонніх переговорах виникає помітна затримка. В даний час супутниковий зв'язок використовується в основному для телевізійного віщання і односторонньої передачі даних. У деяких районах без кабельної телефонної мережі, наприклад на Алясці, є компактні цифрові системи супутникового зв'язку, обслуговуючі невеликі селища з сотнею телефонних апаратів.

Волоконно-оптичні лінії.

У 1980-х роках з'явилася нова телефонна підстанція, що сполучається з АТС оптичним кабелем. У ній по двох парах (одна – резервна) скляних оптичних волокон завтовшки з волосся передається до 96 одночасних двосторонніх переговорів. Додаткова електронна апаратура підвищує ємкість такої підстанції до 768 каналів одночасного цифрового телефонного зв'язку.

Оптичний кабель містить від 2 до 12 скляних оптичних волокон в плоскому форматі і 144 – в джгутовому. Кожне волокно має на одному кінці джерело світла, а на іншому – фотоприймач. Джерелом світла зазвичай служить напівпровідниковий лазер або мініатюрний світлодіод. Використовується світло інфрачервоної частини спектру. Лазер перетворить цифрові електричні сигнали в послідовність імпульсів інфрачервоного світла із швидкістю проходження від 45 млн. до 3,5 млрд. бит/с. Фотоприймач знову перетворить послідовність світлових імпульсів в цифровий електричний сигнал.

У оптичних регенераторах процес регенерації декілька ускладнюється необхідністю перетворення оптичних сигналів в електричних і назад. Оптичні регенератори особливо важливі для міжконтинентальних підводних оптичних кабелів, що прокладаються по дну океану. Щонайдовший такий кабель (25 000 км.) був прокладений в середині 1990-х років через Тихий океан. Для оптичних підводних кабелів потрібно менше регенераторів (вбудовуваних безпосередньо в кабель до його прокладки), чим цього вимагали раніше коаксіальні кабелі.

Підводний оптичний кабель зазвичай є мідною трубою, покритою зовні шаром поліетиленової ізоляції. Труба заповнена еластомером, відокремленим від її стінок оболонкою із сталевих проволікав. По осі кабелю проходить сталевий дріт, а навколо неї в еластомер вправлено шість скляних оптичних волокон зв'язку. Два з них є резервними на випадок виходу з ладу будь-якої іншої пари. Мідна труба, напресована на плетену дротяну оболонку, забезпечує герметизацію і служить одним з провідників ланцюга електроживлення для всієї електроніки кабелю. Оптичний кабель не сприймає електричних перешкод.

Такий кабель вважається «супермагістраллю» систем зв'язку, оскільки володіє дуже великою інформаційною пропускною спроможністю. Якщо для кабелю з мідними провідниками максимальна швидкість передачі цифрових даних складає близько 1,5 Мбіт/с і необхідна регенерація сигналу через кожних 3 км., то оптичний кабель здатний передавати інформацію із швидкістю 3,4 Гбіт/с при відстані між регенераторами, що досягає 70 км. У перерахунку на телефонні лінії дуплексного (двосторонньою) зв'язку частота 1,5 Мбіт/с відповідає 24 мовним каналам, а частота 3,4 Гбіт/с – 48 384 цифровим мовним каналам.

Застосування волоконної оптики в абонентських лініях може дати абонентові еквівалент декількох високоякісних двосторонніх відеосигналів, а також комп'ютерних послуг в діалоговому режимі і факсимільної передачі.

Коротка історична довідка.

ТЕЛЕФОН, електронний пристрій, що перетворює звуки людської мови в електричні сигнали і навпаки. Такі сигнали передаються через комутаційні пристрої по повітряних, кабельних і радіорелейних лініях зв'язку між абонентськими телефонними апаратами.

Винахід телефону є результатом праці багатьох людей і його авторство не можна приписати одній конкретній особі (як і у випадку з, наприклад, фотографією чи кінематографом).

14 лютого 1876 А.Белл подав патентну заявку на винахід телефону, назвавши його «удосконаленням телеграфії». Того ж дня трьома годинами пізніше Е.Грей подав заявку з повідомленням про те, що працює над тим же принципом. Патентне бюро США видало патент Белу 7 березня 1876.

Перший практичний телефон з'явився в 1877.

Трубка Бела служила по черзі і для передачі і для прийому звуку. Вона не мала дзвінка, а виклик абонента відбувавався через трубку за допомогою свистка. Дальність дії такого приладу не перевищувала 500 метрів. На першість у винаході телефону, окрім Бела, претендувало близько трьох десятків вчених, серед яких були МакДоноут, Едісон, Грей, Долбір, Блейк, Ірвін і Фелькер. Це призвело до виникнення низки судових процесів в США, які лише підтвердили колективність винаходу, визнавши за різнимивинахідниками першість за окремими пунктами.

B 1877 році винахідник Ваден використав для виклику абоненту телеграфний ключ, який замикав коло дзвінка. Того ж року німецька компанія «Сіменс і Гальске» почала виготовляти телефонні аппарати з двома телефонними трубками — одна для прийому, інша — для передачі мови.

Томас Едісон винайшов вугільний мікрофон, який майже без змін пропрацював до 1980 року.

Історія подальшого розвитку телефону включає винахід електричного мікрофона, який прийшов на заміну вугільному, гучномовний зв'язок, тоновий набір, цифрове стискання звуку, нові телекомунікаційні технології (IP телефонію, ISDN, DSL, стільниковий зв'язок, DECT).

Самі розгалужені телефонні мережі створені в США (більше 145 млн. телефонних ліній) і Японії (більше 56 млн. телефонних ліній). За даними Федеральної комісії зв'язку США, домашніми телефонами забезпечено понад 93% населення Сполучених Штатів.

Телефонний апарат

Пристрій.

Звичайний телефонний апарат складається з двох частин: корпусу і телефонної трубки. У телефонній трубці є два мініатюрні елементи: передавальний (мікрофон) і приймальний (гучномовець). Корпус більшості таких апаратів забезпечений перемикачем важеля і дисковим або кнопковим номеронабирачем, а також внутрішньою електросхемою виклику і двопровідним шнуром для підключення до абонентської телефонної лінії. У деяких моделях номеронабирач змонтований на телефонній трубці. У старих телефонних апаратах електромеханічного типу налічувалося до 500 деталей, а в нових, виконаних за напівпровідниковою електронною технологією, число вузлів не перевищує десяти.

Застосовуються два основні типи мікрофонів – вугільний і електретний; електретний значно менше вугільного. Дія вугільного мікрофону заснована на зміні електричного опору вугільного порошку, на який впливає чутлива до звуку мембрана. У електретному мікрофоні звукові коливання змінюють ємкість конденсатора, однією з пластин якого є чутлива мембрана. Вихідний електричний сигнал мікрофонів обох типів є аналоговим (в протилежність дискретному – цифровому), тобто він пропорційний змінній гучності звуку. Електретний мікрофон дає чистіший звук (з нижчим рівнем шуму) і менш чутливий до струсів.

Мініатюрний приймальний елемент (динамічний гучномовець з рухомою котушкою) влаштований так само, як і могутніші гучномовці радіоприймачів і аудіоапаратури: його вібруюча мембрана перетворить зміни електричного сигналу в звукові коливання повітря.

Передавальний і приймальний елементи телефонної трубки мають по два вихідних мідних дроти. Вони приєднані до чотирьох внутрішніх мідних жил спірального шнура, що сполучає телефонну трубку з корпусом телефонного апарату. Окремий двопровідною шнур, званий телефонним мережевим, йде від корпусу телефонного апарату до телефонної розетки або до настінної розподільної коробки. Тут він приєднується до двопровідної абонентської лінії, яка часто називається скрученою парою, оскільки її забезпечені ізоляцією мідні дроти скручуються разом для зменшення перешкод, обумовлених індукцією. Скручена пара – це ланка, що зв'язує телефонний апарат абонента з телефонною мережею. У установах, готелях, лікарнях телефонний апарат часто підключається до телефонної мережі через офісну телефонну станцію, до якої з боку АТС підведена багатоканальна сполучна лінія. <>

Робота телефонного апарату.

Кожна абонентська телефонна лінія, що йде до автоматичної телефонної станції, несе інформацію про стан перемикача важеля свого апарату (знята чи ні телефонна трубка). Залежно від ситуації АТС відповідає абонентові сигналом «зайнято» (частими гудками) або посилає абонентові, що викликається, сигнал виклику дзвінком.

Щоб провести виклик, абонент повинен зняти трубку з перемикача важеля. Безперервний гудок (тональний сигнал готовності) говорить про те, що між телефонним апаратом і АТС встановлено з'єднання – замкнута двопровідна лінія з робочою напругою 48 В постійного струму. Відсутність сигналу готовності указує на наявність несправності. Почувши сигнал готовності, абонент може набрати номер потрібного телефону.

Перший дисковий номеронабирач з'явився близько 1896, а апарати з кнопковим набором промисловість почала випускати в 1963. Деякі телефони з кнопковим набором дають імпульси, як і дискові, але поширеніші апарати з технічно зручнішим тональним кнопковим набором. Дискові і імпульсні кнопкові номеронабирачі необхідні в тих випадках, коли АТС не модернізована для тонального набору.

Тональні кнопкові номеронабирачі мають цифрові кнопки від 1 до 9 і 0, а також кнопки «зірочка» (*) і «фунт» (#) для звернення до особливих видів обслуговування в цифрових АТС. У тих випадках, коли прийнятий метод т.з. двотональній багаточастотній сигналізації, при натисненні кожної кнопки виробляється унікальна пара електронних тонів, вибраних з двох взаємовиключних груп по чотири частоти в кожній.

У деяких телефонних апаратах передбачаються додаткові кнопки, що програмуються: 1) на виключення мікрофону (щоб, наприклад, відкашлятися або сказати щось іншій особі в приміщенні), 2) на автоматичне повторення набору останнього номера, що викликався, 3) на переклад виклику в режим очікування при користуванні іншою лінією, 4) на автоматичний набір номерів, що часто викликаються, і 5) на автоматичний набір термінових викликів (поліції, пожежної служби, швидкій допомозі і так далі).

На підприємствах і в установах ручну телефонну станцію, тобто мініатюрний комутатор (з числом додаткових номерів до 100) зазвичай обслуговує секретар або працівник служби безпеці. Такі ручні телефонні станції забезпечуються телефонною трубкою, лежачою збоку на пульті, і додатковими сполучними гніздами для автовідповідача, факсу, навушників, комп'ютерного модему, пристрою світлової або звукової сигналізації. При користуванні яким-небудь з телефонів з додатковим номером горить відповідна кнопка на пульті станції.

Радіотелефони

«Домашній» радіотелефон.

У телефонну трубку такого «бесшнурового» телефону вбудований мініатюрний батарейний приймач, що працює на тій же хвилі, що і інший приймач, який знаходиться в корпусі телефонного апарату, підключеного до мережі електроживлення і до телефонної мережі. У корпусі телефонного апарату є дзвінок виклику і зарядний пристрій для акумулятора живлення приймача.

Приймач телефонної трубки може працювати на відстанях, небагато чим менших 1 км., а в деяких моделях – до 3,5 км. Ємкість акумулятора, що живить його, достатня для розмови протягом 45 хв і протягом 6 год забезпечує готовність телефону із знятою трубкою. Коли трубка покладена, її акумулятор автоматично зарядив.

Основна перевага домашнього радіотелефону – можливість вільного переміщення абонента в радіусі дії приймача. Головний недолік – незахищеність (більшості моделей) від несанкціонованого підключення до телефону сторонніх осіб.

Радіотелефон стільникового зв'язку.

З радіотелефоном стільникового зв'язку абонент може впродовж сеансу зв'язку переміщатися із зони дії (стільникового осередку) однієї антени в зону дії інший, потім третьою і так далі Така техніка, запропонована фірмою «Белл лэбораторис» в 1971, була введена в комерційну практику в 1983. Кожна з антен стільникового зв'язку може підтримувати одночасно сотні окремих двосторонніх телефонних переговорів (або передач по радіофаксу). Виклик займає одну з 666 частотних смуг антенного осередку і при переміщенні телефону автоматично перемикається на будь-яку вільну частотну смугу наступного осередку. При цьому частотна смуга попереднього осередку звільняється і може бути зайнята іншим абонентом.

Є три основні види радіотелефонів стільникового зв'язку:

1) мобільні, встановлювані в автомобілях і живлені від автомобільних акумуляторів,

2)переносні з окремою переносною батареєю живлення, які можна використовувати окремо або включати в гніздо електрозапальнички в автомобілі,

3) кишенькові (з вбудованою батареєю живлення).

Новий вигляд кишенькових телефонів стільникового зв'язку використовуватиметься в «мережах персонального зв'язку» (PCN). Си<