Híbrido telefónico

En telefonía analógica, un híbrido telefónico es el componente en los extremos de una línea de abonado de la red telefónica pública conmutada (PSTN) que convierte entre formas de audio bidireccional de dos y cuatro hilos. caminos. Cuando se utiliza en instalaciones de transmisión para permitir la transmisión de llamadas telefónicas, el híbrido telefónico con calidad de transmisión se conoce como híbrido telefónico de transmisión o unidad de equilibrio telefónico.

La necesidad de híbridos surge de la naturaleza de las líneas telefónicas analógicas antiguas (POTS) domésticas o de pequeñas empresas, donde las dos direcciones de audio se combinan en un único par de dos cables. Dentro de la red telefónica, la conmutación y la transmisión son casi siempre circuitos de cuatro hilos con las dos señales separadas. Los híbridos realizan la conversión necesaria. En las redes analógicas más antiguas, era necesaria la conversión a cuatro hilos para poder insertar amplificadores repetidores en enlaces de larga distancia. En los sistemas digitales actuales, cada dirección del habla debe procesarse y transportarse de forma independiente.

Las tarjetas de línea en un conmutador de una central telefónica que están conectadas a líneas analógicas incluyen híbridos que adaptan la red de cuatro cables a los circuitos de dos cables que conectan a la mayoría de los suscriptores.

La búsqueda de mejores híbridos telefónicos y canceladores de eco (una tecnología relacionada) fue un motivo importante para el desarrollo de algoritmos y hardware DSP (procesamiento de señales digitales) en Bell Labs, NEC y otros sitios.

Tecnología

El principio fundamental es el de adaptación de impedancias. La señal entrante se aplica tanto a la línea telefónica como a una "red de equilibrio" que está diseñado para tener la misma impedancia que la línea. La señal saliente se obtiene restando las dos, cancelando así la señal entrante de la señal saliente. Los primeros híbridos se fabricaban con transformadores configurados como bobinas híbridas que tenían un devanado adicional que podía conectarse fuera de fase. El nombre híbrido proviene de estos transformadores especiales de devanado mixto.

Un híbrido eficaz tendría una alta pérdida transhíbrida, lo que significa que relativamente poco del audio entrante aparecería en el puerto saliente. Demasiada fuga puede provocar ecos cuando hay un retraso en la ruta de transmisión, como ocurre con los enlaces por satélite, telefonía móvil y VoIP. Esto es el resultado de que la voz de un hablante atraviesa el híbrido del otro extremo y regresa a su propio receptor con una atenuación insuficiente. La Recomendación UIT-T G.131 describe la relación entre el retardo del eco y la amplitud con la molestia del oyente. A 100 ms, se requiere una pérdida de retorno de 45 dB para que menos del 1% de los sujetos de prueba expresen su insatisfacción.

Una buena cancelación depende de que la red de equilibrio tenga una característica de frecuencia versus impedancia que coincida con precisión con la línea. Dado que las impedancias de las líneas telefónicas varían dependiendo de muchos factores y la relación no siempre es fluida, los híbridos analógicos solo pueden lograr unos pocos dB de aislamiento garantizado. Por esta razón, los híbridos modernos utilizan el procesamiento de señales digitales para implementar un filtro de mínimos cuadrados adaptativo que detecta automáticamente la impedancia de la línea en todo el rango de frecuencia de la voz y se ajusta a ella. Estos pueden alcanzar una pérdida transhíbrida superior a 30 dB, medida con ruido blanco como señal de envío.

Los híbridos DSP también se denominan "canceladores de eco de línea" (LEC). (La frase "cancelador de eco" en este contexto es engañosa ya que no hay cancelación del eco per se sino más bien una fuga de la interfaz de línea analógica con un retardo de tiempo muy corto que se caracteriza más exactamente como cambio de fase. Sin embargo, cualquier fuga híbrida no cancelada provocará eco cuando la ruta de transmisión asociada tenga un retraso, por lo que el efecto en el sistema es la reducción del eco).

Los híbridos y canceladores a veces se combinan con supresores de eco. Estos funcionan bajo el supuesto de que normalmente sólo una de las dos partes de una conversación está hablando en un momento dado. El supresor cambia una pérdida a la ruta de voz inactiva, mejorando así el efecto de cancelación de eco del híbrido a expensas de la conversación bidireccional simultánea.

A pesar de ser inherentemente de cuatro cables, los sistemas VoIP requieren híbridos cuando interactúan con líneas de dos cables. Una puerta de enlace de VoIP a Telco utilizada para interconectar una PBX (centralita privada) de VoIP con líneas analógicas contendría híbridos para realizar la conversión requerida. La VoIP de extremo a extremo no necesita híbridos a menos que se requiera una adaptación a una línea de dos hilos.

Híbridos telefónicos de radiodifusión

En las instalaciones de los estudios de transmisión, el nombre de la parte funcional ha pasado a referirse al todo, y un teléfono híbrido es el dispositivo que agrupa todas las funciones necesarias para conectar líneas telefónicas a los sistemas de audio del estudio, proporcionando una interfaz eléctrica y física entre las líneas de telecomunicaciones y equipos de estudio. Estos dispositivos suelen incluir procesamiento además de la función híbrida, como control de dinámica, filtrado y ecualización (EQ). Algunos tienen un ecualizador dinámico que ajusta los parámetros automáticamente para mantener la coherencia espectral de fuentes de audio muy variables. Algunos incorporan cancelación de eco acústico para permitir configuraciones con rutas acústicas entre los altavoces que transportan el audio del teléfono y los micrófonos que alimentan las líneas telefónicas.

En aplicaciones de estudio, un híbrido necesita un aislamiento de envío y recepción particularmente bueno. Cuando aparece demasiado audio del host en la salida del híbrido, habrá una serie de defectos. La distorsión de la voz del anfitrión puede deberse a que la línea telefónica cambia la fase del audio enviado antes de que regrese, con cambios variables en diferentes frecuencias. El audio original y el de fuga se mezclan en la consola y se combinan en fase y desfasada en las distintas frecuencias. Cuando esto ocurre, el anfitrión suena hueco o metálico ya que la cancelación de fase afecta a algunas frecuencias más que a otras. La retroalimentación de audio puede resultar del acoplamiento acústico creado cuando las personas que llaman deben ser escuchadas a través de un altavoz. Cuando las líneas se ponen en conferencia y la ganancia alrededor del bucle de los múltiples híbridos es mayor que la unidad, la retroalimentación "canta" se escucha. será audible. Si la fuga es muy alta, los operadores no podrán controlar los niveles relativos del audio del host y de la persona que llama, ya que el atenuador del teléfono de la consola afectará ambas señales.

La tecnología de procesamiento de señales digitales utilizada en los híbridos modernos aborda el requisito de aislamiento e implementa funciones auxiliares. En teoría, las conexiones de telecomunicaciones ISDN y VoIP no necesitan híbridos. Sin embargo, las llamadas que tienen ISDN o VoIP en un extremo generalmente terminan en una línea analógica en el otro, por lo que hay una fuente significativa de eco tanto del híbrido de telecomunicaciones en la tarjeta de línea como del teléfono mismo. El acoplamiento acústico, cuando el micrófono capta la salida del auricular, es otra fuente potencial de eco. La captación eléctrica entre circuitos analógicos (diafonía) es otra. Incluso los niveles de eco bajos pueden ser audibles cuando hay un retraso prolongado, como suele ocurrir con VoIP.

Los híbridos telefónicos destinados a aplicaciones de estudio suelen ser unidades de montaje en bastidor que tienen conectores estilo RJ para la línea telefónica y entradas/salidas de audio analógicas balanceadas o AES3 en conectores XLR para la conexión del equipo de estudio. Dentro de una unidad se pueden empaquetar uno, dos o más híbridos. Existen variaciones para adaptarse a líneas telefónicas POTS, ISDN o VoIP. Además de las funciones de audio, los híbridos pueden incluir capacidades adicionales como respuesta/desconexión automática, detección/generación de DTMF y detección de identificador de llamadas.

Tenga en cuenta que los híbridos telefónicos deben alimentarse desde la consola de mezclas con mix-minus para evitar retroalimentación.

Algunos adaptadores económicos se conectan entre un teléfono y su auricular, con un botón para activar el auricular o el adaptador. Se trata de simples dispositivos pasivos que pasan el audio del teléfono sin procesar.

En el otro extremo del espectro están los sistemas que pueden manejar múltiples líneas y conectarse a una computadora para que un productor pueda seguir quién está en cada línea, comunicarse con el anfitrión y administrar el orden de atención de llamadas.

Los híbridos telefónicos también se utilizan para interconectar los sistemas de intercomunicación de producción con la PSTN.

Equipos relacionados

Los códecs POTS, códecs RDSI y códecs IP se utilizan para transmisiones remotas cuando es posible tener equipos especializados en ambos extremos de la conexión. Los códecs POTS funcionan con líneas analógicas, los códecs RDSI con líneas RDSI y los códecs IP con cualquier enlace que pueda proporcionar conectividad IP. Estos emplean compresión y descompresión de datos de audio en cada extremo. De esta manera se pueden lograr anchos de banda de audio de hasta 20 kHz. La compresión suele realizarse mediante MPEG MP3 o AAC.

Los Autopatches son híbridos telefónicos utilizados por operadores de radioaficionados para interconectar sus equipos de radio con líneas telefónicas.