خط تلفن شهری

خط تلفن از یک زوج سیم مسی تشکیل شده است . گاه این “خط تلفن” زوج توسط کابلی سه سیمه به منزل شما میرسد که سیم فولادی ضخیم ، تنها نقش استحکام کابل را برعهده دارد . در اصطلاح این دوسیم را سیمهای A و B یا Tip و Ring می نامند که نامگذاری دوم به تاریخچه اختراع تلفن بازمیگردد. در حالت عادی که خط مشغول نیست )وضعیت On Hook) ، یک ولتاژ دی سی بین دوسیم وجود دارد و هیچ جریانی از خط نمیگذرد ( یا جریانی با مقدار حداکثر 5میکروآمپر میگذرد) . این ولتاژ به طور کلی در حدود 48 ولت است و بسته به عواملی از جمله استاندارد محلی مرکز مخابرات، تغییر میکند . برای مطمئن شدن از وصل بودن خطوط میتوانید این ولتاژ را با یک مولتی متر از پریز تلفن یا ترمینالها اندازه بگیرید .

در یک مرکز مخابراتی محلی (LEC) منابع تغذیه دی سی که معمولا از نوع سوئیچینگ هستند ، ولتاژ DC لازم را از برق AC فراهم میکنند . ولتاژ DC تنظیمی ، روی 50 ولت یا بیشتر قرار میگیرد . تعدادی باتری بزرگ ( برای مثال 24 باتری 2 ولت سری، جمعا معادل 48 ولت ( نیز بصورت شناور در مدار هستند که در هنگام قطع برق وارد مدار میشوند و از قطع شدن شبکه تلفن جلوگیری میکنند .

با بالا رفتن بار خط تلفن در ساعات پرترافیک شبانه روز یا هفته ، جریان مصرفی بالا میرود و در نتیجه از ولتاژ منابع تغذیه کاسته میشود . برای مثال در یک مرکز مخابرات محلی 40000 شماره ای ممکن است 600 آمپر جریان از منبع تغذیه کشیده شود . به محض برقراری ارتباط میان دو نفر ، ولتاژ خط از 48 ولت به 8 ولت کاهش می یابد و جریانی در حدود 20 میلی آمپر از خط میگذرد . در حقیقت ولتاژ حالت تماس هنگامی که خط اشغال میشود ، به طور کلی بین 6 تا 15 ولت است . جریانی که در حالت تماس از خط تلفن کشیده میشود ، در محدوده 10 تا 65 میلی آمپر و مقاومت DC دستگاه تلفن بین 200 تا 300 اهم است.

صدا از طریق خازنهایی با ظرفیت 2 میکروفاراد به خط تلفن منتقل میشود . از طرفی خط تلفن از طریق دو چوک 5 هانری با مقاومت داخلی 200اهم تغذیه میگردد.

هنگامی که گوشی گذاشته شده است ، ( وضعیت On Hook) ولتاژ 48- ولت خط تلفن را تغذیه میکند . دلیل استفاده از ولتاژ منفی در مقابل ولتاژ مثبت به مسائل الکتروشیمیایی برمیگردد . هنگامی که سطح ولتاژ سیم نسبت به زمین منفی است ، واکنشهای شیمیایی کمتر باعث خوردگی سیمها میشوند . اندازه این ولتاژ نیز در بعضی کشورها متفاوت است . این کشورها از ولتاژهای دیگری در محدوده 36 ولت تا 60 ولت استفاده میکنند . در هر حال این ولتاژ با مشغول شدن خط و شارش جریان افت پیدا میکند . به محض وقوع این رخداد ، ولتاژ Ring از 48- به 28- ولت و ولتاژ Tip از 0 به 20- ولت خواهد رسید و این به این معناست که ولتاژ خط به 8 ولت دی سی کاهش یافته است.

در این حالت ، سیگنال صوتی با باند فرکانسی صوتی میتواند روی خط قرار بگیرد . پهنای باند خطوط انتقال تلفن شهری در حدود 3 تا 3.4KHZ است که در مقایسه با پهنای باند صدای انسان به وضوح کمتر است . اما از آنجا که اغلب فرکانسهای صدای انسان در محدوده 300HZ تا 4KHZ متمرکز شده اند ، بیشتر فرکانسهای صوتی انتقال می یابند و تن صدای افراد تغییر چندانی نمیکند . با این حال ، صداهای زیر دارای فرکانس بالاتر ، نسبت به صداهای بم تغییر بیشتری می کنند . هر گونه اطلاعات دیگری نیز که بخواهد از طرف مبدا یا مقصد ، روی خط قرار بگیرد ، به صورت فرکانسهای صوتی انتقال می یابد . برای مثال ، اگر عددی در حین صحبت کردن دو فرد فشار داده شود ، این عدد به صورت فرکانس مورد نظر در می آید و مانند صوت و بدون هیچ تداخلی روی خط تلفن قرار میگیرد .

فرکانس بوق آزاد ، بوق اشغال و بوق انتظار کمی با هم متفاوتند ، ولی معمولا در حدود 400 تا 425Hz در نظر گرفته میشوند .

سیگنال زنگ ( Ringing Signal) هم یک سیگنال AC با ولتاژ محلی 90Vrms است که حدودا برابر 110 ولت AC میباشد . ممکن است در حالت عادی این اعداد را از یاد ببرید ولی اگر یکی از سیمهای خط تلفن در دست شما باشد و فردی به طور اتفاقی تماس بگیرد ، دیگر هرگز این ولتاژ را فراموش نخواهید کرد!

در کشورهای مختلف ، این ولتاژ بین 40 تا 150Vac متغیر است . این سیگنال در ایران ، بسته به سوییچ استفاده شده در مرکز مخابرات ، بین 70 تا 110Vac است . این سیگنال روی ولتاژ DC خط تلفن سوار می شود و با نوسان خود زنگ تلفن را به صدا در می آورد . فرکانس سیگنال زنگ بین 20 تا 40 هرتز است که تناوب آن حدود یک ثانیه ممتد و چهار ثانیه قطع میباشد . شایان ذکر است که تمامی مقادیر گفته شده ، تقریبی هستند و در استانداردهای گوناگون ، متفاوتند . برای مثال فرکانس زنگ در کشور انگلستان 25Hz است و با تناوب 4 ثانیه ممتد و 2 ثانیه قطع به صدا در می آید .

در پایان باید گفت که هر مرکز تلفن محلی ، محدوده ای دارد که معمولا حد بالای آن 4 کیلومتر است . از آنجا که رشته سیمهای مسی خطوط تلفن شهری ( سیم شماره 0.22AWG) دارای مقاومت متوسطی در حد 50 اهم در هر 1000 متر می باشد ، با افزایش طولشان باعث کاهش جریان مصرف کننده می شوند . این در حالی است که مسئله مهم ، جریان مصرف کننده در انتهای خط تلفن است . اگر این جریان به کمتر از 8mA کاهش یابد ، ارتباط تلفنی ناممکن خواهد شد .

نحوه شماره گیری شماره گیری از روی گوشیها به دو روش تن (Tone) و پالس (Pulse) انجام میشود . در روش پالس ، باگرفتن هر شماره ، تعدادی پالس متناسب با شماره گرفته شده روی خط تلفن فرستاده می شوند . هر پالس 100ms طول میکشد . ابتدا خط به مدت 40ms در ولتاژ قطع (48V) و سپس به مدت 60ms در حالت مشغول (8V) قرار می گیرد . برای گرفتن هرشماره به همان تعداد پالس نیاز است ، البته غیر از صفر که باید ده پالس برای شناساندن آن به مرکز فرستاده شود و این کار یک ثانیه به طول می انجامد . برای گرفتن دو شماره پشت سرهم باید حداقل فاصله ای برابر با 200ms بین دوعدد ایجاد شود . به همین علت است که با قطع و وصل کردن قلاب تلفن در تناوبهای 100ms میتوان عمل شماره گیری را انجام داد .
در سیستم شماره گیری تن ، به جای ایجاد پالس، فرکانسهای کاملا مشخصی تولید و در خط تلفن جاری می شوند . این صداها رو تن های شماره گیری می نامند . از آنجا که هرفرکانسی که روی خط قرار میگیرد در حقیقت ترکیبی از دوفرکانس سطر و ستون صفحه کلید گوشی است ، این روش، شماره گیری با دو تن چند فرکانسی (DTMF) نام گرفته است . با استفاده از 7 فرکانس بصورت سطری و ستونی میتوانیم 12 کد تولید کنیم که شامل 10 عدد و دو کلید * و # است . در روش تن ، ارسال و تفسیر هر شماره ، به علاوه فاصله لازم بین دو رقم ، به حداکثر  100ms زمان احتیاج دارد