Двухпроводная линия связи

В двухпроводных цепях информация передаётся по двум, изолированным от земли, проводам. Вся передача в телефонных сетях связи осуществляется в основном по двум проводам (паре проводов). В этом случае сигнал распространяется в виде разности потенциалов между двумя проводами. Электрические токи, образованные разностью потоков сигналов, передаваемых по проводам в противоположных направлениях, называются токами проводимости. В противоположность этому наведённые на каждый провод пары шум или помеха распределяются поровну между ними и распространяются вдоль пары в одном направлении. Ток, протекающий в одном и том же направлении по обоим проводам, получил название общего или продольного тока. Продольные токи не компенсируют друг друга на выходе цепи, если нарушается симметрия проводов; в результате этого остаётся некоторый продольный сигнал (шум или помеха), который преобразуется в разностный сигнал^[1].

1. По устойчивости и дальности связи преимущество на стороне четырёхпроводных систем. При двухпроводной системе для разделения передач в прямом и обратном направлениях на входе и выходе каждого усилителя необходимо ставить разделительные фильтры. Эти фильтры вносят искажения и ограничивают дальность связи (не более 40 усилительных участков). При четырёхпроводной системе связи для прямой и обратной передачи используются различные пары, и в разделительных фильтрах нет необходимости.

2. По числу получаемых каналов двухпроводные и четырёхпроводные системы высокочастотной связи равноценны.

3. По защищённости цепей от взаимных помех в лучших условиях находятся двухпроводные цепи (совпадающий режим передачи). При четырёхпроводной связи по цепям осуществляется встречная передача и возможны большие взаимные влияния. Установлено, что в наихудших условиях (в смысле взаимного влияния) находится встречная передача^[2].

Основное преимущество двухпроводной схемы по сравнению с четырёхпроводной — её стоимость. Как сам материал, так и установка схемы стоит в два раза дешевле.

Основное использование двухпроводной схемы — в абонентских местных шлейфах при подключении телефонного оборудования в помещении клиента к сети телекоммуникационной компании.

Несмотря на активное наступление новых технологий в области телекоммуникации в настоящее время исключительно все проводки — в зданиях, в приборах, в высоковольтных электропроводящих линиях, в соединении сети интернет и телефонных линий (технология «xDSL») — используют двухпроводные линии переменного или постоянного токов.

• В традиционных телефонных сетях для абонентских местных шлейфов обычно используются два провода для передачи аналоговых голосовых вызовов основной полосы частот. Такая двухпроводная конфигурация обеспечивает полнодуплексную связь, то есть обе стороны могут говорить и слушать одновременно. Преобразование в четырёхпроводную схему происходит на линейной карте, так как для процесса коммутации необходимы отдельные пути передачи и приёма для обработки аудиосигналов. Четырёхпроводная конфигурация обеспечивает два провода для передачи и два провода для приёма, что обеспечивает более эффективную и надёжную коммутацию аудиосигналов.
• Двухпроводная схема также используется для абонентских местных шлейфов в цифровых технологиях, таких как ISDN (интегрированная служба цифровой сети). В таких случаях сигнал модулируется для передачи цифровых данных по аналоговой инфраструктуре. Абонентские терминалы ISDN обеспечивают пользователям доступ к услугам сети; они делятся на две основные категории: TE1 (специализированные ISDN-терминалы), TE2 (неспециализированные терминалы). TE1 обеспечивает прямое подключение к сети ISDN, TE2 требуют использования терминальных адаптеров (TA). TE1 подключаются по четырёхпроводному цифровому каналу на основе витой пары, а TE2 — с помощью терминального адаптера. Терминальный адаптер представляет собой автономное устройство или съёмную плату внутри TE2. Фактически терминальные адаптеры заменяют собой модем. Оконечное оборудование сети служит для подключения четырёхпроводной проводки в помещении заказчика к обычной двухпроводной абонентской линии^[3].
• Двухпроводные симметричные линии специальной конструкции часто используются в качестве соединителей между дистанционно-удалёнными высокочастотными блоками, в частности для различных технологических модификаций цифровых абонентских линий, которые ориентированы, прежде всего, на широкополосный доступ в Интернет при гарантированном качестве обслуживания^[4].
• Широко используются двухпроводные схемы для установок пожарной сигнализации, в охранных предприятиях^[5].

В последние годы наблюдается тенденция к отказу от медных абонентских линий в пользу более современных технологий, таких как волоконно-оптическая связь и беспроводные сети. Это связано с тем, что медные сети устаревают и не могут обеспечить требуемую пропускную способность и качество связи. В развивающихся странах, где инфраструктура связи ещё не развита, беспроводные коммуникации считаются более экономически эффективными, так как они не требуют строительства сложной инфраструктуры, такой как медные сети. Беспроводные сети могут быть развёрнуты быстрее и дешевле, что делает их более привлекательными для операторов связи в этих странах.

Для двусторонней связи по одной паре проводов необходимо преобразование между четырёхпроводной и двухпроводной схемой, как со стороны абонентской линии, так и на стороне телефонной сети. Для этой цели используется гибридный трансформатор. Гибридный трансформатор/гибридная катушка — это устройство, которое позволяет преобразовать сигнал с четырёхпроводной схемы в двухпроводную и обратно. Это необходимо для того, чтобы телефон мог передавать и принимать сигнал по одной паре проводов. На коммутаторе местной телефонной сети гибридный трансформатор является частью четырёхпроводного оконечного устройства, чаще всего в виде части линейной карты. Линейная карта — это устройство, которое управляет соединением между абонентской линией и коммутатором.

Гибридный трансформатор работает следующим образом:

• При передаче сигнала от телефона к коммутатору гибридный трансформатор преобразует сигнал с двухпроводной схемы в четырёхпроводную.
• При приёме сигнала от коммутатора к телефону, гибридный трансформатор преобразует сигнал с четырёхпроводной схемы в двухпроводную.

В современных системах связи линейная карта является важнейшим компонентом, который обеспечивает интерфейс между аналоговым сигналом телефонной линии и цифровым сигналом системы. Однако, в отличие от старых систем, современная линейная карта не требует преобразования двухпроводной схемы в четырёхпроводную, поскольку сигнальный путь внутри системы полностью цифровой и интегрированный. Это означает, что сигнал от телефонной линии преобразуется в цифровой формат непосредственно на линейной карте, а затем передаётся в систему, где он обрабатывается и передаётся дальше. Это позволяет упростить инфраструктуру связи и повысить её эффективность.

В прошлом, при коммутации телефонного звонка использовались физические провода, которые соединяли абонента с оператором или с другим абонентом. Однако, с заменой кроссбарного коммутатора электронными коммутаторами 4ESS (производства AT&T — американской телекоммуникационной корпорации), это стало неэффективным и устаревшим. Электронные коммутаторы 4ESS позволили значительно ускорить и упростить процесс коммутации телефонных звонков, а также повысить надёжность и эффективность системы связи. Это стало важным шагом в развитии технологий связи и привело к созданию современных систем коммутации. Старые телефонные гибридные трансформаторы прошлых лет были заменены недорогими компонентами на основе микросхем, которые выполняют те же функции при значительно сниженных затратах. Когда персональные компьютеры и Интернет стали популярными в конце XX века, индуктивная нагрузка традиционных гибридных трансформаторов стала помехой для пользователей модемов компьютеров, и оставшиеся нагрузочные катушки в абонентских линиях были утилизированы.

Стандарты сопротивления телефонов (импеданса) — это набор правил и рекомендаций, которые определяют уровень импеданса (сопротивления) в телефонных сетях. Импеданс — это мера сопротивления, которое оказывает проводник или устройство электрическому току.

В телефонных сетях импеданс играет важную роль, так как он влияет на качество передачи аудиосигналов. Если импеданс не соответствует стандарту, это может привести к искажению сигнала, потере мощности и ухудшению качества звука.

Стандарты импеданса варьируются в зависимости от типа телефонной сети и используемого оборудования. Некоторые из наиболее распространённых стандартов импеданса включают:

• 600 Ом: это стандартный импеданс для большинства телефонных сетей, используемых в домашних и офисных условиях.
• 900 Ом: это импеданс, используемый в некоторых телефонных сетях, требующих более высокого качества звука.
• 120 Ом: это импеданс, используемый в некоторых специализированных телефонных сетях, таких как сети для людей с ограниченными возможностями.

Стандарт сопротивления телефонов в России установлен ГОСТ 6343-74 «Телефоны. Методы измерений электроакустических параметров»^[6][7].

Стандарт распространяется на телефоны, применяемые для речевой связи и радиовещания в частотном диапазоне не выше 6000 Гц.^[6]. Он устанавливает методы измерений и испытаний, в том числе сопротивления постоянному току, модуля полного электрического сопротивления и его частотной характеристики^[6][8].

Также для телефонных аппаратов общего применения есть стандарт ГОСТ 7153-85 «Аппараты телефонные общего применения. Общие технические условия». Он устанавливает, например, такие требования к электрическому сопротивлению постоянному току в разговорном режиме при токе 35 мА^[9]:

• при вертикальном положении микротелефонной трубки — от 160 до 370 Ом, не более 320 Ом^[9];
• при горизонтальном положении микротелефонной трубки — не более 600 Ом^[9].

• Европейское нормативное требование CTR 21 было официально отменено. Некоторые производители предпочитают продолжать соответствовать CTR 21^[15].