Телефонная система. Структура телефонной сети и т.д
2.4 Телефонные сети
Когда надо соединить несколько рядом стоящих компьютеров, то обычно прокладывают кабель. Когда кабель должен пройти через дорогу или пересечь общественные, городские коммуникации дело становиться сложнее, а стоимость огромной. В этих случаях единственным выходом является обратиться к телефонной компании.
Телефонная сеть создавалась давно и с целями далекими от тех, которые преследуются при передаче данных между ЭВМ. Поэтому качество передачи данных далеко от совершенства. Однако, ситуация меняется по мере замены меди на оптоволокно и переходе на цифровую систему передачи. Телефонные сети тесно переплетаются с компьютерными сетями, особенно с WAN.
Проиллюстрируем проблему. Если соединить две машины проводом, то скорость передачи будет около 107-108 bps. Ошибка возникает где-то раз в день. При такой скорости количество бит переданных между последовательными ошибками будет порядка 1012-1013 бит. Телефонная линия даст не более 104bps и одну ошибку на 105 переданных бит. Разница в 11 порядков! Поэтому много усилий было положено, чтобы научиться использовать столь низкого качества линии для передачи данных между компьютерами.
2.4.1 Немного истории
2.4.2 Структура телефонной сети
Структура современного соединения при звонке показана на рис 2-15.
В настоящее время все шире используется цифровая передача. Она имеет ряд преимуществ перед аналоговой:
затухание и нарушение формы в цифровом случае не столь сильно как в аналоговом
при ретрансляции цифрового сигнала проще восстановить его изначальную форму, которая известна точно, чем в случае аналогового сигнала. При ретрансляции аналогового сигнала ошибка накапливается
цифровая передача более надежна в силу выше сказанного
по цифровой сети можно передавать и данные и голос и музыку одновременно и с большей скоростью.
цифровая передача дешевле, так как не надо тратить большие усилия на восстановление формы сигнала.
цифровую сеть проще эксплуатировать
Итак, современная телефонная сеть состоит из
локальных петель
магистралей (оптоволоконных или микроволновых)
станций коммутации
2.4.3 Локальная петля
На рис 2-17 показана организация петли. Как видно из рисунка при передаче данных приходится четыре раза их преобразовывать из цифровой формы в аналоговую и обратно. Несмотря на то, что между станциями коммутации передача осуществляется в цифровой форме в петле она аналоговая. Похоже что она останется таковой в ближайшие 20 лет в силу очень больших затрат на переоборудование.
Искажения при передаче
При передаче аналогового сигнала есть три источника искажений:
затухание
искажение формы
шум
Решение проблемы лежит в использовании несущей частоты в сочетании с разными способами модуляции сигнала. Три основные способа показаны на рис 2-18.
При фазовой модуляции несущая частота сдвигается периодически на 45, 135, 225 и 315 градусов. Устройство, которое преобразует поток битов в модулированный сигнал и обратно называется модем. Чтобы увеличить скорость передачи недостаточно увеличивать частоту несущей волны. Надо увеличивать число бит на осциляцию. На рис 2-19 показаны две схемы как это можно делать комбинируя фазовую модуляцию с амплитудной.ъ
Для соединения оба модема должны поддерживать одну и ту же схему модуляции. Схема на рис 2-19b соответствует стандарту UTI V-32 на 9600 bps. Для 14,400 применяется стандарт V32 bis. Для 24,800bps - V34.
В моде также встраиваются средства для контроля и коррекции ошибок, используя специальные коды. Самый простой способ - добавление бита четности. В сочетании с кодами, исправляющим ошибку используются алгоритмы сжатия. Например, широко распространенный алгоритм MNP 5 убирает из потока повторяющиеся байты. Есть и другие.