Технические средства для передачи звуковых сигналов акустики в аналоговой форме по телефонным каналам связи

фОмишКин Владимир Всеволодович, кандидат технических наук

технические средства для передачи звуковых сигналов акустики в аналоговой форме по телефонным каналам связи

Статья посвящена рассмотрению результатов разработок специальных технических средств для. передачи звуковых сигналов акустики в аналоговой форме по телефонным каналам, связи. В статье обсуждаются, особенности схемотехники специальных технических средств для. гласного контроля сигналов в телефонных линиях связи.

Ключевые слова: передача звуковых сигналов; телефонные каналы, связи.

В состав аппаратуры для контроля акустики помещений и телефонных переговоров входит первичный преобразователь, с помощью которого в абонентской телефонной линии формируются и передаются сведения о поведенческом складе контролируемого абонента, и приемно-регистрирующие устройства, с помощью которых производится обработка получаемых сведений и их регистрация.

После анализа архивных записей поступивших сведений вырабатывается та или иная информация о контролируемом объекте. Следовательно, первичный преобразователь является важнейшим элементом этой аппаратуры.

В настоящее время продолжают разрабатываться первичные преобразователи специального назначения — специальные технические средства (СТС) для негласного контроля акустики помещений и прослушивания телефонных переговоров. Многообразие СТС в этом сегменте назначения продиктовано их применением: «шпионские»

цели, когда надо учитывать специфику разнообразных условий их оперативного применения.

Требования к техническим характеристикам, к схемотехнике, к конструированию и изготовлению таких СТС с достаточной полнотой изложены в литературе [1 — 5].

Однако не меньший интерес представляют СТС для гласного получения сведений об акустике помещений и передаче их на регистрирующую аппаратуру вместе со сведениями о телефонных переговорах.

Требования к СТС для гласного контроля по демаскирующим факторам, массогабаритным параметрам и энергопотреблению существенно умаляются в сравнении со «шпионскими» СТС. В то же время возрастает интерес к получению долговременных, непрерывных, надежных и качественных сведений в местах их приема и регистрации, к обеспечению возможности использования для обработки и записи сведений стандартной аппаратуры.

Появляется потребность применения таких СТС в составе аппаратуры для многоканальной, долговременной записи сигналов акустики помещений и телефонных переговоров в учреждениях. В этой связи в данной статье приводятся результаты разработок СТС, которые обеспечивают передачу получаемых с их помощью сведений об акустике помещений в аналоговой форме по телефонным каналам связи. При этом схемотехника СТС будет определяться типом телефонного канала связи: аналоговый, цифровой, цифровой с пакетной коммутацией данных (1Р-канал) или радиоканал.

Использование проводной линии того или иного телефонного канала связи для совмещенной передачи сигналов телефонии и акустики снижает затраты на кабельную сеть, обеспечивает увеличение оперативности получения сведений, существенно упрощает одновременный прием и регистрацию сигналов телефонии и акустики. В случае аналоговых телефонных каналов

связи уменьшаются затраты на при-емно-регистрирующую аппаратуру за счет сокращения числа линейных портов регистрации.

Перейдем к существу конкретных разработок СТС для гласного контроля акустики помещений в целях передачи сигналов акустики по разным типам каналов телефонной связи.

Аналоговый канал телефонной связи

Рассмотрим разработанное для аналоговых телефонных каналов связи СТС

— каналообразующий преобразователь КОП-А [6].

Устройство КОП-А предназначено для решения задачи санкционированного контроля акустики помещений путем формирования и передачи сигналов акустики в аналоговой форме по абонентскому аналоговому телефонному каналу связи. Разработка проведена с учетом следующих особенностей.

1. Принцип формирования сигналов акустики помещений и телефонии одинаков, поэтому они находятся в одном частотном диапазоне 300 ... 3400 Гц и передавать их одновременно по одному телефонному каналу связи нельзя. Необходимо разнести эти события по времени. В этом случае временными реперными точками будут моменты:

♦ «трубка положена» — проходят по линии связи только звуковые сигналы акустики;

♦ «трубка поднята» — проходят только сигналы телефонии.

2. Поскольку в аналоговых телефонных станциях для электропитания применяются источники тока, звуковые сигналы акустики формируются в соответствии с выражением:

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема каналообразующего преобразователя

и2 = из — І0г + \ІіГІ (2) и2тах = и3.

и — 1о + ^1

где 1о — ток в линии связи при подключенном к ней устройстве КОП-А в режиме «трубка лежит», ток покоя; 11 — переменный ток на выходе микрофонного усилителя при преобразовании звуковых сигналов акустики в электрические; 12 — пульсирующий ток, образующийся в линии связи при преобразовании тока 100 в соответствии с током 11 звуковых сигналов акустики.

После преобразований (1) имеем:

где и2 — пульсирующее напряжение, образующееся в линии связи при преобразовании напряжения покоя и0 = и3 — І0г в соответствии с напряжением и, = І,г звуковых сигналов акустики; и3 — напряжение в линии связи при отключенном КОП-А; г — распределенное сопротивление линии связи с учетом внутреннего сопротивления источника питания телефонной станции.

Из (2) видно, что при І0г = І,г максимальная амплитуда звуковых сигналов акустики:

Следовательно, линейность звуковых сигналов акустики может обеспечиваться в пределах от и0 до и3. При превышении верхнего значения происходит их ограничение на уровне (рис. 3).

Для исключения демаскирования при таком способе формирования и передачи звуковых сигналов акустики необходимо минимизировать разность и3 — и0, то есть обеспечить минимально возможное потребление тока устройством КОП-А и тем самым уменьшить заметную разницу напряжений в ли-

V

Рис. 3. Осциллограмма электрических сигналов акустики в телефонной линии связи

нии связи при отключенном и при подключенном КОП-А.

Однако это обстоятельство заставляет существенно сужать динамический диапазон принимаемых звуковых сигналов, затрудняет прием слабых сигналов акустики в помещении, значительно уменьшает надежность и качество передачи и приема звуковых сигналов акустики по телефонному каналу связи.

Сущность КОП-А поясняется рисунками, где на рис. 1 изображена блок-схема каналообразующего преобразователя; на рис. 2 — принципиальная электрическая схема каналообразующего преобразователя; на рис. 3 — осциллограмма электрических сигналов акустики в телефонной линии связи. Каналообразующий преобразователь (рис. 1) включает в себя узел согласования 1 с телефонной линией связи, соединенный по входу с абонентской аналоговой телефонной линией связи (ААТЛС), а по выходу — с токовым усилителем — ключом 2, детектором 3 положения телефонной трубки и узлом защиты 4, объединенный выход 6 которых вместе с выходом звукоприемника 5 соединен с другим входом токового усилителя — ключа 2, выход которого соединен с входом звукоприемника 5.

Каналообразующий преобразователь работает следующим образом (рис. 2).

1. Режим «трубка положена»

При подключении преобразователя параллельно к ААТЛС на выходе мостового выпрямителя VDS1 узла согласования 1 устанавливается напряжение, полярность которого не зависит от полярности напряжения на его входе, а в ААТЛС на входе VDS1 появляется напряжение U0, величина которого меньше исходного напряжения U3, то есть

Uo = U3 - ior

из-за падения напряжения на r при протекании тока потребления i0 преобразователя.

Выражение (3) определяет линейную часть динамического диапазона преобразования входных звуковых сигналов акустики в электрические. Чем больше i0 при r = const, тем шире динамический диапазон.

Ограничивается ток i0 энергетическими возможностями источника питания телефонной станции. При превышении током i0 определенной величины абонентская линия рассматривается телефонной станцией как «занята».

В режиме «трубка положена» напряжение U0 превышает напряжение стабилизации на стабилитроне VD2, и он

оказывается в проводящем состоянии. На базе УТ2 появляется напряжение:

ио =

где и4 — напряжение на базе УТ2 в режиме «трубка положена»; К3 — сопротивление резистора резистивного делителя К3 — К4; К4 — сопротивление на выходе подстроечного резистора делителя К3 — К4.

Под действием напряжения и4 транзистор УТ2 открыт и в ААТЛС устанавливается ток покоя І0.

Ток І0 определяется в основном током эмиттера УТ2, включает в себя токи двух параллельных ветвей МК — 115 и 116 и зависит от напряжения и4. Напряжение и4 определяет также напряжение питания звукоприемника 5. Резистор 116 выбирается существенно меньше, чем сопротивление цепочки МК + Д5, так что несмотря на большой ток в эмиттер-ной цепи, микрофон МК звукоприемника 5 работает в оптимальном токовом режиме.

Исходя из (4) величина и4 может регулироваться, например, подстроечным резистором. Изменением сопротивления 114 можно варьировать величиной и4, а с ним и током І0, в частности, добиваться компенсации ухода и4 и І0 при подключении преобразователя к телефонной станции с другим напряжением и3. Звуковые сигналы акустики, преобразованные микрофоном МК звукоприемника 5 в электрические, через разделительный конденсатор С2 проходят на базу транзистора УТ2. Транзистор УТ2 усиливает по току переменные сигналы акустики за счет прохождения их через конденсатор С3, шунтирующий резистор так, что на выходе преобразователя в ААТЛС наблюдается пульсирующий ток в соответствии с выражением (1).

Таким образом, токовый усилитель — ключ 2 — производит усиление по току сигналов акустики и управление мало-импедансной нагрузкой по цепи питания преобразователя, а также обеспечивает управление подачей электропитания на звукоприемник 5.

На рис. 5 показана осциллограмма электрических звуковых сигналов акустики помещений в ААТЛС для ЫБС 2400]Рх при и3 = 25,8 В, и0 = 22,6 В, І0 = 7,6 мА. На рис. 3 приведены сигналы акустики в линии связи при и2 > и3.

Рис. 4. Блок-схема каналообразующего преобразователя для формирования и передачи звуковых сигналов акустики помещений

Вызывные сигналы синусоидальной формы с приходом на телефонный аппарат с положенной трубкой преобразуются на выходе мостового выпрямителя УБЯ1 узла согласования 1 с телефонной линией в однополярные полусинусоиды. По цепи Я1-С1 они воздействуют на базу транзистора УТ1 узла защиты 4, который открывается на каждой полусинусоиде, и запирает транзистор УТ2 токового усилителя — ключа 2. Тем самым запрещается прохождение вызывных сигналов на малоимпеданскую нагрузку в цепи эмиттера УТ2. Это обстоятельство дает возможность избежать искажений и пропаданий вызывных сигналов от перегрузки по цепи питания преобразователя.

2. Режим «трубка поднята»

При поднятии трубки напряжение и0 снижается до значения и0 < ист. Ток в цепи УБ2 прекращается и напряжение на базе УТ2 через резистор Я3 понижается до нуля. Напряжение питания с звукоприемника 5 снимается, сигналы акустики в ААТЛС не проходят. По линии связи следуют только сигналы телефонии.

Если в указанном режиме с телефонного аппарата с помощью номеронабирателя производится набор телефонного номера в импульсном режиме, когда напряжение меняется от импульса к импульсу от уровня «трубка поднята» до уровня «трубка положена», на плоских вершинах кодовых импульсов, соответствующих уровню «трубка положена», могут появляться звуковые сигналы акустики. При больших величинах звуковых сигналов могут возникать сбои в кодовой последовательности импульсов номеронабирателя, что обуславливает неправильный набор телефонного номера.

Защита от таких сбоев построена на основе транзистора УТ1, который открывается по цепи М — С1 от каждого кодового импульса из последовательности на фронте, соответствующем перепаду напряжения от уровня «трубка поднята» до уровня «трубка положена», и на всю его длительность. Рассмотренный КОП-А обеспечивает:

♦ увеличение тока потребления преобразователем в статике до предельных величин, определяемых энергетическими возможностями источника пи-

тания телефонной станции. Это позволяет расширить линейную часть динамического диапазона воспринимаемых звуковых сигналов акустики до сравнительно больших величин (несколько вольт), соизмеримых с сигналами телефонии;

♦ улучшение соотношения сигнал/ шум при передаче сведений об акустике помещений по телефонной линии связи;

♦ введение защиты вызывных сигналов телефонии от искажений и пропаданий, обусловленных их перегрузкой по цепи питания преобразователя;

♦ введение защиты кодовых последовательностей импульсов номеронабирателя от сбоев, обусловленных прохождением на плоских вершинах импульсов намеронабирателя высокоинтенсивных сигналов акустики;

♦ введение в преобразователь под-строечного элемента для обеспечения его работы в учрежденческих телефонных станциях, источники питания которых имеют разные линейные напряжения.

Преобразователь КОП-А и звукорегистрирующая аппаратура подключаются параллельно к линии связи в абонентском телефонном канале. Подключение к линии связи может быть произведено в любом месте на всем ее протяжении от телефонного аппарата до телефонной станции. Принципиальная схема преобразователя очень проста, содержит небольшое количество электронных компонентов, не сложна в изготовлении и имеет сравнительно малые массогабаритные параметры.

Каналообразующий преобразователь сопряжен, испытан и работает в современном отечественном комплексе аппаратуры компьютерной звукозаписи «Фобос» фирмы ВОКОРД. Коротко следует отметить: сигналы телефонии и акустики с данной абонентской линии воздействуют на один из портов платы записи аналоговых сигналов ВОКОРД А-8 (А-16). При этом производится разнофайловая запись и архивация этих сигналов.

Универсальность КОП-А позволяет использовать его в составе многих телефонных станций, например: Panasonic KX-N336, KX-TD500, TES 824; Ericsson MD 110, Business Phone 250;

от УЦТС

Рис. 5. Функциональная схема сумматора каналообразующего преобразователя

ЛС2 ——

ЛС2 —

от УЦТС

к ЦТА

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема универсального сумматора КОП-Ц

Ыес 2400]Рх; Ыес 2000]Рв. Линейные напряжения источников электропитания этих станций составляют соответственно 20, 22, 25, 27, 29, 43 В.

Цифровой телефонный канал связи

Использование КОП-А для формирования и передачи сигналов акустики в цифровом телефонном канале не представляется возможным. Объясняется

это различием способов создания аналоговых каналов передачи звуковых сигналов акустики в аналоговом и в цифровом телефонных каналах связи. Причина состоит в различии источников питания в телефонных станциях: аналоговые — источник тока, цифровые — источник напряжения. Это обстоятельство учтено в разработке СТС для цифровых каналов связи — каналообразующего преобразователя КОП-Ц [7]. Устройство КОП-Ц предназначено

для контроля акустики помещений путем формирования и передачи сигналов акустики в аналоговой форме по абонентскому цифровому телефонному каналу связи.

Сущность КОП-Ц поясняется рисунками, где на рис. 4 изображена блок-схема каналообразующего преобразователя для формирования и передачи звуковых сигналов акустики помещений; на рис. 5 — функциональная схема сумматора каналообразующего преобразователя; на рис. 6 — принципиальная электрическая схема универсального сумматора КОП-Ц. Каналообразующий преобразователь включает в себя:

♦ источник питания 1, соединенный по входу с абонентской цифровой телефонной линией связи (АЦТЛС), а по выходу — с микрофонным усилителем 3, усилителем-компрессором 4 и сумматором 5;

♦ микрофонный усилитель 3, вход которого соединен с микрофоном 2, а выход — с другим входом усилителя-компрессора;

♦ сумматор 5, один из входов которого соединен с выходом усилителя-компрессора 4, а выход и другой вход включены в разрыв одного из проводов ЛС1 телефонной линии связи, при этом абонентский цифровой телефонный аппарат (АЦТА) соединен одним проводом ЛС2 непосредственно с телефонной линией связи, а вторым проводом ЛС1 — с выходом сумматора 5.

Каналообразующий преобразователь работает следующим образом.

При включении каналообразующего преобразователя в цифровую абонентскую телефонную сеть в узле питания 1 вырабатывается низковольтное напряжение постоянного тока для питания всех функциональных узлов преобразователя. Источник питания 1 является универсальным, так как позволяет применять преобразователь во всех современных цифровых телефонных станциях, например, ЫБС, Бпсввоп, Рапавошс, Луауа, несмотря на различие величин выходных напряжений в источниках питания этих станций. Преобразованные микрофоном 2 звуковые сигналы в электрические воздействуют на микрофонный усилитель 3, с выхода которого попадают на усилитель-компрессор 4. Усилитель-ком-

прессор 4 производит сжатие динамического диапазона входных звуковых сигналов акустики.

Компрессированные звуковые сигналы акустики воздействуют на сумматор 5. В нем в соответствии с рис. 5 звуковые сигналы акустики проходят через усилитель тока 6, разделительный конденсатор С1 и воздействуют на первичную обмотку низкочастотного трансформатора Тр. Трансформатор Тр обеспечивает гальваническую развязку сумматора 5 с линией связи и производит преобразование постоянного напряжения в линии связи в пульсирующее в соответствии со звуковыми сигналами.

Достигается это тем, что вторичная обмотка Тр включена в разрыв одного из проводов (ЛС1, точки «а» и «Ь») линии связи через разделительный конденсатор С2. Резистор Я обеспечивает прохождение постоянного тока по линии связи на АЦТА. Высокочастотные сигналы обмена между УЦТС и АЦТА и телефонии в цифровой форме проходят без потерь через конденсатор СЗ на АЦТА. Второй провод линии связи ЛС2 присоединен непосредственно к телефонному аппарату.

В цифровом телефонном канале связи преобразование постоянного напряжения в пульсирующее производится в соответствии с соотношением:

и = и + \ие\,

где и4 — пульсирующее напряжение, возникающее при суммировании напряжений: в линии связи и5 и на выходе усилителя-компрессора и6; и5 — напряжение в линии связи при отсутствии звуковых сигналов акустики; и6 — переменное напряжение, развиваемое усилителем-компрессором при преобразовании звуковых сигналов акустики в электрические.

Из формулы (5) видно, что в аналоговом канале передачи звуковых сигналов акустики, образованном в цифровом телефонном канале связи, размах амплитуд сигналов при отсутствии компрессирования может быть ограничен только величиной напряжения питания каналообразующего преобразователя и может составлять несколько вольт. Наряду с этим напряжение в линии связи не зависит в определенных пределах от подключения дополнительных

потребителей электропитания, то есть отсутствует демаскирующий фактор.

В то же время большие сигналы акустики могут приводить к сбоям цифровых сигналов между УЦТС и АЦТА, а также к появлению искажений сигналов телефонии в цифровой форме. Для исключения этих явлений в каналообразующий преобразователь введен усилитель-компрессор. Усилитель-компрессор производит сжатие больших амплитуд звуковых сигналов акустики так, чтобы они не превышали определенной величины. Каналообразующий преобразователь может подключаться к линии связи в любом месте на всем ее протяжении от УЦТС до АЦТА.

Прием и озвучивание сигналов акустики в аналоговом канале из мест установки микрофона МК производится с помощью звукоснимателя и звукорегистрирующей аппаратуры. Звукосниматель присоединяется параллельно к линии связи в любом месте на всем ее протяжении от УЦТС до АЦТА. Сигналы телефонии в цифровой форме и цифровые сигналы обмена между УЦТС и АЦТА, сигналы вызова и номеронабирателя проходят по цифровому телефонному каналу без сбоев и искажений, несмотря на наличие в нем каналообразующего преобразователя и звукоснимателя.

Поскольку звуковые сигналы акустики помещений находятся в диапазоне частот от 0,3 до 3,5 кГц, а цифровые сигналы обмена в диапазоне частот от 50 до 200 кГц, то их можно передавать по цифровому телефонному каналу связи одновременно.

Каналообразующий преобразователь и звукосниматель сопряжены с аппаратурой компьютерной звукозаписи «Фобос» фирмы ВОКОРД. Аналоговые сигналы акустики с абонентского цифрового канала проходят на плату записи аналоговых сигналов ВОКОРД А8 (А16). Сигналы телефонии с этого же канала проходят на цифровую плату ВОКОРД Б8 (Б4). Таким образом, в аппаратуре «Фобос» звуковые сигналы акустики и сигналы телефонии проходят обработку в разных каналах: аналоговом и цифровом.

Для полноты рассмотрения КОП-Ц необходимо заметить, что его сумматор по схеме на рис. 5 следует применять при напряжениях питания в

абонентской телефонной линии от 60 до 35 В.

Поскольку сейчас эксплуатируются телефонные станции с напряжением питания в линии связи около 25 В предлагается применять в КОП-Ц универсальный сумматор, хотя и более элементоемкий. Этот сумматор обеспечивает работу абонентского цифрового канала при напряжении в линии связи от 60 до 25 В. Его схема приведена на рис. 6. В соответствии с рис. 6 питание на АЦТА подается через сумматор 5, включенный в разрыв одного из проводов линии связи (например, ЛС1, т. «а» и «Ь»). Основной узел сумматора — токовый усилитель-преобразователь. Постоянное напряжение питания на АЦТА подается через токовый усилитель на транзисторе УТ1.Одновременно в случае наличия звуковых сигналов акустики на выходе усилителя-компрессора 4 с помощью УТ1 производится преобразование постоянного напряжения в линии связи в пульсирующее в соответствии со звуковыми сигналами акустики. Из приведенных материалов следует, что в абонентском цифровом телефонном канале связи можно образовать аналоговый канал передачи звуковых сигналов акустики путем преобразования постоянного напряжения, подаваемого по линии связи от УЦТС до АЦТА, в пульсирующее в соответствии со звуковыми сигналами акустики, при этом каналообразующий преобразователь включен в разрыв одного из проводов линии связи.

Благодаря схемотехнике отдельных узлов и построению функциональных связей между ними, выбранному способу формирования звуковых сигналов акустики и включения его в телефонную линию связи, обеспечивается получение непрерывной звуковой информации из мест установки микрофона по цифровому телефонному каналу связи.

Канал связи, предназначенный для транспортирования цифровых пакетов

Рассмотрим разработанное СТС для 1Р-каналов — КОУ-1Р [8].

Основная направленность разработки — создание в цифровом 1Р-канале дополнительного аналогового канала

Рис. 7. Схема цифрового iР-канала передачи цифровых пакетов (голос + данные) и сигналов акустики

передачи сведений об акустике помещений. Прежде остановимся на особенностях 1Р-канала, которые учитывались при разработке КОУ-1Р. Передача голосовых сведений и данных в цифровых 1Р-каналах связи производится с помощью пакетов импульсов, частота следования которых в пакетах составляет 10 мГц, по 4-провод-ным (2 пары проводов) линиям связи. Одна пара для прямого, а вторая — для обратного подканалов передачи цифровых пакетов.

В обоих подканалах применена гальваническая развязка 1Р телефонного аппарата и линейного коммутатора пакетов 1Р-сервера с линиями связи с помощью высокочастотных импульсных трансформаторов.

В этой связи в линиях связи прямого и обратного подканалов отсутствует постоянное напряжение для питания телефонного 1Р-аппарата.

Электропитание 1Р телефонного аппарата может производиться либо от сетевого адаптера, либо от сплиттера, питающее напряжение на который посылается от инжектора по свободной паре проводов (15 и 16 на рис. 7). Рассмотренные выше СТС КОП-А и КОП-Ц не могут быть применимы для формирования, передачи и приема звуковых сигналов акустики помещений в аналоговой форме по цифровому

1Р-каналу связи.

Не целесообразно создавать дополнительный аналоговый звуковой канал путем включения каналообразующего преобразователя параллельно или последовательно (в разрыв одного из связных проводов линии связи) в любом — прямом или обратном 1Р-подканале. Причина: высокочастотные импуль-

сные трансформаторы и трансформаторы фильтров в 1Р-канале связи обладают практически нулевым импедансом на звуковых частотах 300 — 3400 Гц. Фактической нагрузкой выходной цепи каналообразующего преобразователя КОП-Ц при таком включении будет распределенное сопротивление линии связи, которое в пределах офиса имеет очень малые величины. К тому же организация дополнительного канала передачи звуковой информации в 1Р-каналах связи может приводить к искажениям и сбоям как импульсов в цифровых пакетах, так и самих пакетов. Вывод: невозможно организовать ни в одном из 1Р-подканалов дополнительный канал передачи звуковых сигналов акустики в аналоговой форме. Сущность КОУ-1Р поясняется чертежами, где на рис. 7 изображена схема цифрового 1Р-канала передачи цифровых пакетов (голос + данные) и сигналов акустики; на рис. 8 — 10 — преобразование 4-проводной линии связи

Вход

Прямой I * ' Обратный

подканал

подканал

I_____I

юнй

ТР4

Вход

Рис. 8

Вход

ТРЗ

9 10

Ф1

и

ТР4

11 14

Ф2

ФЗ

9 10

ТР5

Ф4

11 14

ТР6

Вход

Рис. 9

Вход

ЛС1

9,10

ЛС2

11,14

9,10

11,14

Вход

Рис. 10

1Р-канала на звуковых частотах 300

— 3400 Гц; на рис. 11 — 13 — осциллограммы сигналов в цифровом 1Р-канале связи при одновременной передаче цифровых пакетов и звуковых сигналов акустики.

На рис. 7 изображена блок-схема каналообразующего устройства 23 для формирования, передачи и приема звуковых сигналов акустики в 1Р-канале связи, а также показан вариант подключения каналообразующего устройства 23 к 1Р-линии связи.

Каналообразующее устройство 23 включает в себя каналообразующий преобразователь 7 КОУ-1Р, содержащий узел питания 1, соединенный по входу с автономным источником питания 1Р телефонного аппарата, а выход — с усилителем тока 2, вход которого объединен с микрофоном 3, а выход — с узлом согла-

Рис. 11

Рис. 12

Рис. 13

сования 4, состоящим из согласующего трансформатора ТР1, первичная обмотка Ш1 которого через разделительный конденсатор С1 соединена с выходом усилителя тока 2, а вторичная обмотка Ш2 одним выводом через резистор Я1 связана с одним из двух проводов (9 или 10) линии связи ЛС1 прямого 1Р подканала связи, а вторым — с одним из двух проводов (11 или 14) линии связи ЛС2 обратного 1Р-подканала связи, и звукоприемник 8 звуковых сигналов акустики, узел согласования 5 которого состоит из согласующего трансформатора ТР2, первичная обмотка Ш1 которого одним выводом через резистор Я2 объединена с одним из двух проводов (9 или 10) линии связи ЛС1 прямого 1Р подканала связи, а вторым — с одним из двух проводов (11 или 14) линии связи ЛС2 обратного 1Р-подканала связи, а вторичная обмотка Ш2 выведена на усилитель

6 звуковых сигналов акустики звукоприемника 8.

Аналоговый канал передачи звуковых сигналов акустики создан в цифровом 1Р-канале связи путем подключения узла согласования 4 каналообразующего преобразователя 7 КОУ-1Р одним выводом к одному из двух проводов (9 или 10) линии связи ЛС1 прямого 1Р-подканала связи, а вторым — с одним из двух проводов (11 или 14) линии связи ЛС2 обратного 1Р-подканала связи, а также за счет соединения узла согласования 5 звукоприемника 8 КОУ-1Р од-

ним выводом с одним из двух проводов (9 или 10) линии связи ЛС1 прямого ІР-подканала связи, а вторым — с одним из двух проводов (11 или 14) линии связи ЛС2 обратного іР-подканала связи. Каналообразующее устройство 23 работает следующим образом.

При подаче электропитания на автономный источник питания с выхода узла питания 1 питающее напряжение следует на электронную схему КОУ-ІР

7: усилитель тока 2, микрофон 3, узел согласования 4. Звуковые сигналы акустики, преобразованные микрофоном 3 в электрические, усиливаются с помощью усилителя тока 2 и через разделительный конденсатор С1 воздействуют на первичную обмотку Ш1 согласующего трансформатора ТР1 узла согласования 4 с полосой пропускания 300 - 3400 Гц.

С вторичной обмотки Ш2 трансформатора ТР1 звуковые сигналы через ограничительный резистор Я1 проходят на линии связи ЛС1 и ЛС2 (провода 9 и 11).

В линиях связи ЛС1 и ЛС2 появляются звуковые сигналы акустики. Съем этих сигналов производится с помощью звукоприемника 8 в любом месте ЛС1 и ЛС2 на всем их протяжении от ІР телефонного аппарата 20 (ІРТА) до коммутатора 17 пакетов, устанавливаемого поблизости от ІР-сервера.

По линиям связи ЛС1 и ЛС2 (провода 10 и 14) звуковые сигналы следуют на

звукоприемник В и воздействуют на его входной тракт: ни первичную обмотку Wl трансформатора TР2 узла согласования S через ограничительный резистор R2. C вторичной обмотки W2 трансформатора TР2 узла согласования S звуковые сигналы направляются на вход усилителя б. Tрансформатор TР2 узла согласования 5 звукоприемника В выполняет функцию не только гальванической развязки, но и фильтра высоких частот, то есть исключает необходимость установки подобного фильтра. Oграничительные резисторы Rl и R2 необходимы для исключения влияния выходного и входного тракта KOУ-iP и звукоприемника В соответственно на передаточные характеристики iР-подканалов.

В линейных цепях штатной аппаратуры (рис. У, поз. 24): коммутаторах пакетов 17 и №TA 2O, для обеспечения гальванической развязки с линиями связи применяют высокочастотные импульсные трансформаторы, к примеру, коммутаторы CISCO, HALO, Surecom и др. В упрощенном виде на рис. У, поз. 24 показаны схемные решения гальванической развязки с линиями связи в штатной аппаратуре.

В связи с тем, что частота следования импульсов в пакете составляет l0 МГц, линейные развязывающие трансформаторы TРЗ, TР4, TР5, TР6 и трансформаторы фильтров Ф1, Ф2, ФЗ, Ф4 (рис. У, поз. 24) являются высокочастотными импульсными трансформаторами. На звуковых частотах 300 — 3400 Гц при допустимых упрощениях трансформаторы TРЗ, TР4, TР5, TР6 и трансформаторы фильтров Ф1, Ф2, ФЗ, Ф4 (рис. 8) имеют входной импеданс близкий к нулю. Практически их обмотки, расположенные в цепях ЛИ и ЛC2, можно считать короткозамкнутыми на звуковых частотах (рис. Я).

Результат: 4-проводная линия связи ІР-канала преобразуется в 2-проводную на звуковых частотах, то есть каждая 2-проводная линия связи ЛИ (прямой іР-подканал) и ЛC2 (обратный іР-под-канал) преобразуется в однопроводную (рис. l0).

бедствие: для передачи и приема звуковых сигналов акустики по линиям связи ЛИ и ЛC2 цифрового іР-канала можно использовать любые из приведенных комбинаций проводов: 9 — ІІ, 9 — 14, 1O — 11, 1O — 14 (рис. l0). На-

сЗ

к

Рис. 16

как следствие, имеет сравнительно ма-

пример, при передаче сигналов акустики по проводам 9 — 11, съем этих сигналов можно производить с проводов 9 - 11, 9 - 14, 10 - 11, 10 - 14.

При одновременном транспортировании цифровых 1Р-пакетов и звуковых сигналов акустики, как видно из осциллограмм на рис. 11 — 14 последние никоим образом не искажают амплитудно-частотных характеристик импульсов и не приводят к их сбоям в цифровых пакетах 21 в прямом (рис. 11, 12) и обратном (рис. 13, 14) 1Р-подканалах. При этом могут передаваться звуковые сигналы 22 акустики амплитудой 5 - 6 В (на рис. 11 и 12 -итах « 6 В, на рис. 13 и 14 - итах< 2 В). Осциллограммы показывают, что цифровой 1Р-канал передачи цифровых информационных пакетов и образованный в нем дополнительный аналоговый канал передачи звуковых сигналов акустики при одновременной работе не испытывают взаимного влияния. При включении 1РТА в питающую сеть через адаптер КОУ-1Р 7 можно установить внутри телефонного аппарата. Того же результата можно добиться при питании 1РТА от сплиттера 19, напряжение питания на который приходит по свободной паре проводов 15 и 16 (рис. 7) линии связи от инжектора 18. При этом, питая КОУ-1Р по той же паре проводов 15 и 16 от инжектора 18, его можно устанавливать в любом месте линии связи на всем ее протяжении от 1РТА до коммутатора 17 пакетов (рис. 7). Благодаря схемотехнике отдельных узлов и способу включения каналообразующего устройства в цифровой 1Р-канал связи обеспечивается получение непрерывных сведений из мест установки микрофона по 1Р-каналу связи. Выбранные способы формирования, передачи и приема звуковых сигналов акустики по 1Р-каналу связи дают возможность технической реализации устройства с отсутствием демаскирующего фактора, получать и передавать сравнительно большие величины звуковых сигналов акустики, что в итоге позволяет существенно повысить надежность и качество их передачи и приема. Достигнута возможность одновременной передачи цифровых пакетов (голос + данные) и звуковых сигналов акустики в аналоговой форме.

КОУ-1Р прост по схемотехнике, содержит малое число радиокомпонентов и,

лые массогабаритные параметры. Каналообразующее устройство испытано и применено в 1Р-канале на базе цифровой телефонной станции Ыес2400]Рх. Каналообразующее устройство сопряжено с аппаратурой

компьютерной звукозаписи «Фобос» фирмы ВОКОРД.

В аппаратуре «Фобос» аналоговые сигналы акустики с абонентского ІР-канала проходят на обработку на плату записи аналоговых сигналов ВОКОРД А8 (А16), а цифровые пакеты (голос + данные) на

плату для работы с цифровыми потоками ВOKOРД Е1-4Е1.

Радиоканал связи

При пространственной разобщенности места расположения подконтрольного объекта, места сбора сведений о нем и отсутствии возможности установления проводной связи между названными пунктами следует прибегнуть к созданию канала радиосвязи между ними. Обсудим один из методов решения этой проблемы: GSM-канал на основе мобильных телефонных аппаратов Philips Xenium 100.

Что характерно для этого аппарата:

♦ содержит две SIM-карты;

♦ имеет гарнитуру;

♦ оснащен энергоемким аккумулятором;

♦ стоит сравнительно дешево.

К недостаткам следует отнести отсутствие отдельного входа для подключения зарядного узла.

Аппаратура радиоканала состоит из двух частей:

♦ передающая (ПД);

♦ приемная (ПР).

В комплекты передающей и приемной частей (рис. 15, 16) входят: зарядные узлы (ЗУ), согласующие узлы (СУ), соединительные кабели, мобильные аппараты (МБ).

Зарядные узлы используются из комплектации Philips X100. Соединительные кабели изготовлены с использованием mini USB-разъемов. Разводка проводов в них сделана в соответствии с разводкой штатных кабелей гарнитуры и зарядного узла. Различаются ПД и ПР только электрической схемой согласующих узлов.

Объединяем функциональные узлы передающей части в соответствии со схемой соединений на рис. 15, а приемной части на рис. 16.

На подключение проводов R, L, G (M-) (рис. 15) к резисторам RH, имитирующим наушники и расположенным в СУ, мобильный аппарат ПД реагирует как на подключение к нему гарнитуры. Далее МБ ПД переводится в режим автоответчика и запрета генерации звуковых сигналов при вызывных звонках с другого телефонного аппарата. Преобразователь КОП-А с микрофоном МК присоединяется параллельно к ААТЛС в любом месте на всем ее про-

тяжении от АТА до телефонной станции. Передатчик готов к работе в режиме непрерывной передачи сигналов с ААТЛС. В приемной части провода к и С (М-) (рис. 16) одного из наушников подключаются к входному трансформатору ТР1 усилителя СУ. Сигналы с выхода усилителя подаются на звукорегистрирующую аппаратуру, в частности, на аппаратуру «Фобос». При отключенном соединительном кабеле в ПР сигналы акустики и телефонии прослушиваются по мобильному аппарату ПР. Работа аппаратуры радиоканала происходит следующим образом.

При вызывном звонке с приемника передатчик проходит беззвучно в режим автоответчика. С этого момента все сведения, поступающие с ААТЛС проходят в радиоэфир. Принятые в ПР сигналы акустики и телефонии регистрируются стандартной аппаратурой. По команде наблюдателя приемник ПР выходит из радиоэфира, одновременно прекращается работа ПД. Радиоэфир по этому каналу становится свободным. Мобильные аппараты могут включаться на круглосуточную работу. Для обеспечения такого режима функционирования электропитание на мобильные аппараты ПД и ПР подается постоянно от зарядных узлов. К тому же заметим, что у операторов мобильной связи имеются экономичные тарифные планы, которыми можно воспользоваться для работы в таких условиях.

В зависимости от расположения ПД в сотовой сети выбранного оператора качество связи с ПР может быть различным. Чтобы уменьшить эту зависимость, выбран мобильный аппарат с двумя Я1М-картами от разных операторов связи.

Число абонентов, которые могли бы позвонить намеренно или случайно на выбранный номер ПД, можно свести к требуемому минимуму за счет использования более дорогих с расширенными функциональными возможностями мобильных аппаратов: например, смартфоны Ыок1а 5235. Для этого аппарата необходимо также изготовить соединительные кабели к приемному и передающему аппаратам, узлы согласования. Зарядные узлы к этим МБ подключаются через отдельные входы. Необходимо запрограммировать МБ передатчика так, чтобы обеспечить скрытность его работы в процессе съема сигналов с те-

лефонной линии связи.

Смартфоны ЫоЫа 5235, 5800 и др. позволяют ввести в их память «белый» список номеров мобильных телефонов, с которых допускается дозвон на аппарат ПД. По цифровому (2-проводно-му) и 1Р (4-проводному) каналам связи можно производить съем и отсылку по радиоканалу только звуковых сигналов акустики в аналоговой форме, получаемых с помощью устройств КОП-Ц и КОУ-1Р соответственно.

Вопросы съема сигналов телефонии в цифровой форме с указанных линий связи и последующей их конвертации в аналоговые сигналы для передачи по радиоканалу в данной работе не рассматриваются.

Подытожить рассмотрение приведенных материалов можно так: использование разработанных устройств в качестве первичных преобразований в аппаратуре для гласного контроля акустики помещений и телефонных переговоров представляются весьма полезным. Наряду с этим предложенные схемные решения преобразователей могут найти применение при разработке СТС для негласного контроля сигналов в телефонных линиях связи.

Литература

1. Петраков А.В. Основы, практической защиты, информации, — М.: Радио и связь, 1999.

2. http://www.radioscanner.ru/info. Классификация. специальных технических средств, предназначенных для. съема информации, в телефонной, линии.

3. http://www.anaIitika.ru/info. Хорев А.А. Методы и средства поиска электронных устройств перехвата информации.

4. http://www.phreaking.ru. Специальные технические средства негласного получения акустической (речевой) информации.

5. http://www.taIion.kz. Контроль по проводным линиям связи.

6. Фомишкин В.В. и. др. Каналообразующий преобразователь. Патент на полезную модель №97229, 29.04.2010 г.

7. Фомишкин В.В. и. др. Каналообразующий преобразователь. Патент на полезную модель №93605, 25.01.2010 г.

8. Фомишкин В.В. и др. Каналообразующее устройство. Патент, на полезную модель №104804, 20.09.2010 г.