tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 39
Текст из файла (страница 39)
В любом случае, телефонная система так тесно переплетена с компьютерными сетями (глобальными), что ее изучению стоит посвятить несколько разделов. Чтобы понять, насколько значимой является телефонная сеть, проведем грубое, но показательное сравнение свойств типичного межкомпьютерного соединения при помощи кабеля и через телефонную линию. Итак, кабель, соединяющий два компьютера, может передавать данные со скоростью 1О' бит/с, возможно, чуть больше.
Сравним с соединением по телефонной линии с помощью модема, где скорость передачи ограничена 56 Кбит/с. Отличие — ни много ни мало — в 20 000 раз. С тем же успехом можно было бы сравнить какую-нибудь утку, лениво прогуливающуюся по лужайке, и ракету, летящую на Луну. Если вместо обычной телефонной линии установить АГ)Я., скорости все равно будут различаться в 1000-2000 раз. Беда в том, что разработчики компьютерных систем привыкли, как ни странно, иметь дело с компьютерными системами, поэтому когда они вдруг сталкиваются с иной системой, производительность которой (с их точки зрения) на 3-4 порядка ниже, то они посвящают массу времени и сил попыткам решить, как использовать эту систему более эффективно.
В следующих разделах мы опишем телефонную систему и покажем, как она устроена и как работает. Дополнительные сведения о внутренностях телефонной системы см. (Ве!1ашу, 2000). Структура телефонной системы Вскоре после того как Александр Грэхем Белл (А1ехапбег ОгаЬшп Ве!1) в 1876 году (всего на несколько часов раньше своего конкурента, Элиши Грея (Е!1зЬа Сгау)) запатентовал телефон, на его изобретение появился огромный спрос. Вначале все было довольно забавно: этот рыночный сектор занимался торговлей телефонными аппаратами, которые продавались парами.
Задача протягивания между ними единственного провода была возложена на покупателя. Вместо второго провода использовалась земля. Если владелец телефона хотел поговорить с и другими владельцами телефонов, ему приходилось протягивать отдельные провода ко всем и домам. За первый год существования такой телефонной сети города оказались опутанными настоящей сетью из проводов, тянущихся над домами и деревьями в Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 181 полнейшем беспорядке.
Стало очевидно, что модель соединения телефонов «каждый с каждымь работать не будет (рис. 2.16, а). К чести Белла, он заметил это и основал телефонную компанию Ве11 Те1ер)топе Сошрапу, открывшую свой первый офис в 1878 году в Нью-Хэйвене, штат Коннектикут. Компания прокладывала провод к каждому дому или офису пользователя. Чтобы позвонить, пользователь должен был покрутить ручку телефона, при этом в офисе телефонной компании звенел звонок, привлекающий внимание оператора, который вручную соединял звонившего с требуемым номером, втыкая разъем в нужное гнездо. Структура телефонной сети с одним коммутатором изображена на рис. 2.16, б.
Рио. 2.16. Сеть каждый с каждым» (а); централизованный коммутатор (б); дв)ттуро знавав иерархия (в) Довольно скоро подобные офисы компании Ве11 8узгеш стали появляться повсюду, кроме того„возник спрос на междугородную связь, поэтому Ве11 Бузгеш стала соединять свои офисы.
Вскоре они столкнулись опять с той же проблемой: задача соединения каждого офиса с каждым очень быстро стала невыполнимой, поэтому были созданы офисы второго уровня (рис. 2.16, в). Через некоторое время количество офисов второго уровня также стало слишком большим. В конце концов иерархия разрослась до пяти уровней. К 1890 году были созданы три основные части телефонной системы — коммутаторные телефонные станции, провода, соединяющие пользователей с ними (теперь уже изолированные витые пары, а не проволока с землей вместо второго провода), и линии междугородной связи, соединяющие отдельные телефонные станции. И хотя в каждой из этих областей с тех пор производились улучшения, основа модели Ве11 Яузгеш осталась неизменной на протяжении более 100 лет.
Краткую техническую историю телефонной системы см. (Начт1еу, 1991). Вплоть до 1984 году, когда распалась корпорация АТ) Т, телефонная система представляла собой многоуровневую иерархическую структуру с высокой степенью избыточности. Приведенное далее описание сильно упрощено; тем не менее, оно передает суть дела. Каждый телефон соединен при помощи двух медных проводов с ближайшей оконечной телефонной станцией. Расстояние от телефона до ближайшего коммутатора обычно от 1 до 10 км, в городах меньше, чем в сельской местности.
В одних только Соединенных Штатах насчитывается около 22 000 оконечных телефонных станций. Двухпроводное соединение между телефоном каждого або- 152 Глава 2. Физический уровень Оконечная Промежуточные Оконечная телефонная коммутаторы телефонная Тегефон сганцня Междугородная Междугородная сганцня станция станция l' l' Локальный Канал сеязн контур с междугородной станцией Канал связи Локальный с мвждуюродной контур станцией Высокоскоростной междугородный канал рнс. 2.17. Типичный марцгруг связи лрн средней дистанции междУ абоненгвмн пента и оконечной телефонной станцией нэзывается местной линией связи (или локальным контуром).
Если местные линии связи всего мира соединить последовательно в одну линию, то их можно будет протянуть до Луны и обратно 1000 раз. Одно время 80% капитала компании АТЛЕТ было вложено в медные провода местных линий связи. Таким образом, компания АТйТ представляла собой самую большую в мире медную шахту. К счастью, этот факт не был широко известен в сообществе инвесторов.
В противном случае какие-нибудь корпорации могли скупить АТЛЕТ, выкопать все провода и продать их меднообогатительным комбинатам с целью получения быстрой прибыли, тем самыьг прекратив всю телефонную связь в США. Если абонент, подключенный к оконечному коммутатору, позвонит другому абоненту, подключенному к тому же коммутатору, то коммутирующий механизм установит между ними прямое электрическое соединение.
Это соединение будет сохраняться в течение всего разговора. Если же абоненты подключены к разным оконечным станциям, то должна использоваться другая процедура. У каждой оконечной станции имеется несколько линий к одному или нескольким коммутационным центрам, называемым пригородно-междугородными станциями (или, если онн расположены в одной области, транзитными станциями). Соединяющие их линии называются междугородными. Если оба абонента подключены к одной и той же междугородной станции (что вполне вероятно, если они находятся недалеко друг от друга), то связь может быть установлена этой междугородной станцией. На рис.
2.16, в показана телефонная сеть, состоящая только из телефонных аппаратов (малепькие точки), оконечных коммутаторов (большие точки) и междугородных станций (квадраты). Если у абонентов нет общей междугородной станции, то связь между ними будет установлена на более высоком иерархическом уровне. Межзугородные станции объединены в сеть, состоящую из первичных, секционных и региональных коммутаторов. Все эти станции связываются друг с другом высокоскоростными межстанционными линиями. Число разного рода коммутационных центров, как и их топология (например, могут ли два секционных коммутатора связаться напрямую или они должны устанавливать связь через региональный коммутатор?), различается в разных странах и зависит от плотности расстановки телефонов на определенной территории.
На рис. 2.17 изображено, как может быть установлен маршрут связи при среднем расстоянии между абонентами. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 153 В телекоммуникациях применяется широкий спектр сред передачи данных Местные линии связи строятся из витых пар категории 3, хотя на заре телефонии обычно использовались голые провода, располагавшиеся на расстоянии 25 см друг от друга. Для связи между коммутаторами широко используются коаксиальные кабели, микроволновая связь, все популярнее становятся оптоволоконные кабели.
В прошлом телефонная система была аналоговой, в виде электрического напряжения передавался сам голосовой сигнал. С появлением оптического волокна, цифровой электроники и компьютеров стала возможной цифровая передача сигнала на всех уровнях иерархии, кроме местных линий связи — последнего аналогового звена цепи. Цифровая связь предпочтителъней потому, что нет необходимости в точности воспроизводить форму аналогового сигнала после того, как он проходит через множество коммутаторов и усилителей. Достаточно распознать лишь одно из двух состояний линии: 0 или 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
