Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 17
Текст из файла (страница 17)
На левой сверху схеме показана структура соединения в рамках одной и той же зоны. Навторой - между зонами, на третьей - на международном уровне.Рисунок 2-33. Типовые структуры телефонного соединенияНа самом деле иерархия промежуточных узлов коммутации несколько сложнее. Главное что надоуяснить, - есть несколько уровней ТС, каждая из которых может осуществлять коммутацию. В дальнейшемтелефонные станции любого уровня мы будем просто называть узлами коммутации.
Соединения междуузлами коммутации должны обладать большой пропускной способностью, чтобы по ним можно былопередавать одновременно несколько разговоров. Пропускная способность местной линии должна бытьдостаточной для одного телефонного разговора. Для абонентских линий чаще всего применяли иприменяют витую пару. Для магистралей между узлами коммутации используют коаксиальные кабели,оптоволокно и радиорелейные линии на микроволнах.В прошлом телефонная система на всех уровнях была аналоговая, т.е. по проводам передаваликолебания по напряжению в соответствии с акустическими колебаниями, принимаемыми на мембранемикрофона.
С появлением цифровых методов передачи аналоговая техника стала вытесняться, и насегодня аналоговыми остались только абонентские линии.Напомним основные достоинства цифровой передачи:§Форма сигналов известна и постоянна, поэтому легко восстанавливается. Ретрансляция не накапливаетошибку.§По одной и той же линии можно передавать и голос, и видео, и данные, и тем самым повыситьэффективность использования существующих линий.§Цифровая передача и цифровая техника дешевле.§Техническое обслуживание и поддержка цифрового оборудования дешевле.Итак, современная телефонная сеть состоит из:§абонентской линии - локального соединения или последней мили (соединение «клиент - местная ТС»)§магистралей - оптоволоконных или микроволновых (соединение ТС-ТС)§станций коммутации (ТС)Далее мы подробнотелефонной сети.рассмотримфункционированиеиорганизациюэтихтрехкомпонентов2.5.3.
Локальное соединениеЛокальное соединение, или абонентская линия связывает абонента с ближайшим узлом коммутации.Это соединение также называют последней милей. На рисунке 2-34 показана организация локальногосоединения. Как видно из рисунка, при передаче данных приходится преобразовывать данные четырераза из цифровой формы в аналоговую и обратно.
Несмотря на то, что между узлами коммутации передачаосуществляется в цифровой форме, в локальном соединении она пока аналоговая.Рисунок 2-34. Передача цифровых данных по телефонной сетиНапомним, что при передаче аналогового сигнала есть три источника искажений:§затухание§искажение формы§шумЗатухание возникает в любой среде из-за потери энергии сигнала при его распространении. Припередаче по медному проводу затухание достигает нескольких дБ на километр. Затухание также зависитот частоты передаваемого сигнала.
Как мы уже отмечали, промежуточное усиление может помочь лишьчастично. Усилитель не может полностью восстановить исходную форму сигнала.Искажения формы происходят также из-за разницы в скорости распространения сигналов разнойчастоты. Поскольку каждый сигнал есть комбинация гармоник разной частоты, а гармоники разной частотыраспространяются с разной скоростью, то гармоники одного сигнала могут накладываться на гармоникипредыдущего и вызывать искажения исходной формы передаваемого сигнала.Шум возникает вследствие посторонних источников энергии. Одним из таких источников являетсятепловой шум.
Он неизбежен. Другими источниками могут быть атмосферные явления, соседние линии ит.п.2.5.3.1. МодемИз-за вышерассмотренных искажений сигнала желательно использовать при передаче как можноменьше гармоник. Однако скачкообразная форма цифрового сигнала как раз требует большого числагармоник при передаче, чтобы как можно точнее воспроизвести форму сигнала, что требует от канала всвою очередь широкой полосы пропускания.Решение проблемы лежит в использовании несущей частоты в сочетании с разными способамимодуляции сигнала.
Три основные способа модуляции - амплитудная, частотная, фазовая и их комбинациибыли рассмотрены в разделе 2.2.Как мы уже знаем, устройство, которое преобразует поток битов в модулированный сигнал иобратно, называется модем. Чтобы увеличить скорость передачи, недостаточно увеличивать частотунесущей волны. Надо увеличивать число бит на осцилляцию, т.е. изменение уровня сигнала. На рисунке2-35 показаны два варианта квадратичной амплитудной модуляции, которые позволяют передавать заодин единичный сигнал 3 бита и 4 бита соответственно.Рисунок 2-35. Варианты квадратичной амплитудной модуляцииДля соединения оба модема должны поддерживать одну и ту же схему модуляции.
Схема (b) нарисунке 2-30 соответствует стандарту UTI V-32 для передачи на скорости 9600 бит/сек. Для передачи наскорости 14,400 бит/сек. применяется стандарт V32 bis. Для 24,800 бит/сек - V34.В модем также встраивают средства для контроля и коррекции ошибок,специальные способы кодирования, мы их рассмотрим в главе 3. Самый простойдобавление бита четности.
В сочетании с кодами, исправляющими ошибку, валгоритмы сжатия. Например, широко распространенный алгоритм MNP 5повторяющиеся байты.которыеиз такихмодемахубираетиспользуютспособов используютиз потокаДругой важной проблемой при использовании телефонной линии является эхо. Причина этогоявления проста - когда сигнал достигает приемника, часть его энергии отражается и возвращается кпередатчику.
При небольших расстояниях между приемником и передатчиком это практически незаметно.Когда расстояние велико, задержка между сигналом и эхом становится значительной. При телефонномразговоре вы наверняка сталкивались с эффектом эхо.На рисунке 2-36 показана схема подавления эха. Недостаток этой схемы состоит в том, что она непозволяет использовать полный дуплекс. Есть другое решение: устройство периодически измеряетвеличину эха и удаляет его из обратно получаемого сигнала.
Здесь не требуется релейных устройств, асвязь становиться полнодуплексной.Рисунок 2-36. Схема подавления эха2.5.3.2. Соединение RS-232Важным элементом протокола физического уровня является интерфейс между компьютером илителефоном и модемом. Стандарт должен определять механические, электрические и функциональныехарактеристики интерфейса. Примером такого интерфейса является стандарт RS-232.Стандарт RS-232 соответствует международному стандарту ITU V.24. В этом стандарте компьютер илитерминал называется DTE (Data Terminal Equipment), а модем - DCE (Data Circuit-Terminating Equipment).Сам стандарт определяет правила соединения DTE с DCE.С точки зрения механики этот стандарт определяет 25-штырьковый разъем.
Функциональноиспользуется 9 контактов. Их назначение показано на рисунке 2-37. Когда компьютер включают, то налинии Data Terminal Ready появляется 1. Когда включают модем, 1 появляется на 6-м контакте - Data SetReady. Когда модем обнаруживает несущую частоту на телефонной линии, то 1 появляется на контакте 8 Carrier Detect. Появление 1 на 4 контакте - Request to Send – означает, что компьютер готов передаватьданные. 1 на 5-м контакте - Clear to Send - означает, что модем готов принимать данные. Данныепередаются последовательно, т.е. бит за битом, через контакт Transmit (контакт 2) и принимаются черезконтакт Receive (контакт 3).Рисунок 2-37.
Назначение контактов RS-232Для соединения между собой двух машин напрямую через RS-232 используют нуль-модем –специальным образом закоммутированные два разъема RS-232. Интерфейс RS-232 позволяет передаватьданные с максимальной скоростью до 20 Кбит/сек.
и длина кабеля между компьютером и модемом недолжна превышать 15 метров.В настоящее время есть еще один, более поздний стандарт RS-449, который с функциональной точкизрения является полным аналогом RS-232.2.5.3.3. Проблема «последней мили»По мере развития сетевых услуг - информационное обслуживание, образование, видео по заказу ит.д. - росла потребность доступа в сеть среди индивидуальных абонентов. Пропускной способности 3 КГцобычной телефонной абонентской линии стало недостаточно.
Возникла проблема, как обеспечить частныеквартиры и дома линиями связи надлежащей пропускной способности, - так называемая «проблемапоследней мили».Работы по решению этой проблемы велись в 4-х направлениях. Первое направление, достаточно«прямолинейное», было связано с подведением оптоволокна прямо в квартиру. Это направлениеназывается FTTH (Fiber To The Home). Такое решение обеспечивало огромную пропускную способность,какую вряд ли индивидуальный пользователь сможет в полной мере использовать в ближайшее время.Стоимость его была под стать пропускной способности. Поэтому это решение имело смысл для крупныхфирм, а не индивидуальных абонентов.Второе направление было связано со стремлением сократить длину локального соединения доминимума. По имеющимся данным («Электросвязь» №11, 1997, с.13), в городских телефонных сетяхРоссии средняя длина абонентской линии составляет 1280 м (коэффициент вариации 0.59), ни однаабонентская линия ни в городе, ни в сельской местности не превышает 5 км.
Было предложено подтянутьоптоволокно от местного узла коммутации до опорного шкафа развязки внутри микрорайона, а далеевозможны были два варианта. От опорного шкафа использовать обычную витую пару с технологией HDSLиз семейства xDSL (семейство этих технологий мы рассмотрим чуть ниже), либо использоватькоаксиальные кабели сети кабельного телевидения (это решение получило название Hybrid Fiber Coac –HFC).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
