Общи сведения за телефонията и телефонната акустика

УВОД

Учебната дисциплина ТЕРМИНАЛНИ КОМУНИКАЦИОННИ УСТРОЙСТВА като 

клон   от   съобщителната   техника  има   за   предмет   изучаване   на   устройството   и 
принципите на  действие на елементите, апаратите и съоръженията за пренасяне на 
човешкия   говор,   както   и   на   видео   изображения   и   данни   на   далечно   разстояние 
посредством   електрически   ток   -   по   жичен   или   безжичен   път.   Заедно   с   това   се 
изучават  явленията  и  процесите,  създавани  при говорене  и  приемане   на   звуковите 
трептения в материалната въздушна среда.

За начало на развитието на телефонните съобщения се смята 1876 г., когато 

американецът   А.   Г   Бел   предложил   да   се   използва   за   предаване   на   говор   на 
разстояние изобретеният от него електромагнитен прибор. Този прибор бил наречен 
телефон. Думата  телефон е съставена от двете гръцки думи: теле (далече) и фонос 
(звук), и означава далечно предаване и приемане на звука.

Почти   веднага   след   изобретяването   на   телефонния   апарат   се  появили 

предложения   за   организиране   на   телефонни   връзки   с   помощта   на   комутационни 
устройства,   управлявани   от   оператор  (телефонистка).   През   1878   г.   била   пусната   в 
действие първата  ръчна телефонна централа, а през 1892 г. - първата автоматична 
телефонна централа.

Телефонът е бил въведен в експлоатация в България през 1879 г. в Пловдив, а 

по-късно - през 1884 г. - в София. Първият  телефонен   номератор   е   бил   монтиран   и 
пуснат в действие в  София през 1886 г. Първата между селищна телефонна връзка е 
създадена през 1891 г. между София и Пловдив. Етапът на автоматизиране на селищните 
телефонни съобщения у нас започва през 1935 г.

1. Въведение   в   съвременните   телекомуникации.   Стационарна   телефонна   мрежа. 

Абонатен тракт в телефонната мрежа. 
Допреди няколко години разликата между телекомуникациите и IT секторът беше 

съвсем  очевидна за потребителя.  От една страна,  той  си имаше  телефон,  от  друга  - 
компютър. Понастоящем същият този потребител има мобилен апарат с потенциал за 
бърз   достъп   до   интернет,   благодарение   на   който   може   да   гледа   клипове   или   да 
проверява електронната си поща. Има също така и компютър, през който може да води 
телефонни разговори или да осъществява видеоконферентна връзка. Един от основните 
фактори   за   постепенното   сближаване   и   смесване   на   информационни   технологии, 
телекомуникации и електронни медии е протокола IP. Стандартът IP (интернет протокол) 
позволява   на   всякаква   цифрова   информация   (аудио,   видео,   картинки,   текстови 
документи) да се движи по мрежа за пренос на данни. Добър пример за това е VoIP (Voice 
over IP - пренос на глас през IP мрежа) технологията. Преносът на глас по IP има все по-
голямо значение за телеком компаниите. Лесен начин за проследяване на тази тенденция 
е да се провери какво оборудване си купуват операторите. Според проучване на Gartner 
Dataquest  през 1999 г.  само  1.4% от  общите продажби на оборудване  за телефонния 
бизнес   са   на   VoIP   системи.   За   2008   г.   се   очаква   да   е   97%.   Анализаторите   от   IDC 
прогнозират за 2008 г. продажби на VoIP оборудване на стойност 15.1 милиарда долара. 
Телекомуникационните   компании   се   насочват   към   това   оборудване,   защото   така   се 
намалява   цената   за   преноса   на   глас.   VoIP   се   използва   при   голяма   част   от 
международните разговори, което позволява те да стават по-евтини. Друго място, където 
се   използва,   е   офисът.   Корпоративният   сектор   е   голям   VoIP   потребител   по   много 
причини.   Освен   че   дава   възможност   за   реализиране   на   най-разнообразни   услуги, 
технологията позволява на компаниите да използват една и съща мрежа за пренос на 
данни   и   глас.   Това   спестява   парите,   които   иначе   биха   били   задени   за   дублиране   на 

1

инфраструктурата.

VoIP започва да навлиза и в домовете на крайните потребители по по-забележим 

начин.  Алтернативни  телекомуникационни  фирми започнаха   да  предлагат  на хората с 
високоскоростна интернет връзка начин да я използват и за телефонни разговори. С IP 
телефон или комбинация от адаптер и обикновен телефон, вече може да се набира и да 
се получава обаждания по начин, който не се различава много от традиционния, освен в 
особеността, че разговорът минава през интернет инфраструктура, а цената му е много 
по-ниска.   За   тези   услуги   често   се   използва   плосък   модел   на   плащане,   какъвто   е 
фиксирана месечна такса. Възможно е също тарифиране по трафик вместо по време. 
Използват   се   и   безплатни   алтернативи,   като   популярната   програма   Skype,   която 
позволява провеждане на разговори с много добро качество през Интернет.

Описаният процес се нарича  

конвергенция

  и е постепенно сливане на елементи 

от   три   сектора:   информационни   технологии,   телекомуникации   и   електронни   медии. 
Проявява   се   като   конвергиране   на   инфраструктури,   услуги,   крайни   устройства, 
административни   структури   и   т.н.   В   частност   терминът   конвергенция   се   използва   за 
описване на възможността за използване на различна преносна среда, като медни линии, 
оптични   мрежи,   безжични   технологии   и   др.   за   пренос   на   всякаква   информация   (звук, 
видео, данни) по тях, без това да има значение за потребителя.

Видове телекомуникационни мрежи.

Мрежата   е   съвкупност   от   съоръжения,   образуващи   функционална   цялост,   чрез 

която   се   осъществява   връзката   между   потребителите   и   се   предоставят   различни 
комуникационни   услуги.   Тя   е   комплекс   от   технически   средства,   които   позволяват   на 
хората   или   машините   да   обменят   информация   на   големи   разстояния   с   помощта   на 
електрически сигнали.

Телекомуникационните мрежи се изграждат от четири групи устройства:
• абонатни терминали (телефонен апарат, факс, терминал за предаване на данни - 

персонален компютър);

• преносни системи (проводникови, оптически, радиорелейни, спътникови);
• уплътнителни системи;
• комутационни системи.
Комутационните   системи   позволяват   мрежата   да   се   изгради   икономично   чрез 

концентрация и колективно използване на преносните съоръжения.

Съществуват различни типове ТК мрежи, като основната им разлика е в принципа, 

на който са изградени. Най-общо според преносната среда, ТК мрежи се разделят на 
кабелни   и   безжични.   И   двата   типа   мрежи   могат   да   се   изграждат   като   аналогови   или 
цифрови. При  аналоговите мрежи  информацията  се  пренася с  помощта  на аналогови 
сигнали. В цифровите мрежи преносът на информацията се извършва с дискретни или 
цифрови сигнали.

Кабелните мрежи най-често се изграждат с помощта на мрежови възли, свързани 

помежду си с фиксирани линии за пренос на информацията. Функциите на възлите е да 
преразпределят   и   насочват   отделните   потоци   от   информация,   така   че   всяко   едно 
съобщение   да   достигне   до   потребителя,   към   когото   е   изпратено.   Типичен   пример   за 
аналогова кабелна мрежа е съществуващата телефонна мрежа от по-старо поколение, 
реализирана с аналогови комутация и уплътнение.

При безжичните мрежи пренасянето на информацията се извършва с помощта на 

радиосигнали. Тези мрежи могат да се разделят на конвенционални и специализирани, 
тъй като се изграждат на базата на различни принципи и технологии. Една голяма група 
от специализираните мрежи са клетъчните - изградени на базата на GSM (Global System 

2

for Mobile Communication), DCS (Digital Communication System) и DECT (Digital European 
Cordless   Telecommunication   Systems).   Друга   голяма   група   са   сателитните   мрежи.   При 
интеграцията  на  наземно   базираните  ТК   мрежи  със   сателитните  се  изграждат  мрежи, 
свързващи по всяко време всяка точка на света.

При изграждането на телекомуникационни мрежи за създаване на връзка между 

крайните устройства се използват две основни технологии: 

комутация на канали

 (КК) и 

комутация   на   пакети

  (КП).   При   комутация   на   канали   между   крайните   устройства   се 

изгражда   в   реално   време   физическа   връзка   за   обмен   на   информация.   При   пакетна 
комутация такава физическа връзка липсва. Изгражда се така наречената привидна или 
виртуална   връзка,   при   която   информацията   се   разделя   на   къси   съобщения   -   пакети, 
носещи адреса на получателя. Всеки пакет се запомня, обработва и комутира от възлите 
на мрежата.

Към   мрежите   с   комутация   на   канали   спадат   класическите   конвенционални 

телефонни мрежи, наричани често обществени комутируеми телефонни мрежи (ОКТМ). 
Те са изграждани през дълъг период от време с аналогова техника за предаване само на 
речеви съобщения. Необходимостта от средства за предаване на дискретна информация 
доведе първоначално до пригаждането на ОКТМ за пренос и на малки обеми данни с 
ниски скорости. Незадоволителното качество на обслужване, ограничените възможности 
за предоставяне на по-широк набор от услуги, както и високата цена на предоставяните 
услуги  на аналоговите мрежи доведе до еволюирането им в качествено нови мрежи с 
въвеждането   на   единните   цифрови   технологии   за   комутация   и   уплътнение. 
Съвременните   цифрови   телефонни   мрежи,   наричани   IDN   (Integrated   Digital   Network), 
рязко повишиха качеството на обслужване на абонатите при приемлива цена, като се 
предоставят широк кръг услуги. Основната задача на тези мрежи е все още преносът на 
речеви сигнали, а като спомагателни функции са приложенията с насоченост за пренос 
на данни. При тези мрежи преобразуването на аналоговия сигнал в цифров и обратно се 
извършва в първия и в последния пункт за достъп, т.е. терминалът (телефонният апарат) 
и абонатната линия остават аналогови.

Предимствата

 на комутацията на канали са:

♦ Прозрачна връзка от край до край. Могат да се обменят съобщения във всякакъв 

формат.

♦ Няма ограничение от страна на мрежата върху използваните протоколи за обмен.
♦ Гарантирано качество на обслужване в зависимост от скоростта.
♦ Постоянно време на закъснение при пренос на сигнала.
Недостатъците на комутацията на канали са:
- Двете крайни устройства задължително работят с една и съща скорост.
-   Ако   не   се   използва   мултиплексиране,   се   осъществява   само   една   физикална 

връзка.

- При пропадане на една от съставните линии връзката се разпада.
За нуждите на пренасянето на данни през 70-те години на миналия век се разви 

концепцията   на  

пакетната   комутация

  по   протокол   Х.25,   на   чиято   база   са   изградени 

специализираните мрежи с комутация на пакети КП. Тези мрежи създават възможност за 
паралелна работа при обмен на данни на голям брой потребители. Модификация на тази 
концепция се прилага в мрежите, базирани на бърза пакетна комутация Frame Relay FR. 
Тези мрежи предлагат значително увеличаване на бързодействието на комутацията на 
пакети.

В последните години се изграждат нова генерация мрежи, почиващи на принципа 

на асинхронен трансфер - ATM, които са изградени на базата на конвергенцията на две 
технологии   -   бърза   пакетна   комутация   и   статистическо   мултиплексиране.   Основен 
носител на информацията в мрежата са клетките - пакети с фиксирана дължина, носещи 
различен   вид   информация.   Такива   мрежи   са   многоцелеви,   тъй   като   сигурността   на 
преноса и прилаганите технологии осигуряват възможност за предоставяне на широка 

3

гама   от   услуги   от   глас   до   високоскоростни   данни   и   мултимедия   при   заявено   от 
потребителя и гарантирано от мрежата качество на услугата.

Мрежите с пакетна комутация могат да се разглеждат в зависимост от начина на 

изграждане и управление на телекомуникационните канали на мрежи с виртуални канали 
и мрежи с дейтаграми. Към първия вид спадат мрежите работещи с протокола X.25 и FR, 
а към втория вид спада мрежата работеща с IP протокол - Интернет.

Стационарна телефонна мрежа. Абонатен тракт.

Стационарна   телефонна   мрежа   е   мрежи   с   комутация   на   канали.   В   нея   има 

изграден път между викащия и викания терминал през цялото времетраене на връзката, 
съставен от последователно свързани съобщителни канали. За изграждане на връзката в 
мрежата   се   изпраща   специално   съобщение   (номероизбирателна   информация).   С 
помощта на това съобщение централите комутират съответния вход със свободен изход 
в   указаното   направление   и   изграждат   пътя.   След   като   пътят   е   изграден   и   виканият 
терминал   е   свободен,   се   изпраща   съобщение   на   викащия   терминал,   че   обменът   на 
информация може да започне.

Селищни телефонни мрежи. Телефонната мрежа на една администрация е гъвкава 

и ефективна благодарение на комутацията. Комутационните равнини се изграждат като 
се   започне   от   местната   мрежа.   Телефонните   централи   са   подредени   в   йерархични 
равнини. Многото крайни селищни централи се свързват към по-малко на брой възлови, 
те пък помежду си и накрая с главни централи. Йерархичната структура на мрежата дава 
възможност чрез сравнително проста топология да се обслужват голям брой абонати при 
ниска цена.

Колкото по-голям е трафика между централите, толкова по-ниска е йерархията на 

тяхното   свързване.   Колкото   по-малка   е  вероятността   за   повикване,   толкова   по-високо 
ниво на йерархия го обслужва.

Фиг.1. Примерно свързване на абонати, селищни и възлови централи

Делът на международните повиквания е малък, поради което те се обслужват от 

най-високата в йерархията равнина.

На най-ниската равнина са разположени селищните централи. Когато техния брой 

е   голям,   те   се   свързват   помежду   се   през   възлови   централи   (Фиг.1).   До   съответната 
селищна централа всеки абонат има собствена некомутируема верига (абонатна линия), 
която осигурява основните телефонни услуги - телефонни разговори, факс, предаване на 
данни. Големите клиенти на селищната мрежа разполагат и с оптичен кабел. Селищните 
централи се изграждат близо до центъра на обслужваното населено място. Абонатните 
кабели постъпват радиално от всички посоки. По подобен начин възловите централи се 
разполагат в центъра на група от няколко селищни централи.

За   икономия   малките   подвеждащи   кабели   до   жилищата   на   абонатите   се 

обединяват в разпределителни точки (разпределителни табла), които са разположени на 
подходящи места. Те позволяват чифтовете от няколко разпределителни кабела да се 
свържат към чифтовете на много по-голям разпределителен кабел, влизащ направо в 
централата (Фиг.2).

4

Фиг.2. Кабелна абонатна мрежа

Национална   телефонна   мрежа.  Транзитните   централи   образуват   гръбнака   на 

националната   обществена   комутируема   телефонна   мрежа   -   ОКТМ   (Public   Switched 
Telephone Network - PSTN). Към тези централи има включени само съединителни линии и 
тяхното   предназначение   е   да   осигурят   няколко   различни   пътя   (дириктен   и   обходни) 
между   селищните   централи.   Физическото   разположение   на   транзитните   централи   се 
избира   с   оглед   намаляване   на   разходите   за   преносно   и   мултиплексно   оборудване. 
Примерна йерархия на централите е показана на фиг.3.

Фиг.3. Примерна йерархия на телефонните централи

Цифровата телефонна мрежа на нашата страна има йерархична структура от три 

равнини. Намаляването на броя на равнините е следствие от по-големия капацитет на 
цифровите   телефонни   централи,   техните   по-големи   възможности   и   промяната   на 
съотношението   на   цените   на   оборудването   на   мрежата.   Трите   йерархични   равнини 
включват: 4 главни цифрови транзитни централи София А, София В, Пловдив и Варна, 
свързани   всяка   с   всяка,   27   цифрови   транзитни   централи   в   областните   центрове, 
свързани поне с две главни транзитни централи, и селищни цифрови централи.

Когато   две   транзитни   централи   са   на   малко   разстояние   и   количеството 

информация, което те обменят една с друга, е голямо, между тях се включва директен 
сноп от съединителни линии. Това показва, че йерархията на телефонната мрежа не се 
спазва стриктно, а се прави, при целесъобразност и директно свързване.

Някои от цифровите телефонни централи изпълняват ролята и на транзитни, и на 

селищни. Селищните цифрови централи обикновено имат по няколко изнесени абонатни 
модули (Remote Switching Unit - RSU), които изпълняват ролята на селищна аналогова 
телефонна централа.

В   големите   селища,   където   се   налага   райониране,   селищните   централи   се 

свързват към т.н. възлови (тандемни) централи. Възловите централи улесняват връзките 
в рамките на районираното селище. В София възлови централи са "двойката", "тройката", 
"четворката"   до   "осмицата".   Към   възловата   централа   "седмица"   са   присъединени 
местните централи "70", "71", "72", "74", "75" и т.н. Възловите централи имат директна 
връзка "всяка с всяка".

Международна телефонна мрежа. Международната телефонна мрежа е тринивова. 

На   най-високото   ниво   стоят   девет   транзитни   централи   ТЦ1   (центрове   от   първа 
категория).   Те   са   разположени   в   градовете   Лондон,   Париж,   Ню   Йорк,   Москва,   Токио, 

5