A nagyfrekvenciás előfizetői vonaltöbbszörözés (eredeti orosz rövidítéssel: NEV) egy speciális analóg módszer, amely lehetővé teszi két vagy több telefonkapcsolat egyidejű, egymástól független átvitelét egyetlen szabványos Telefonvonalon (réz érpáron).
A szakirodalomban az AVU rövidítést gyakran nagyfrekvenciás előfizetői berendezésként (абонентская высокочастотная установка) is feloldják – ez a speciális hardverek összességét jelenti (az előfizetői végberendezést és a telefonközpontban lévő megfelelő állomási berendezést), amely biztosítja a kiegészítő kommunikációs csatorna működését egy már meglévő vonalon.
Tágabb értelemben az AVU a vonaltöbbszörözési (multiplexelési) technológiák egyik fajtája, amelyhez hasonló még a polaritásváltós vonaltöbbszörözés (az aktív előfizető kiválasztása a feszültség polaritásának megváltoztatásával történik, egyidejű beszélgetés nem lehetséges – ez a hagyományos ikertelefon) és a digitális vonaltöbbszörözés (amely Impulzuskód-modulációt, PCM-et használ).
Működési elv Az AVU rendszer fő feladata a meglévő előfizetői vonal többszörözése egy további telefoncsatornával anélkül, hogy új kábeleket kellene lefektetni. Míg az alapcsatorna a szabványos hangfrekvenciás sávot foglalja el 300 és között, addig a kiegészítő csatorna a magasabb frekvenciatartományban jön létre. Ezt a frekvenciaosztásos multiplexelés (FDM) módszerével érik el, ami lehetővé teszi, hogy két előfizető egyidejűleg és egymástól teljesen függetlenül használja ugyanazt a réz érpárt.
A kiegészítő csatorna műszaki megvalósítása eltérő vivőfrekvenciák használatát igényli az adatok adására és vételére. A beszédjelek és a tárcsázási impulzusok továbbítása az előfizetői berendezéstől a telefonközpont felé 28 kHz-es frekvencián történik, míg a központból az előfizető felé tartó jelet 64 kHz-es frekvencián sugározzák. A nagyfrekvenciás (NF) csatorna működése során amplitúdómodulációt alkalmaznak, amely sok tekintetben hasonlít a rádióadók és rádióvevők működési elvéhez, azzal a különbséggel, hogy a jel terjedése a vezetékes vonalra korlátozódik.
Az AVU működési elve hasonlóságot mutat a háromprogramos vezetékes rádiózással: mindkét technológiában jelen van egy alap, hangfrekvenciás alapsávi csatorna és kiegészítő nagyfrekvenciás csatornák. A rádiós műsorszórásban azonban minden programot szimplex módon (egy irányban – a központtól az előfizető felé) továbbítanak, míg az AVU esetében az átvitel duplex módon, két irányban, elkülönített frekvenciákon történik.
Az alacsonyfrekvenciás (alapsávi) és a nagyfrekvenciás csatornák jeleinek megfelelő szétválasztása, valamint a kölcsönös interferencia elkerülése érdekében speciális szűrőket alkalmaznak. Ezek levágják a 3500 Hz feletti spektrumot az alap hangfrekvenciás ágról. Az előfizetői aluláteresztő szűrőt általában egy külön, kompakt házban helyezik el közvetlenül az alapelőfizető vonalán, míg a központi szűrőt az NF/AF központi áramköri kártyára integrálják a telefonközpont nagyfrekvenciás berendezésével együtt.
Rendeltetés és gazdaságossági szempontok A telefonos vonaltöbbszöröző rendszerek használatának fő célja a hiánycikknek számító réz érpárak megtakarítása volt. Az AVU rendszert tömegesen alkalmazták, amikor 1-2 új telefonszámot kellett kialakítani egy épület meglévő infrastruktúráján belül, és a központból érkező sokeres kábel nagyobb kapacitásúra történő cseréje gazdaságilag nem volt indokolt.
A hagyományos blokkolt (ikertelefonos) megoldásokkal ellentétben – amelyek szintén egy érpáron működnek – az AVU segítségével többszörözött vonalon mindkét előfizető egyszerre használhatja a kapcsolatot. Sőt, akadálytalanul fel is hívhatják egymást.
Kivételes esetekben (súlyos vonalkapacitás-hiány esetén) megengedték a technológiák kombinálását is: egy ikertelefonos vonalon kiegészítésképpen kialakítottak egy nagyfrekvenciás AVU csatornát is. A gyakorlatban ezt a megoldást rendkívül ritkán alkalmazták, és a nagyvárosokban szinte soha nem fordult elő, mivel a kapcsolat minősége jelentősen romlott.
A berendezés felépítése és műszaki kialakítása Az AVU komplexum alapfelszereltsége a következő elemekből áll: Előfizetői alacsonyfrekvenciás egység (AF-E); Előfizetői nagyfrekvenciás egység (NF-E); Központi félegységek blokkja (KFB), amely akár tíz dugaszolható NF/AF kártyát is tartalmazhat; Központi berendezések állványa (kerete), amelyet a telefonközpont rendezőjébe (MDF) szerelnek, és akár nyolc KFB blokkot is befogadhat; Akkumulátoregység.
Az előfizetői nagyfrekvenciás egység (NF-E) egy összetett aktív eszköz. Hardveres része a következőket tartalmazza: K-20 felüláteresztő szűrő, jelszintszabályozó, P-28 és P-64 sáváteresztő irányváltó szűrők, vevőág-erősítő, demodulátor, D-3,4 aluláteresztő szűrő, hibrid áramkör (differenciál rendszer), modulátor, 28 kHz-es vivőfrekvencia-generátor (G-28), hívásvevő, félvezető relé és saját hálózati tápegység. A klasszikus NF-E blokk felépítési rajzát a szakirodalom részletesen ismeri.
A központi NF/AF kártya nagyrészt megduplázza az előfizetői egység áramköreit, azonban nem rendelkezik félvezető relével, hívásvevővel és jelszintszabályozóval. A modul nem igényel egyedi áramforrást, mivel a szükséges energiát a központ 60 V-os központi akkumulátorából kapja. Ezen felül a központi rész tartalmaz egy jelcsatorna-vevőt, egy hurokszimulátort, egy D-3,5 aluláteresztő szűrőt és a 64 kHz-es vivőfrekvencia-generátort (G-64).
A rendszer működési logikája a következőképpen épül fel: a -es jel folyamatosan érkezik a központból az előfizető felé, és a hívás, illetve a beszélgetés pillanataiban alacsonyfrekvenciás jelekkel modulálódik. A -es válaszjelet az előfizetői egység csak a vonal foglalásakor (a kagyló felemelésekor) bocsátja ki, amelyet hasonlóan modulálnak a hangjelek és a tárcsázási impulzusok.
A berendezés normál működéséhez szigorú korlátozás vonatkozik a központ és az előfizető közötti vonal hosszára – szabványos, 0,4 mm réz érátmérőjű kábel használata esetén ez nem haladhatja meg a 4,5 km-t. A kábel bármilyen hibája (kötések, javítási betoldások) további csillapítást okoz a magas frekvenciákon, ami csökkenti a maximálisan megengedett távolságot.Előfizetői nagyfrekvenciás berendezés (AVU) — működési elv
Üzemeltetési sajátosságok és hátrányok A klasszikus szovjet típusú AVU berendezések számos specifikus sajátossággal és hátránnyal rendelkeznek, amelyek a nagyfrekvenciás részüket érintik (az alacsonyfrekvenciás csatorna közben úgy működik, mint egy hagyományos fizikai érpár). Hálózati tápellátás: Az előfizetői NF-E egységet csatlakoztatni kell a 220 V-os hálózathoz. Áramszünet esetén a kapcsolat teljesen megszakad (egyes modelleknél terveztek tartalék akkumulátor csatlakoztatási lehetőséget, de a gyakorlatban ezt szinte soha nem használták). Háromvezetékes kialakítás: A régi egységek háromvezetékes kimenettel rendelkeztek a telefonkészülék felé (a csengetési áramkört külön vezetéken vezették ki), ami a csatlakoztatott telefonok átalakítását tette szükségessé. Alacsony vonali feszültség: Készenléti állapotban a készülék kapcsain a feszültség csak körülbelül 10 V volt (a szabványos 60 V helyett). Alkatrészek instabilitása: Hiányzott a generátorok frekvenciájának kvarckristályos stabilizálása, és az induktív tekercsek magjait egyszerű paraffinnal rögzítették. Nehézkes beállítás: A régi egységeknél a jelszintet a vonal hosszához manuálisan kellett beállítani speciális áthidalók (jumperek) beforrasztásával az áramköri lapon. Fizikai elhasználódás: A 20-30 éve működő berendezéseknél a rezgőkörök elhangolódnak, ami a háttérzajok és a hangminőség romlásának fő oka.
Történelmileg az AVU berendezéseket az 1970-es években fejlesztették ki az Ufai „Promszvjaz” gyár belső műszaki specifikációi (GOST helyett helyi TU) alapján, és nem az általános telefonhálózati szabványok szerint. A berendezést kizárólag elektromechanikus, tárcsás telefonok csatlakoztatására tervezték. A nyomógombos készülékek, a hívószámkijelzők (AON), az üzenetrögzítők, a faxok és az alközpontok (PBX) tömeges megjelenésével kiderült, hogy a régi AVU egységek további trükkök nélkül nem képesek együttműködni velük.
AVU-adapterek A régi NF-E blokkok és a modern elektronika inkompatibilitásának megoldására úgynevezett AVU-adaptereket alkalmaztak. Ezeket a köztes eszközöket a régi blokk háromvezetékes kimenetéhez csatlakoztatták, és a kimenetükön egy szabványos kétvezetékes telefonvonalat szimuláltak, amelynek paraméterei megközelítették a városi telefonközpontokét.
Egy minőségi adapter 48–60 V közötti vonali feszültséget biztosított, és 80–100 V-os, 25 Hz-es csengetési feszültséget generált (szinuszgörbéhez közeli jelformával). Ez lehetővé tette bármilyen vezeték nélküli telefon, modem vagy fax zökkenőmentes csatlakoztatását. Ismertebb ipari adaptermodellek voltak a „Glük-203” és a „Norma” (Szentpétervár), emellett számos rádióamatőr kapcsolási rajz is keringett.
Korszerű ipari változatok Az 1990-es évek közepétől kezdve számos vállalat megkezdte a modernizált AVU rendszerek gyártását korszerű alkatrészekkel. Ezeket már AGC-vel (automatikus jelszintszabályozással), kvarc stabilizátorral, üzemmód-jelzőkkel látták el, és szabványos kétvezetékes vonalat biztosítottak. Az eszközök ismertebb generációi: Klasszikus AVU („Promszvjaz” gyár, Ufa és Szamara) – az 1970-es évektől az 1990-es évek elejéig gyártották. Léteztek „egytrafós” és „kéttrafós” módosítások. AVU VF-A-2 (a szentpétervári „Ravensztvo” kutatóintézet „Progressz” szövetkezete) – átmeneti modell a kétvezetékes kimenet és az AGC bevezetésének kísérletével. Pascal-2250M (előfizetői), Pascal-2150 (központi) – gyártó: „Pascal-Electric” Kft. (Szentpétervár). Modern, mikroprocesszor-vezérelt sorozat. Rosza-2000 / Rosza-2002 – gyártó: „Rosztelko” Kft. (Szentpétervár), a „Pascal” architektúra analógja. Elf-12 / AVU-S-4 – gyártó: „ELS” Zrt. (Tula). Különlegességük a külső 12 V-os tápegység, ami leegyszerűsíti a szünetmentes áramforrásokhoz való csatlakoztatásukat.
Megjegyzés: A fenti rendszerek mindegyike (1-5. pont) a klasszikus 28/64 kHz-es frekvenciákon működik, aminek köszönhetően a különböző gyártók előfizetői és központi egységei csereszabatosak és kompatibilisek egymással.
Külön meg kell említeni az AVU-L rendszert („LEND” Kft., Togliatti). Ez a berendezés saját, a szabványtól eltérő vivőfrekvenciákon dolgozik, emiatt teljesen inkompatibilis más gyártók egységeivel.
Adatátviteli technológiákkal való kompatibilitás Betárcsázós (Dial-Up) modemek A nagyfrekvenciás modulált jel jelenlétét a Dial-Up modemek kritikus zavarként érzékelik. A szűrők tökéletlensége a jel-zaj viszony romlásához és a berendezés bemeneti áramköreinek túlvezérléséhez vezet.
A modem működését a többszörözött vonalon számos tényező nehezíti: Szűk áteresztési sáv (jelentősen keskenyebb a szabványos 3 kHz-nél); Frekvencia- és fázistorzítások a vonal két végén lévő konverziós frekvenciák eltérése miatt; Fázisremegés (jitter), amelyet a régi blokkok generátorainak instabilitása okoz.
Ezek a hiányosságok az emberi fül számára szinte észrevehetetlenek, de kritikusak az adatátvitel szempontjából. A legegyszerűbb szoftveres modemek (ún. win-modemek) az AVU vonalakon általában egyáltalán nem működnek. A Telebit modemek a PEP protokollal részben képesek kompenzálni a szűk sávot, de érzékenyek a fázisremegésre. A gyakorlatban elfogadható működést (akár V.90-es protokollig) csak a vonal tökéletes állapota és csúcsminőségű, ipari kategóriájú hardveres modemek (pl. U.S. Robotics Courier) használata esetén lehet elérni.
ADSL/xDSL berendezések Az ADSL technológia alkalmazása olyan vonalon, amelyen keresztül AVU is működik, szabványos kivitelben (ADSL Annex A) lehetetlen. Ezen technológiák frekvenciatartományai átfedik egymást, ami a jelek kölcsönös elnyomódásához és a modem szolgáltatóval való szinkronizációjának meghiúsulásához vezet.