Устройства активной технической защиты.
Активная техническая защита телефонной линии от самовольного подключения предусматривает вмешательство в процесс установления и проведения связи с пиратского аппарата с целью предотвращения реальных финансовых затрат.
Все типы аппаратуры, реализующие активную защиту линий могут устанавливаться как на выходных клеммах АТС, так и на входе оконечных устройств, то-есть у абонента. Место установки блоков защиты определяется необходимостью решения тех или иных задач противодействия.
Преимуществом установки защитных устройств на кроссе АТС является охрана шлейфа АТС-абонент по всей его длине даже при его разрыве. Недостатком является невозможность абонентом самостоятельно определять тактику защиты.
Преимуществом индивидуальной установки блоков является: свобода в выборе устройств защиты, оперативность реагирования на все случаи самовольных подключений, а также, что немаловажно, невмешательство в протокол работы АТС. Недостаток заключается в невозможности контролировать всю длину шлейфа, особенно при его обрыве.
Именно поэтому, для разработчика аппаратуры активной защиты определяющим является постановка задачи противодействия. Наиболее реальная для
большинства пользователей АТС задача формулируется следующим образом: в случае самовольных подключений, финансовые потери необходимо свести к минимуму, не стремясь к их абсолютному исчезновению.
Существует две степени эффективности применения активных средств защиты:
• срыв пиратского подключения — 100% исчезновение финансовых потерь;
• затруднение пиратского подключения —
снижение потерь в два раза.
Следует отметить, что борьба "брони и снаряда" в сфере пиратства еще не закончена, поэтому, если удалось достигнуть степени затруднения. — это уже большой успех. Естественно, определяя эффективность защиты таким образом, мы усредняем все случаи воровства телефонного времени. Для какого-то из абонентов установка простейшего блока защиты может оказаться на 100% эффективной, но только на конкретный период времени.
4.1. Способы запрета набора номера
Вмешательство в процесс связи подразумевает реализацию функции запрета набора номера. Для проводных линии связи существует несколько основных способов запрета набора номера.
• Кратковременный разрыв линии с целью установки аппаратуры АТС в исходное состояние (линия свободна). Подразумевается разрыв одного из линейных проводов на время большее 400-800 мс (по ГОСТ 7153).
• Шунтирование линии резистивно-емкостной цепью. В этом случае, с помощью резистора ограничивается амплитуда импульсов набора номера, что не позволяет АТС определить номер и осуществить соединение, а емкость предназначена для гашения посылок тонового (частотного или DTMF) набора, а также подавления разговора, если соединение все-же состоялось.
• Помехи импульсному и частотному набору номера. Подразумевается искажение формы импульсов набора, уменьшение их количества и т.п., что также не позволяет однозначно определить номер и установить связь.
На Рис. 16 приведена схема ключа на разрыв линии.
В состав схемы входят: • MOCT—VD1-VD4; • ключ—DA1; • зарядная цепочка — С 1, R 1; • выпрямительный диод — VD5; • развязывающая цепь R2, С2, R3. В исходном состоянии (когда от генератора поступает последовательность импульсов запуска) ключ DA1 открыт, так как падение напряжения на цепи Cl, R1 равно напряжению открывания DA1. Соответственно, открыт мост VD1-VD4, и положительный линейный провод замкнут накоротко через прямые переходы диодов VD1-VD4. При необходимости осуществить разрыв линии прекращают подачу импульсов запуска от генератора. Емкость Cl разряжается через сопротивление R1, ключ DA1 закрывается, и, соответственно, закрывается мост VD1, VD4, разрывая, тем самым, плюсовую линейную шину. Время разрыва определяется управляющим внешним устройством, необходимо только учесть время реакции цепи R1 Cl. Данная схема может устанавливаться на любом участке шлейфа АТС-абонент. Управляющее устройство может быть запитано от самой АТС. На Рис. 17 приведена схема шунтирования линии резистивно-емкостной цепью.
В состав схемы входят: • мост—VD1-VD4; • ключ—DA1; • специально рассчитанная резистивно-емкостная цепь RC. В исходном состоянии, когда линия свободна, на вход DA1 подается логический "ноль" от внешнего управляющего устройства. В этом состоянии нагрузка RC не шунтирует линию. При практическом использовании этой схемы необходимо учитывать, что на ключ DA1 через емкость С может бьгть. приложено напряжение от 100 до 200 В (при вызове с АТС), в этом случае желательно применять ключи типа КР1014КТ1В, имеющие повышенное напряжение пробоя, или любой другой высоковольтный транзистор, выдерживающий напряжение до 200 В.
При необходимости запрета набора номера на управляющий вход DA1 подается логическая "единица" (2,5-4,5 В). Набор номера на параллельно подключенном телефонном аппарате становится невозможен. Емкость С = 220 мкФ обеспечивает подавление импульсов тонового набора не менее чем на 20 дБ, чего достаточно для того, чтобы номер не воспринимался аппаратурой АТС. Сопротивление R = 2 кОм ограничивает амплитуду импульсного набора до -25 В, чего также достаточно для любого защитного устройства. На Рис. 18 приведена схема формирования помех импульсному набору номера. Схема отличается от обычного ключа тем, что в ней отсутствует емкость С, а также наличием генератора Fг частотой 20-100 Гц, который непосредственно управляет ключем DA1. Применение этой схемы позволяет в промежутках между замыканиями линии на сопротивление R контролировать состояние линии (освободил ее пират или нет). Защитные свойства схемы также хороши — набор номера с параллельного аппарата невозможен. Все описанные выше схемы, в принципе, могут быть установлены на любом участке линии АТС-абонент (в зависимости от конкретной схемы защитного устройства). 4.2. Схема защиты от параллельного подключения, выполненная в виде "заглушки" При неиспользовании абонентом основного телефонного аппарата в течение длительного времени (командировка, выход в город и т.п.) рекомендуется использовать простейшие средства защиты линии от параллельного подключения (т.е. без разрыва шлейфа АТС-абонент). Такие устройства должны выполнять две основные функции: • при попытке набора номера с параллельно-подключенного аппарата осуществить запрет набора методом шунтирования линии; • при приеме посылок вызова от АТС (100 В, 25 Гц) устройство не должно шунтировать линию (система запрета не включается). На Рис. 19 приведена принципиальная схема устройства защиты от параллельного подключения. Блок защиты оснащается разъемом, который включается в телефонную розетку вместо основного ТА (ч .с. выполняется в виде "заглушки"). В состав схемы входят: • диодный мост — VD 1 -VD4; • датчик напряжения VD5, Rl, VD6, R2, DD1.1; • фильтр вызова АТС—R3,C1,DD1.2; • инвертор — DD 1.3; • ключ—DA1; • нагрузочное сопротивление — R5; • цепи питания микросхем — VD7, R6, С2, VD8. Работа схемы достаточно проста. В исходном состоянии, когда на линии присутствует напряжение около 60 В, ключ DA1 разомкнут (на выходах 3 DD1.1, 10 DD1.3 уровень логического "нуля"). При попытке набора номера с запаздыванием около 2 с (цепь R3С1) включается ключ DA1, осуществляющий шунтирование линии сопротивлением R5 (запрет дальнейшего набора). Сопротивление R5 необходимо подобрать таким образом, чтобы, когда пиратский телефон будет отключен от линии, напряжение в ней выросло настолько, чтобы узел контроля напряжения на DD1.1 отработал отбой запрета, т.е. переключил элементы DD1.1-DD1.3 в исходное состояние. Ориентировочное значение R5 составляет 2-3 кОм. При приеме посылок вызова с АТС цепочка R3 С1 не позволяет переключить элементы DD1.2, DD1.3, и линия остается свободной. Диодный мост VD1-VD4 позволяет подключать устройство к телефонной линии без учета полярности.
4.3. Автоматический блок защиты от параллельного подключения При необходимости эксплуатации блока защиты совместно с основным телефонным аппаратом он должен выполнять следующие функции: • запрет набора номера в случае параллельного набора; • отсутствие шунтирования линии при приеме посылок вызова с АТС; • автоматическое отключение системы запрета набора номера при поднятии трубки основного ТА. Принципиальная схема устройства, реализующего эти функции приведена на Рис. 20. В состав схемы входят: • датчик напряжения — VD 1, R3, VD2, DD 1.1; • схема автоматического обнуления — R4, VD3, DD1.2, С2, VD4, R5, СЗ, VD5; • датчик тока — R6, VT1; • фильтр вызова — С 1; • цепь питания — VD6, R8, С4, VD7. • ключ запрета — DA 1; • нагрузочное сопротивление — R1; В исходном состоянии, когда трубка основного ТА положена на аппарат, на линии присутствует около 60 В, и на выходе 3 DD1.1 — уровень логического "нуля". Ключ DA1 разомкнут, линия свободна.
При попытке набора с параллельного аппарата, импульсы набора через R5, СЗ, VD4 заряжают емкость С2, что приводит к переключению элемента DD1.2. На выходе 4 DD1.2 появляется "ноль", и резистор R4 подключается параллельно С1. Пониженное напряжение в линии (15-20В) через делитель R3, R4 переключает элемент DD1.1. Ключ DA1 открывается, тем самым шунтируя линию сопротивлением R1. Дальнейший набор номера становится невозможным. При приеме вызова с АТС емкость С 1 предотвращает срабатывание элемента DD1.1 (в этом режиме резистор R4 также подключается параллельно С1). После прекращения набора номера на пиратском аппарате либо после его отключения от линии, емкость С2 постепенно разряжается через элемент DD1.2 (за 5-15 с), после чего элемент DD1.2 переключается в исходное состояние (на выходе 4 DD1.2 логическая "единица"), и далее, через VD1, R3, идет постепенный заряд емкости С1 до момента срабатывания DD1.1. Важно, что процесс заряда С1 идет при самом низком напряжении в телефонной линии, когда линия нагружена на R5. Таким образом, осуществляется процесс самоотключения ключа DA1 или обнуления блока защиты. При необходимости позвонить по основному телефонному аппарату абонент просто снимает трубку ТА, в результате чего на датчике тока R6 выделяется напряжение, достаточное для срабатывания VT1, DD1.1 и далее по цепочке DD1.4. Выход 11 элемента DD1.4 закорачивает на корпус управляющий вход DA1, что приводит к принудительному отключению схемы запрета набора номера. Блок защиты подключается в разрыв телефонной линии с соблюдением полярности и устанавливается вблизи основного ТА, например, в телефонной розетке. 4.4. Световая сигнализация включения схемы запрета набора номера Зачастую, необходим контроль срабатывания схемы защиты линии. На Рис. 21 приведена схема включения сигнального светодиода с питанием от телефонной линии.
В состав схемы входят: • ключ—DA1; • цепь сигнализации — R3, HL 1; • шунтирующий резистор — R2. При включении ключа DA1 от внешней схемы управления светодиод HL1 загорается, что сигнализирует о запрете набора номера. Сопротивление R2, в принципе, необходимо как страхующий элемент на случай выхода из строя р-n перехода HL1. В этом случае, при отсутствии световой сигнализации шунтирующий резистор R2 продолжает выполнять функцию запрета. 4.5. Устройство блокировки цифры "8" На всех отечественных АТС доступ к автоматической междугородной и международной связи осуществляется через набор цифры "8". Если необходимо запретить только междугородную связь, обычный блок защиты от параллельного набора не подходит — он не обладает избирательностью. На Рис. 22 показана принципиальная схема устройства блокировки цифры "8". На схеме: • мост униполярного включения — VD 1 -VD4; • датчик напряжения—VD6, Rl, R2, VD5, DD1.1; • цепь подготовки к запуску счетчика — R4, С2, DD1.2; • счетчик — DD2; • цепь включения запрета — R8, С4, DD1.3, DD1.4; ' • ключ—DA1; • шунтирующее сопротивление — R5; • цепь питания микросхем — VD7, R7, СЗ, VD8. В исходном состоянии: счетчик обнулен высоким уровнем с выхода 4 DD1.2, ключ DA1 разомкнут, линия свободна.
При снятии трубки телефонного аппарата, подключенного параллельно устройству, на выходе 3 DD1.1 появляется логическая "единица". Через 1,5-2 секунды счетчик DD2 готов к счету импульсов. При наборе цифры "8" и небольшой паузе после нее (ожидание длинного гудка готовности АМТС) на выходе 9 DD2 (после восьмого импульса счета) появляется "единица", что приводит к включению ключа DA1 через DD1.3 - DD1.4. Линия шунтируется сопротивлением R5 и дальнейший набор номера становится невозможным. При наборе любого другого номера не начинающегося с цифры "8" и при отсутствии пауз ожидания между цифрами линия остается свободной. Кратковременное появление логической единицы на выходе 9 DD2 не приводит к срабатыванию DA1 ввиду наличия буферной цепочки R8, С4. Обнуление линии (и счетчика) происходит после того, как трубка телефонного аппарата была положена. Для устойчивого саморазблокирования необходимо подобрать шунтирующее сопротивление R5 (ориентировочно 2,5-3 кОм). При поступлении вызова с АТС цепочка фильтрации R4, С2 не позволяет счетчику DD2 перейти в режим счета и зашунтировать линию. 4.6. Схема запуска ограничителя междугородной связи На основе приведенной выше схемы блокиратора цифры "8" можно сделать устройство индикации (ограничения) длительности междугородной связи. На Рис.23 приведена схема запуска ограничителя междугородной связи.
В состав схемы входят: • таймер; • ключ—DA1; • резистивно-емкостная цепь — R6, С2; • звуковой генератор — DD2, R4, R5, СЗ, ЗП-3; • цепь питания VD 1, R2, С 1, VD2; • счетчик цифр — DD1. Датчик контроля напряжения и цепи подготовки к счету DD1 аналогичны описанным в схеме блокиратора цифры "8". При наборе цифры "8" и выходе на междугородную связь происходит запуск таймера с заранее выставленным временем срабатывания. Включение ключа DA1 и звукового генератора DD2 говорит об окончании установленного времени. Шунтирование линии цепью R6, С2 приводит к подавлению разговора более чем на 20 дБ. В принципе, ключ DA1 может отсутствовать, тогда вся схема носит сигнализирующий характер для самоконтроля абонента. 4.7. Блокиратор
