Коммутируемые и некоммутируемые сети

Коммутируемые сети

Телефонная сеть делается гибкой и эффективной благодаря применению коммутации. Иерархическая структура коммутации начинается с местной сети. Телефонные станции объединяются по принципу равнозначности с образованием различных уровней иерархии: большое количество местных станций связывается с меньшим числом узловых станций, которые соединяются между собой и с еще меньшим числом телефонных станций более высокого уровня, и т. д. Коммутация международных вызовов осуществляется на самом высоком уровне, поскольку их доля в общем количестве вызовов мала. Вся иерархическая конструкция основывается на вероятности вызова. Чем она выше, тем ниже уровень, на котором маршрутизируется вызов. Физически, все эти станции могут располагаться по соседству или даже внутри одного здания (в больших городах).

Местные сети

На самом нижнем уровне многоуровневой иерархической структуры коммутации находится местная телефонная станция. Каждый абонент имеет выделенную, некоммутируемую линию, связанную с телефонной станцией. Скорее всего, эта линия представляет собоймедную пару, используемую для предоставления базовой телефонной услуги (к ней можно подключать телефон, факс и модем), Несколько медных пар могут образовывать каналы ISDN, HDSL или ADSL. Для более крупных абонентов прокладываются волоконно-оптические кабели.

Каждому абоненту нецелесообразно выделять отдельный кабель, поэтому выходящий из помещения абонента небольшой кабель в точках распределения объединяется с другими кабелями. К медным парам в распределительном кабеле по всей его длине может присоединяться несколько дополнительных кабелей. В удобных местах организуются первичные пункты подключения, иногда называемые «шкафами». Здесь пары от нескольких распределительных кабелей могут соединяться спарами значительно более крупного кабеля, который идет непосредственно к телефонной станции. Стоимость производства кабеля (на единицу длины), его монтажа и полезного объема каналопровода уменьшается благодаря использованию самого большого из доступных кабелей, подходящего одновременно к нескольким пользователям в определенном районе. Оставляются и резервные пары, так как телекоммуникационные компании не могут позволить себе заменять кабель целиком при выходе из строя нескольких пар.

Рис. 1 Расположение станций

Местные станции направляют трафик на узловые телефонные станции, образующие свой уровень иерархии. Если сеть соединительных (магистральных) линий и местная сеть обслуживаются не одной и той же телефонной компанией, то местная станция выполняет первую часть маршрутизации вызова к соответствующей узловой станции. Местная станция, к которой со всех сторон подходят абонентские кабели, располагается вблизи от центра городского района. Аналогично, узловая станция находится в центре группы местных станций. Цель такого расположения — обеспечить минимальную длину кабельной разводки. Общую идею иллюстрирует рис. Диаграмма иерархии телефонных станции.

Рис. 2. Иерархия телефонных станций

Национальные сети

Национальные сети основываются на иерархической структуре узловых телефонных станций. И в этих сетях размещение станций планируется так, чтобы свести к минимуму потребности в прокладке кабелей. На рис.2 показана иерархия телефонных станций.

Линия связи от местной телефонной станции (станция класса 5) к местной узловой станции (станция класса 4) — это, как правило, цифровая линия с минимальной скоростью передачи данных 1,544 Мбит/с (2,048 Мбит/с в Европе). Обычно передача данных к узловым станциям, расположенным на вершине иерархической структуры, осуществляется с очень высокой скоростью и на большие расстояния с использованием волоконно-оптических линий связи.

Каждая компания-оператор линий дальней связи имеет собственную иерархическую структуру коммутируемых сетей. Между сетями разных компаний-операторов нет соединительных линий связи; имеются только линии к местным станциям на каждом конце сети, обрабатывающей данный вызов. Поэтому вызов проходит через местную станцию, а затем передается (к примеру) в сеть компании MCI. На другом конце страны вызов выходит из сети MCI, проходит через вторую местную станцию и затем попадает к конечному абоненту. Каждая компания-оператор дальней связи имеет международные линии, маршрутизируемые через станции на вершине иерархической структуры (станции класса 1).

Международные сети

Если имеется такая возможность, то международные линии связи выполняются при помощи обыкновенного кабеля. Островным государствам, в частности, Великобритании и Ирландии, приходится использовать подводный кабель или спутниковую связь.

Подводные кабельные линии связи

Подводные кабели имеют преимущества перед спутниковыми средствами связи из-за намного меньшей задержки передаваемых сигналов (30 мс в подводном межконтинентальном кабеле по сравнению с 250 мс в спутниковой линии), что особенно важно при передаче данных. Кроме того, подводные кабели в настоящее время долговечнее спутников, хотя длительность эксплуатации ИСЗ на орбите возрастает благодаря новым технологиям.

Плезиохронный режим и проскальзывание

Плезиохронный режим работы используется для того, чтобы мультиплексировать цифровые потоки с приблизительно одинаковой скоростью при формировании единого более высокоскоростного цифрового потока. Этот режим включает в себя процесс согласования скоростей, при котором вподчиненный поток добавляются холостые биты, и он становится полностью синхронным с основным. Приемник может определять местоположение холостых битов во входном потоке.

Особая проблема возникает, например, с временными интервалами каналов 64 кбит/с первичного потока, если опрос принятого сигнала для решающей схемы производится с помощью несинхронного тактового генератора. Такая выборка может приводить к появлению явных ошибок в битах и уменьшению амплитуды импульсов выборки. Потеря информации, когда скорость передачи сигнала превышает частоту опроса, или повторенная информация, когда скорость передачи сигнала ниже частоты опроса, называется ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЕМ. Единичное проскальзывание восьми битов в цифровом потоке 64 кбит/с, представляющих один отсчет в телефонном канале с ИКМ, называется ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЕМ ОКТЕТА. Проскальзывание одного цикла цифрового потока 2048 кбит/с, представляющее собой одновременные проскальзывания одного отсчета (октета) во всех 30 каналах с ИКМ, называется ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЕМ ЦИКЛА.

Очевидно, что с проблемой проскальзывания можно столкнуться и в международных цифровых кабельных или спутниковых системах связи.

Стандарты передачи

Коммутируемые телефонные сети общего пользования разрабатываются с учетом стандартов ITU-T, и, хотя рекомендации ITU-T обязательны для применения только на международных линиях, на практике согласно им функционируют и национальные сети. Это гарантирует, что качество передачи международного вызова не зависит от пунктов его отправки и приема.

В цифровой системе передачи ухудшение рабочих характеристик не связано больше с характеристикой затухание — частота передающей среды, так как цифровые регенераторы восстанавливают поток данных в его первоначальном виде на каждой усилительной станции. Оконечное приемное оборудование должно только определять наличие или отсутствие импульсов. Искажения в цифровой системе в основном имеют случайную природу. Шум, эффекты перекрестных искажений, нарушения в работе оборудования, импульсные электрические помехи — вот типичные источники ошибок при передаче данных.