Лекции 2010-го года (1130544), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Сегодня частота 10 ГГц - обычное дело. Однако здесь возникаетсерьезная проблема: начиная с частоты 8 ГГц волны поглощаются водой и, в частности,дождем. Единственный выход из положения - изменить маршрут передачи и обойтиобласть дождя.На сегодня микроволновый диапазон широко используется в телефонии, сотовойтелефонии, телевидении и других приложениях. Одно из главных достоинствмикроволнового диапазона - не надо ничего прокладывать. Достаточно получить права нанебольшую площадку земли (сотню квадратных метров) установить башню-ретранслятор,и так через каждые 50 км. Такая технология особенно оправдана в 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, инфракрасныеволны, которые можно использовать свободно без специального разрешения. В этихдиапазонах работают микроволновые печи, радиотелефоны, радиоуправляемые двери ит.п. Эти частоты также используются для сетевых целей на небольших расстояниях.42Однако в разных странах могут быть и дополнительные диапазоны, например, в США куказанному диапазону добавлены 902-928 МГц и 5725-5850 ГГц.2.4.4. Инфракрасные и миллиметровые волныИнфракрасное излучение и излучение в миллиметровом диапазоне используется нанебольших расстояниях в блоках дистанционного управления.
Основной недостатокизлучения в этом диапазоне - оно не проходит через преграду. Для инфракрасногоизлучения лист бумаги – непреодолимое препятствие.Этот недостаток одновременно является преимуществом, когда излучение в однойкомнате не интерферирует с излучением в другой. На эту частоту не надо получатьразрешения. Это прекрасный канал для передачи данных внутри помещений нанебольших расстояниях.2.4.5. Видимое излучениеВидимый диапазон также используется для передачи.
Обычно источником света являетсялазер. Монохромное когерентное излучение легко фокусируется. Однако дождь или туманпортят дело. Передачу способны испортить даже конвекционные потоки на крыше,возникающие в жаркий день (рисунок 2-29). Они вызывают дрожание луча вокругприемника, что ухудшает качество передачи.Рисунок 2-29. Конвекционные потоки, препятствующие лазерной передачеРаздел 2.5. Телефонные сетиКогда требуется соединить несколько рядом стоящих компьютеров, то обычнопрокладывают кабель. Когда кабель должен пересечь дорогу или городскиекоммуникации, дело становиться сложнее, а стоимость такой операции возрастает. В этихслучаях обычно обращаются к телефонной компании.43Телефонная сеть создавалась давно и с целями, далекими от тех, которые преследуютсясейчас при передаче данных между ЭВМ.
Поэтому качество передачи данных далеко отсовершенства. Проиллюстрируем проблему. Если соединить две машины проводом, тоскорость передачи будет около 107-108 бит/сек. Ошибка будет возникать где-то раз вдень.При такой скорости количество бит, переданных между последовательными ошибками,будет около 1012-1013 бит. Телефонная линия даст не более 104 бит/сек. и одну ошибкуна 105 переданных бит.Разница в 11 порядков! Поэтому много усилий было положено, чтобы научитьсяиспользовать столь низкого качества линии для передачи данных между компьютерами.Однако ситуация меняется по мере замены меди на оптоволокно и перехода на цифровуюсистему передачи. Телефонные сети активно используются в компьютерных сетях,особенно класса WAN.
Поэтому знание принципов организации и работы телефоннойсети важно для понимания организации и работы компьютерной сети.2.5.1. Немного историиВ 1876 Александр Белл запатентовал телефон, буквально несколькими часами раньшесвоего основного конкурента Элиши Грея. Надо отметить, что открытие телефона, т.е.передачи звука на расстояние произошло достаточно случайно. Александр Белл былспециалистом по фонетике английского языка, т.е. обучал людей хорошемупроизношению. Он мечтал создать машину, которая бы позволила представитьпроизнесение человеком звуков в графическом виде. Это было нужно ему, чтобы учитьговорить глухих людей. Для реализации этого проекта Александру требовались деньги, ион решил принять участие в конкурсе, объявленном телеграфной компанией ВестернЮнион, на создание устройства по передаче нескольких телеграмм по одному и тому жепроводу, т.е.
говоря современным языком, мультиплексора для телеграфа. В ходе работнад этим мультиплексором Александр и открыл способ преобразования акустическихволн в электромагнитные и обратно. Также он изобрел и фонограф, т.е. способ записизвука, но, увлеченный основным проектом, не осознал сделанного и позднее Эдисоноткрыл фонограф заново.Структура телефонной сети представлялась тогда ему очень простой. Абонентысоединялись неизолированным проводом каждый с каждым.
Роль второго провода игралаЗемля. Если абонент хотел поддерживать связь с несколькими абонентами в городе, то кнему приходило несколько проводов. Вскоре некоторые дома стали напоминать джунгли.К 1878 году стало ясно, что так развивать телефонную сеть нельзя (рисунок 2-30 (а)).Рисунок 2-30. Принципы построения телефонной сети44В 1878 году Белл построил первую станцию коммутации в г. Нью-Хевен штатаКоннектикут, к которой были подсоединены все абоненты. Чтобы соединиться, абоненткрутил ручку, вызывая оператора, сообщал ему, с кем он хочет соединиться(классическое: «Барышня, дайте Смольный, пожалуйста»), и оператор механически, спомощью штыря соединял проводом гнезда коммутатора, к которым были подключеныэти абоненты.
В результате получилась структура, подобная изображенной на рисунке 230 (b).Спустя некоторое время абоненты одного города выразили желание общаться сабонентами в других городах. Потребовалось соединять между собой станциикоммутации в разных городах (рисунок 2-30 (с)).К 1890 году были осознаны три основные компонента телефонной сети: локальноесоединение, или абонентская линия «клиент - станция коммутации», станции коммутации,протяженные соединения между станциями коммутации. Естественно, эти трикомпонента постоянно совершенствовались, но в основных своих чертах они остались всеэти 100 лет такими, какими их создал Белл.2.5.2. Структура телефонной сетиСтруктура современной телефонной сети весьма избыточная и многоуровневая. Нарисунке 2-31 показана структура телефонной сети России.
На этом рисунке используютсяследующие обозначения: АКТС - автоматическая коммутируемая телефонная сеть; ТФОП- телефоны общего пользования. Позднее мы рассмотрим, что такое зоновая телефоннаясеть, 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 России45Если 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 итолько потом номер абонента.
В отдельных случаях крупным городам, например таким,как Москва, Санкт-Петербург присваивается код, как отдельному региону. В этом случаеk1k2k3 - это код района в таком крупном городе.Обратите внимание, что эта структура номера хорошо согласуется со структуройтелефонной сети, изображенной на рисунке 2-31.Рисунок 2-32.
Структура телефонного номера10x1x2код страны8m1m2m3код регионаk1k2k3n1n2n3n4код города/районаномер абонентаПрисвоены следующие однозначные коды:•••••••Северная и Центральная Америка - 1Африка - 2Европа - 3 и 4Южная Америка - 5Страны бывшего СССР - 7Центральная Азия и Дальний Восток - 8Индия и Ближний Восток - 9В каждой из этих зон стране присваиваются одно-, двух- и трехзначные коды, первой цифрой которыхявляется код зоны. Общее число знаков не должно превышать 11. В связи с этим код России, США однозначный (7 и 1), большинства стран Европы с девятизначным номером - двузначный, и т.д.Каждый абонент соединен двумя витыми парами с ближайшей местной телефоннойстанцией (ТС), это соединение называют локальным соединением, абонентской линией46или последней милей.
В России протяженность локального соединения колеблется отсотен метров до 6-8 км. В городе оно короче, в сельской местности длиннее.Местная ТС соединена в крупных городах с районной ТС либо городской ТС. Районные игородские ТС соединены с региональными или междугородными ТС, и т.д. в соответствиисо структурой телефонного номера, изображенной на рисунке 2-32.Если абонент звонит другому абоненту, который подключен к той же местной ТС, что извонящий, то коммутаторы этой ТС соединяют абонентов напрямую.
Каждая местная ТСсоединена с ТС следующего уровня: районными или городскими ТС и междугороднимиТС. Если абонент звонит абоненту, телефон которого подключен к другой местной ТС, томестная ТС звонящего соединяется с надлежащей ТС вышележащего уровня, котораяустанавливает соединение с местной ТС, того кому звонят. В результате создается прямоесоединение между абонентами. ТС соединяются между собой магистральными линиями.На рисунке 2-33 показаны типичные структуры телефонного соединения. Используемыеобозначения на этом рисунке для нас сейчас особого значения не имеют, цифрыуказывают затухание сигнала вдоль соединения.
На левой сверху схеме показанаструктура соединения в рамках одной и той же зоны. На второй - между зонами, натретьей - на международном уровне.Рисунок 2-33. Типовые структуры телефонного соединенияНа самом деле иерархия промежуточных узлов коммутации несколько сложнее. Главноечто надо уяснить, - есть несколько уровней ТС, каждая из которых может осуществлятькоммутацию. В дальнейшем телефонные станции любого уровня мы будем простоназывать узлами коммутации.
Соединения между узлами коммутации должны обладатьбольшой пропускной способностью, чтобы по ним можно было передавать одновременно47несколько разговоров. Пропускная способность местной линии должна быть достаточнойдля одного телефонного разговора. Для абонентских линий чаще всего применяли иприменяют витую пару. Для магистралей между узлами коммутации используюткоаксиальные кабели, оптоволокно и радиорелейные линии на микроволнах.В прошлом телефонная система на всех уровнях была аналоговая, т.е. по проводампередавали колебания по напряжению в соответствии с акустическими колебаниями,принимаемыми на мембране микрофона. С появлением цифровых методов передачианалоговая техника стала вытесняться, и на сегодня аналоговыми остались толькоабонентские линии.Напомним основные достоинства цифровой передачи:• Форма сигналов известна и постоянна, поэтому легко восстанавливается.Ретрансляция не накапливает ошибку.• По одной и той же линии можно передавать и голос, и видео, и данные, и темсамым повысить эффективность 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 подробно рассмотрим функционирование и организацию этих трех компонентовтелефонной сети.2.5.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
