Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Волны в этомдиапазоне распространяются в строго определенном направлении и могут быть сфокусированы с помощьюпараболической антенны, имеющей вид телевизионной тарелки. Однако приемная и передающая антенныдолжны быть тщательно ориентированы в пространстве по отношению друг к другу. Такая направленностьпозволяет строить цепочку ретрансляторов и таким образом передавать сигнал на большие расстояния. Допоявления оптоволокна радиорелейная связь составляла основу телефонных систем на большихрасстояниях.
На определенном расстоянии друг от друга ставили башни с ретрансляторами. Высота башнизависела от расстояния и мощности передатчика. Обычно 100-метровая башня покрывает расстояние в 80км.Микроволны не проходят сквозь здания так же хорошо, как низкочастотные волны. Кроме этого, изза рефракции в нижних слоях атмосфер они могут отклоняться от прямого направления. При этомувеличивается задержка, нарушается передача. Передача на этих частотах зависит также и от погоды. Какуже не раз отмечалось, при повышении влажности (дождь, туман и т.п.) ширина полосы резко сужается,растет шум, сигнал рассеивается. Обычно операторы держат определенный частотный резерв (около 10%каналов) на случай подобных нарушений и при необходимости переключаются на резервные частоты,чтобы обойти зону осадков.Стремление увеличить пропускную способность канала заставляет использовать все более и болеевысокие частоты.
Сегодня частота 10 ГГц - обычное дело. Однако здесь возникает серьезная проблема:начиная с частоты 8 ГГц волны поглощаются водой и, в частности, дождем. Единственный выход изположения - изменить маршрут передачи и обойти область дождя.На сегодня микроволновый диапазон широко используется в телефонии, сотовой телефонии,телевидении и других приложениях. Одно из главных достоинств микроволнового диапазона - не надоничего прокладывать.
Достаточно получить права на небольшую площадку земли (сотню квадратныхметров) установить башню-ретранслятор, и так через каждые 50 км. Такая технология особенно оправданав условиях гор, труднопроходимой местности, где прокладка кабеля затруднена. Это справедливо и вгороде, где земля дорогая, а коммуникации прокладывать очень сложно.Есть несколько частотных полос, в диапазоне 2400-2484 ГГц, например, инфракрасные волны,которые можно использовать свободно без специального разрешения.
В этих диапазонах работаютмикроволновые печи, радиотелефоны, радиоуправляемые двери и т.п. Эти частоты также используютсядля сетевых целей на небольших расстояниях. Однако в разных странах могут быть и дополнительныедиапазоны, например, в США к указанному диапазону добавлены 902-928 МГц и 5725-5850 ГГц.2.4.4. Инфракрасные и миллиметровые волныИнфракрасное излучение и излучение в миллиметровом диапазоне используется на небольшихрасстояниях в блоках дистанционного управления. Основной недостаток излучения в этом диапазоне - ононе проходит через преграду. Для инфракрасного излучения лист бумаги – непреодолимое препятствие.Этот недостаток одновременно является преимуществом, когда излучение в одной комнате неинтерферирует с излучением в другой. На эту частоту не надо получать разрешения.
Это прекрасныйканал для передачи данных внутри помещений на небольших расстояниях.2.4.5. Видимое излучениеВидимый диапазон также используется для передачи. Обычно источником света является лазер.Монохромное когерентное излучение легко фокусируется. Однако дождь или туман портят дело. Передачуспособны испортить даже конвекционные потоки на крыше, возникающие в жаркий день (рисунок 2-29).Они вызывают дрожание луча вокруг приемника, что ухудшает качество передачи.Рисунок 2-29. Конвекционные потоки, препятствующие лазерной передаче2.5. Телефонные сетиКогда требуется соединить несколько рядом стоящих компьютеров, то обычно прокладывают кабель.Когда кабель должен пересечь дорогу или городские коммуникации, дело становиться сложнее, астоимость такой операции возрастает. В этих случаях обычно обращаются к телефонной компании.Телефонная сеть создавалась давно и с целями, далекими от тех, которые преследуются сейчас припередаче данных между ЭВМ.
Поэтому качество передачи данных далеко от совершенства.Проиллюстрируем проблему. Если соединить две машины проводом, то скорость передачи будет около 107108 бит/сек. Ошибка будет возникать где-то раз в день.При такой скорости количество бит, переданных между последовательными ошибками, будет около1012-1013 бит. Телефонная линия даст не более 104 бит/сек. и одну ошибку на 105 переданных бит.Разница в 11 порядков! Поэтому много усилий было положено, чтобы научиться использовать стольнизкого качества линии для передачи данных между компьютерами.
Однако ситуация меняется по мерезамены меди на оптоволокно и перехода на цифровую систему передачи. Телефонные сети активноиспользуются в компьютерных сетях, особенно класса WAN. Поэтому знание принципов организации иработы телефонной сети важно для понимания организации и работы компьютерной сети.2.5.1. Немного историиВ 1876 Александр Белл запатентовал телефон, буквально несколькими часами раньше своегоосновного конкурента Элиши Грея.
Надо отметить, что открытие телефона, т.е. передачи звука нарасстояние произошло достаточно случайно. Александр Белл был специалистом по фонетике английскогоязыка, т.е. обучал людей хорошему произношению. Он мечтал создать машину, которая бы позволилапредставить произнесение человеком звуков в графическом виде. Это было нужно ему, чтобы учитьговорить глухих людей.
Для реализации этого проекта Александру требовались деньги, и он решилпринять участие в конкурсе, объявленном телеграфной компанией Вестерн Юнион, на создание устройствапо передаче нескольких телеграмм по одному и тому же проводу, т.е. говоря современным языком,мультиплексора для телеграфа. В ходе работ над этим мультиплексором Александр и открыл способпреобразования акустических волн в электромагнитные и обратно.
Также он изобрел и фонограф, т.е.способ записи звука, но, увлеченный основным проектом, не осознал сделанного и позднее Эдисон открылфонограф заново.Структура телефонной сети представлялась тогда ему очень простой. Абоненты соединялисьнеизолированным проводом каждый с каждым. Роль второго провода играла Земля. Если абонент хотелподдерживать связь с несколькими абонентами в городе, то к нему приходило несколько проводов. Вскоренекоторые дома стали напоминать джунгли. К 1878 году стало ясно, что так развивать телефонную сетьнельзя (рисунок 2-30 (а)).Рисунок 2-30.
Принципы построения телефонной сетиВ 1878 году Белл построил первую станцию коммутации в г. Нью-Хевен штата Коннектикут, ккоторой были подсоединены все абоненты. Чтобы соединиться, абонент крутил ручку, вызывая оператора,сообщал ему, с кем он хочет соединиться (классическое: «Барышня, дайте Смольный, пожалуйста»), иоператор механически, с помощью штыря соединял проводом гнезда коммутатора, к которым былиподключены эти абоненты. В результате получилась структура, подобная изображенной на рисунке 2-30(b).Спустя некоторое время абоненты одного города выразили желание общаться с абонентами в другихгородах. Потребовалось соединять между собой станции коммутации в разных городах (рисунок 2-30(с)).К 1890 году были осознаны три основные компонента телефонной сети: локальное соединение, илиабонентская линия «клиент - станция коммутации», станции коммутации, протяженные соединения междустанциями коммутации.
Естественно, эти три компонента постоянно совершенствовались, но в основныхсвоих чертах они остались все эти 100 лет такими, какими их создал Белл.2.5.2. Структура телефонной сетиСтруктура современной телефонной сети весьма избыточная и многоуровневая. На рисунке 2-31показана структура телефонной сети России. На этом рисунке используются следующие обозначения:АКТС - автоматическая коммутируемая телефонная сеть; ТФОП - телефоны общего пользования. Позднеемы рассмотрим, что такое зоновая телефонная сеть, городская, сельская, учрежденческая. Описание,которое мы приведем здесь, является существенным упрощением реальности, но дает достаточно полноепредставление об устройстве телефонной сети.Рисунок 2-31.
Телефонная сеть РоссииЕсли мы посмотрим на структуру телефонного номера на рисунке 2-32, то увидим четырекомпонента: код страны, код региона в стране, затем код района или города в регионе и только потомномер абонента. В отдельных случаях крупным городам, например таким, как Москва, Санкт-Петербургприсваивается код, как отдельному региону. В этом случае k1k2k3 - это код района в таком крупном городе.Обратите внимание, что эта структура номера хорошо согласуется со структурой телефонной сети,изображенной на рисунке 2-31.Рисунок 2-32. Структура телефонного номера10 x1x2код страны8 m1m2m3код регионаk1k2k3код города/районаn1n2n3n4номер абонентаПрисвоены следующие однозначные коды:§Северная и Центральная Америка - 1§Африка - 2§Европа - 3 и 4§Южная Америка - 5§Страны бывшего СССР - 7§Центральная Азия и Дальний Восток - 8§Индия и Ближний Восток - 9В каждой из этих зон стране присваиваются одно-, двух- и трехзначные коды, первойцифрой которых является код зоны.
Общее число знаков не должно превышать 11. Всвязи с этим код России, США - однозначный (7 и 1), большинства стран Европы сдевятизначным номером - двузначный, и т.д.Каждый абонент соединен двумя витыми парами с ближайшей местной телефонной станцией (ТС),это соединение называют локальным соединением, абонентской линией или последней милей.
В Россиипротяженность локального соединения колеблется от сотен метров до 6-8 км. В городе оно короче, всельской местности длиннее.Местная ТС соединена в крупных городах с районной ТС либо городской ТС. Районные и городскиеТС соединены с региональными или междугородными ТС, и т.д. в соответствии со структурой телефонногономера, изображенной на рисунке 2-32.Если абонент звонит другому абоненту, который подключен к той же местной ТС, что и звонящий, токоммутаторы этой ТС соединяют абонентов напрямую.
Каждая местная ТС соединена с ТС следующегоуровня: районными или городскими ТС и междугородними ТС. Если абонент звонит абоненту, телефонкоторого подключен к другой местной ТС, то местная ТС звонящего соединяется с надлежащей ТСвышележащего уровня, которая устанавливает соединение с местной ТС, того кому звонят. В результатесоздается прямое соединение между абонентами. ТС соединяются между собой магистральными линиями.На рисунке 2-33 показаны типичные структуры телефонного соединения. Используемые обозначения наэтом рисунке для нас сейчас особого значения не имеют, цифры указывают затухание сигнала вдольсоединения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
