УСТРОЙСТВО ГОЛОСОВОЙ СВЯЗИ ПО КАНАЛУ ETHERNET С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕЛЕФОННОГО АППАРАТА

Данная полезная модель относится к технике электронной связи, а именно к комбинированным с другими электронными системами телефонной связи, и может быть использовано для осуществления голосовой связи между абонентами локальных телефонных линий посредством локальных компьютерных сетей общего пользования в организации.
Как правило, в организации используются от одной до нескольких городских телефонных линии (номера городской АТС), их включение ничем не отличается от включения частных пользователей. Между городской АТС и организацией прокладывается проводная соединительная телефонная линия (телефонная витая пара), на конце которой устанавливаются телефонные аппараты различной модификации.
Если в организации работает большое число сотрудников, данная телефонная сеть оказывается мало эффективной, при этом причинами неэффективности являются:
- достаточно большой объем входящего и исходящего трафика заканчивается внутри организации, так как сотрудники организации звонят внутри организации через городской коммутатор (АТС),
- возникает неоправданная занятость соединительных телефонных линий,
- ухудшаются условия доступности связи для входящих звонков абонентам из городской сети.
Выход из данной ситуации один, необходимо увеличивать количество телефонных каналов, при этом придется оплачивать большее число городских телефонных линий (абонентских номеров).
Поэтому когда число сотрудников организации превышает 20 человек, становится оправданным применение телефонных концентраторов или мини АТС. В таком случае телефонная сеть организации строится по принципу: телефонный аппарат, который с помощью проводных соединительных линий или телефонных витых пар, проложенных внутри помещений организации, присоединяется к общей мини АТС. В свою очередь, мини АТС с помощью каналов или соединительных линий присоединяется к городской телефонной.
При этом телефонная сеть организации организуется с помощью внутренней системы нумерации телефонной сети, в соответствии с которой каждому телефонному аппарату присваивается индивидуальный абонентский номер. Этот номер имеет меньшее количество цифр по сравнению с городской телефонной сетью. При наборе абонентом внутреннего номера телефонной сети происходит прямой вызов другого абонента этой же телефонной сети организации. Телефонная сеть организации решает несколько задач.
1. Звонки между сотрудниками организации происходят без выхода в городскую телефонную сеть. При этом разгружаются соединительные линии от мини АТС к городской телефонной сети, и повышает доступность внутренней сети для входящих звонков из городской сети в сеть организации.
2. При такой организации телефонной сети можно иметь значительно меньше соединительных линий городской сети, в результате чего появляется возможность повысить ее экономическую эффективность, так как придется оплачивать меньшее количество номеров или соединительных линий.
На практике видно, что для мини АТС организации средняя нагрузка на телефонную линию внутреннего абонента, когда она соединяется с городской сетью, редко превышает 30% общего времени. Поэтому для нормальной работы телефонных линий организации, в сети которого примерно 100 абонентов, достаточно иметь всего 25-30 соединительных линий к городской телефонной сети, вместо 100 линий при прямом включении. Соответственно в 4-5 раз оказывается меньше и суммарная абонентская плата, которую приходится платить телефонному оператору городской телефонной сети общего пользования.
Известна телефонная сеть структурированного объекта, содержащая компьютеры на передающей и приемной сторонах, соединенные линией связи, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи соответственно на передающей и приемной стороне системы. Модем мультимедиа принимает диалоговую комплексную информацию от сети связи, запоминающее устройство (ЗУ) принимает диалоговую комплексную информацию от модема. Компрессор снимает, по меньшей мере, часть диалоговой комплексной информации, принимаемой от модема и ЗУ. Декомпрессор расширяет указанную часть информации. В системе использован передатчик несжатой части диалоговой информации, принятой от сети связи, и смеситель расширенной части с несжатой частью для получения выходного сигнала (см. US, патент N 5325423, H04M 11/10, 1995).
Недостатком указанной системы связи является ее аппаратурная сложность при организации речевой связи между удаленными абонентами через компьютерную сеть общего пользования, так как генерируемый системой аналоговый сигнал не пригоден для прямой передачи речевой информации в локальные телефонные линии. Еще одним важным недостатком является наличие, рядом с абонентом, персонального компьютера.
Известна телефонная сеть структурированного объекта, содержащая компьютерную сеть, соединяющую компьютеры на передающей и приемной стороне системы, компрессор и аналого-цифровой преобразователь на передающей стороне системы, декомпрессор и цифро-аналоговый преобразователь на приемной стороне системы, при этом передающая сторона системы имеет телефонный аппарат, подключенный через локальную телефонную линию на вход детектора-распределителя сигналов, первый выход которого соединен с входом устройства распознавания тонального набора, выход которого включен на вход устройства передачи распознанного номера, выход которого соединен с компьютерной сетью, второй выход детектора-распределителя сигналов включен на вход аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом компрессора, выход которого подключен к компьютеру передающей стороны, а приемная сторона системы имеет телефонный аппарат, подключенный через локальную телефонную линию к выходу устройства очередности передачи речевого и тонального сигналов, первый вход, которого подключен к выходу номеронабирателя сигнала вызова, на вход которого включен преобразователь информации о вызываемом номере, вход которого соединен с компьютерной сетью, второй вход устройства очередности передачи речевого и тонального сигналов подключен к выходу передатчика речевого сигнала, на вход которого включен выход цифро-аналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом декомпрессора, вход которого подключен к компьютеру приемной стороны (см. RU, патент N 2105425, H04M 11/00, опубл. 20.02.98).
Известна телефонная сеть структурированного объекта типа офис, имеющая локальную компьютерную сеть, которая соединяет через сетевые адаптеры компьютеры на передающей и приемной сторонах системы, а также телефонные аппараты. Она снабжена сервером компьютерной телефонии, связанным с локальной компьютерной сетью и с телефонной сетью общего пользования. Каждый телефонный аппарат непосредственно подключен к локальной сети. Подключение производится через телефонный адаптер и связанный последовательно с ним сетевой адаптер. При этом телефонный адаптер выполнен с функциями преобразования сигналов аналог/цифра, адаптированных к тактовой частоте локальной сети, сигналов вызова абонентов в адреса других телефонных адаптеров, присоединенных к этой локальной компьютерной сети, и сигналов "отбой". А для связи удаленных объектов, имеющих аналогичные телефонные сети, по каналу внешней компьютерной сети локальная компьютерная сеть каждого объекта оснащается маршрутизатором, который связывается по указанному каналу с маршрутизаторами других локальных сетей (см. RU, патент №2133557, H04M 11/00, опубл. 20.07.1999).
Данные система связи имеет недостатки, обусловленные тем, что для осуществления связи между абонентами в цепи между телефоном и локальной сетью должны стоять компьютерные станции (серверы), осуществляющие программное управление процессом передачи и приема данных. Данная схема приемлема для нескольких абонентов, но с увеличением их числа система связи становится аппаратно сложной и дорогостоящей.
Задачей настоящей полезной модели является создание устройства голосовой связи по каналу Ethernet с применением телефонного аппарата (далее по тексту устройство сопряжения), обеспечивающее прямую передачу речевой информации в рамках одной организации и между удаленными абонентами локальных телефонных линий, связанных посредством компьютерной локальной сети общего пользования и глобальных сетей Интернет. Достигаемый при этом технический эффект заключается в упрощении и удешевлении телефонной сети отдельного локального объекта за счет ее совмещения с компьютерной локальной сетью организации и упрощении связи с удаленными объектами без использования персональных компьютеров и серверов.
Указанный технический результат для первого объекта достигается тем, что телефонная сеть организации, содержащая локальную компьютерную сеть, соединяющаяся через устройство сопряжения на передающей и приемной стороне системы, а также телефонные аппараты, связанным с локальной компьютерной сетью и с телефонной сетью общего пользования, а каждый телефонный аппарат непосредственно соединен через устройство сопряжения выполненного с функциями преобразования сигналов аналог/цифра цифра/аналог, адаптированных к сетям Ethernet без использования серверов и локальных компьютеров, преобразование сигналов набора номера абонентов в индивидуальные TCP/IP адреса других устройств сопряжения, подключенных к локальной компьютерной сети и/или сети Интернет и линиям АТС и мини АТС, формирования сигнала "вызов" и "отбой".
Отличие данного типа соединения между абонентами заключается в том, что соединение абонентов происходит без подключения к персональному компьютеру абонента, а напрямую к маршрутизатору локальной сети организации через устройство сопряжения. Кроме того в данной полезной модели не используется компьютерная станция (сервер).
Так, выполнение интерфейса для присоединения телефонного аппарата абонента к шине локальной компьютерной сети, осуществляющего связь между телефонным аппаратом и этой сетью, позволяет обеспечить коммутацию вызова абонентов без использования специального коммутатора автоматической телефонной станции (АТС), возможность использования плана нумерации телефонной сети организации, соответствующего адресам телефонных адаптеров в локальной сети организации, применение единой технологии связи без применения таких аппаратно сложных средств, таких как мультиплексор, автоматическую привязку номера абонента в телефонной сети к адресу интерфейса его телефонного аппарата в локальной сети, что позволяет абоненту свободно перемещаться в пределах телефонной сети организации, возможность гибкого обеспечения связи телефонной сети организации не только с телефонными сетями общего пользования.
Настоящее полезная модель поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрирует способность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг.1 - блок-схема телефонной сети организации;
на фиг.2 - блок-схема телефонной сети для удаленного подключения;
На фиг.3 - устройство сопряжения телефонного аппарата с сетью Ethernet;
Современные локальные сети, не отличаются большим разнообразием. Это, прежде всего сети, построенные на протоколе Etherner. Если раньше такие сети имели пропускную способность 10 Мбит и ограниченное количество устройств на общей шине, то в последнее время все большее распространение получают сети Ethernet с пропускной способностью 100 Мбит и более. Другие сети, построенные на протоколах типа Token Ring или FDDI, несмотря на различие в протоколах, не меняют принципиально подходов к проблеме интеграции телефонии и данных локальных сетей. Указанные данные служат хорошей предпосылкой к тому, что скорости цифровых потоков в существующих локальных сетях вполне достаточны для обеспечения задач обслуживания телефонной связи организации.
Общая схема телефонной сети организации, приводится на фиг.1.
Телефонные аппараты 1 и 7 на передающей и принимающей сторонах системы, подключены к входам устройства сопряжения 2 и 6, выходы которых присоединены к шине компьютерной сети 4 через сетевой маршрутизатор 5.
Предлагаемое устройство голосовой связи по каналу Ethernet содержит на передающей стороне I телефонный аппарат 1, соединенный посредством телефонной линии 3 через устройство сопряжения 2, в котором происходит определения номера вызываемого абонента на приемной стороне системы.
На приемной стороне II предлагаемая система содержит телефонный аппарат 7, подключенный к телефонной сети 8. С локальной компьютерной сетью общего пользования 4 соединено устройство сопряжения 6 принимающее цифровые данные о вызываемом номере из компьютерной сети общего пользования.
Система телефонной связи по каналу внешней локальной сети между удаленными объектами организации и удаленных его филиалов содержит для первого объекта, внутреннюю телефонную сеть, аналогичную представленной на фиг.2, где обозначено:
I передающая сторона системы;
II принимающая сторона системы;
1 компьютерная сеть Ethernet (Интернет) общего пользования;
2 маршрутизатор;
3 устройство сопряжения;
4 телефонный аппарат;
5 линия АТС;
Каждый последующий объект выполнен с внутренней телефонной сетью, повторяющей телефонную сеть первого объекта, при этом локальная компьютерная сеть каждого объекта оснащена подключенным к ней маршрутизатором, соединенным с маршрутизатором локальной компьютерной сети, по крайней мере, одного или нескольких объектов по каналу внешней компьютерной сети.
Устройство сопряжения 1 фиг.3 выполнено с функциями преобразования сигналов аналог/цифра- цифра/аналог, адаптированных к сетям Ethernet без использования серверов и локальных компьютеров, преобразование сигналов набора абонентов в индивидуальные TCP/IP адреса других устройств сопряжения, подключенных к локальной компьютерной сети и/или сети Интернет и линиям АТС, формирования сигнала "вызов" и "отбой".
Функциональная блок-схема этого устройства сопряжения представлена на фиг.3. Устройство сопряжения 1 имеет в своем составе сетевой контроллер 4, связанный с микроконтроллером 5. Телефонный аппарат 8 соединен с устройством сопряжения 1 через голосовой кодер-декодер 6. Телефонная линия АТС 10 подключается через устройство сопряжения с АТС 9 к голосовому кодер-декодеру 6. Выход голосового кодер-декодера 6 подключен к микроконтроллеру 5, передающему цифровые данные в компьютерную локальную сеть 2 общего пользования через сетевой контроллер 4.
Устройство сопряжения 1 связано с маршрутизатором 3 с помощью соединительного провода. Устройство сопряжения выполнено на элементной базе, позволяющей преобразовать аналоговый голосовой сигнал в цифровой для его последующей передачи по сети Ethernet посредством сетевых транспортных протоколов.
Устройство сопряжения 1 может работать в трех режимах:
- связь телефонных аппаратов по каналам Ethernet (Internet);
- связь телефонных аппаратов через линии АТС без использования каналов Ethernet (Internet);
- связь телефонных аппаратов с использованием линии АТС и каналов Ethernet (Internet)
При использовании связи телефонных аппаратов по каналам Ethernet (Internet), набрав номер, принятый в данной организации, на телефонном аппарате 8 удаленного абонента, микроконтроллер 5 производит его распознавание, используя специальный алгоритм. Микроконтроллер 5 определят в ЭППЗУ 7 распознанный номер, выбирает сопоставленный с ним IP адрес или имя удаленного устройства сопряжения и производит с ним TCP/IP соединение по каналам Ethernet локальной сети или Internet. При появлении соединения с удаленным устройством сопряжения, его микроконтроллер формирует сигнал вызова, который поступает на телефонный аппарат 8. Передача голосовой информации, с телефонного аппарата 8 передающей стороны через голосовой кодер-декодер 6 преобразовываются из аналоговой формы в цифровую, кодируются и через микропроцессор 5 подаются на сетевой контроллер 4, в котором происходит буферизация и формирование пакета данных. По правилам реализации стандартного обмена цифровой информации в рамках общих сетевых протоколов каналов Ethernet сетевой контролер 4, сформировав необходимый пакет данных и дождавшись своей очереди, передает оцифрованную голосовую информацию, через маршрутизатор 3 в компьютерную сеть. Эти данные поступают на аналогичный сетевой контроллер 4 на приемной стороне удаленного абонента, где через микроконтроллер 5 подаются на голосовой кодер-декодер 6, преобразовываются в нем из цифры в аналоговый сигнал, фильтруются и поступают на телефонный аппарат 8. Таким образом, абонент, использующий телефонный аппарат на принимающей стороне, получает голосовую информацию от абонента с передающей стороны системы.
Связь телефонных аппаратов через линии АТС без использования каналов Ethernet (Internet) производится предварительным набором на телефонном аппарате первой цифры, соответствующей в плане нумерации сети выходу на линии АТС. Микроконтроллер 5, через голосовой кодер-декодер 6, устройства сопряжения 1, распознав код выхода на линию АТС, делает прямое соединение телефонного аппарата 8 через голосовой кодер-декодер 6 и устройство сопряжения с АТС 9. Все последующие сигналы с телефонного аппарата 8, принимаются и обрабатываются АТС. В этом режиме соединение абонентов производит АТС.
Связь телефонных аппаратов с использованием линии АТС и каналов Ethernet (Internet) может осуществляться в двух направлениях:
- переход с канала Ethernet (Internet) на линию АТС;
- переход с линии АТС на каналы Ethernet;
Переход с канала Ethernet (Internet) на линию АТС происходит по следующему алгоритму: абонент, не имеющий непосредственного подключения устройства сопряжения с линией АТС 9, набрав номер соответствующий в плане нумерации сети выходу на линию АТС инициирует подпрограмму микроконтроллера 5 по опросу всех устройств сопряжения в локальной сери Ethernet на предмет свободной линии АТС. Если хотя бы на одном устройстве сопряжения линия АТС свободна, производится коммутация абонента по маршруту:
- передающая сторона: телефон 8, устройство сопряжения 1, Ethernet 2.
- принимающая сторона: Ethernet 2, устройство сопряжения 1, линия АТС 10.
Все последующие сигналы телефонного аппарата обрабатываются АТС.
Переход с линии АТС на каналы Ethernet происходит по следующему алгоритму: абонент, осуществив подключение с линии АТС на одно из устройств сопряжения 1 производит набор внутреннего номера абонента, микроконтроллер 5, найдя в ЭППЗУ 7 IP адрес данного абонента, осуществляет с ним соединение по каналу Ethernet (Internet).
Настоящее полезная модель позволяет обеспечить упрощение телефонной сети и ее совмещения с локальной компьютерной сетью организации. Исчезает необходимость в использовании мини АТС и специальной телефонной разводки внутри организации. Ее функции решает разводка локальной компьютерной сети. Упрощается техническое решение связи локальных и телефонных сетей основной организации и ее филиалов. Настоящее полезная модель имеет следующие преимущества:
- для осуществления голосовой связи, нет необходимости использовать сервера и персональные компьютеры;
- коммутация абонентов осуществляется путем выбора TCP/IP адреса устройства сопряжения;
- план нумерации телефонной сети организации строится не на списке абонентов мини АТС, соответствующем соединительным линиям от АТС до абонентов, а на адресации устройств, присоединенных к локальной сети организации;
- вместо отдельной кабельной разводки для телефонии используется единая шина локальной компьютерной сети организации;
- имеется возможность использовать компьютерные сети Ethernet, объединяющие удаленные филиалы и их офисы для организации голосовой связи;
- имеется возможность использовать устройство сопряжения без внутренней и (или) внешней АТС.
Упрощение телефонной сети обеспечивается за счет ее совмещения с компьютерной локальной сетью организации.
Настоящее полезная модель промышленно применимо, так как его реализация базируется на использовании стандартного оборудования и не требует разработки специальной технологии и специального оборудования, кроме тех, что применяются при создании компьютерных сетей.