Рейтинг@Mail.ru

NetCloud

Простыми словами о сетевых технологиях

Структура телефонной сети

При желании можно создать простую телефонную сеть, проложив линии связи между телефонными аппаратами всех абонентов, которые желают общаться между собой. Однако количество проводов, которое потребуется для такой сети, будет огромным. Интересно, что первые телефонные системы точно следовали этому методу. Когда телефонных аппаратов было немного, количество проводов оказывалось приемлемым.

Но когда телефон перестал быть редкостью, такой подход стал неэкономичным. Поэтому сегодняшняя телефонная индустрия использует коммутируемую сеть (switched network), в которой каждый телефонный аппарат с помощью линии связи соединяется с централизованным коммутатором (телефонной станцией). Этот коммутатор обеспечивает связь, доступную только на период времени соединения двух сторон. Как только разговор/передача сигнала завершается, связь разрывается. Такая коммутируемая сеть позволяет ее абонентам пользоваться оборудованием совместно, и таким образом снизить затраты сети. Зачастую инженеры связи определяют количество нужного оборудования исходя только из соображений снижения затрат. На самом деле, основным принципом разработки сети является обеспечение качественного уровня обслуживания при наименьших расходах. Работа коммутируемой сети рассчитана на то, что в одно и то же время не будут разговаривать сразу все ее пользователи.

На рисунке ниже показаны элементы коммутируемой сети.

pstn1

Прямое соединение от каждого телефонного аппарата с местной телефонной станцией называется абонентским шлейфом или абонентской линией (local loop), которая в простейшем случае является двухпроводной линией. Обычно каждый абонент имеет выделенную линию, которая служит для соединения его телефонного аппарата с сетью. При коллективном соединении абонентская линия связи используется совместно несколькими абонентами (в ранних сетях коллективное соединение восьми абонентов было обычным делом).

Большинство телефонных сетей требуют, чтобы каждая телефонная станция обеспечивала соединения между линиями любых двух абонентов, которые к ней подключены. Так как клиенты одной телефонной станции связаны между собой, большинство телефонных соединений — это соединение двух линий внутри одного коммутатора. Однако возможность соединиться должны иметь любые два абонента, а это требует наличия соединения между телефонными станциями, чтобы клиенты разных станций могли быть соединены между собой. Соединения разных телефонных станций называются магистральными линиями связи (trunks).

Если пункты А и В связывают 10 магистральных линий, то между абонентами пункта А и пункта В одновременно возможно только 10 разговоров. Но как только один разговор завершается, магистральная линия освобождается для обслуживания следующего звонка. Таким образом, абоненты могут использовать одни и те же магистральные линии по очереди. Расчет нужного количества магистралей между телефонными станциями осуществляют инженеры связи.

Абонентская линия

Абонентская линия — это соединение между абонентом и центральной АТС (т. е. сетью). Так как линия связи является средством доступа абонента к сети, то обычно она является выделенной для одного пользователя (коллективные линии встречаются редко). В принципе, когда потребитель собирается сделать звонок, абонентская линия всегда доступна.

lan96_1

ris2

Абонентские линии бывают аналоговые и цифровые. Аналоговый сигнал меняется непрерывным образом, цифровой же является дискретным. Не углубляясь в детали, скажем, что цифровой сигнал является более помехоустойчивым.

Телефонный распределительный провод (имеет также название «лапша»)  представляет из себя двух- или четырёхпроводный телефонный кабель, предназначенный для стационарной скрытой и открытой абонентской проводки телефонной или трансляционной распределительной сети внутри помещений. Считается морально устаревшим ввиду ненадёжности, низкой помехозащищённости, невозможности высокоскоростной передачи данных, неудобств при разделке и оконечивании. Однако ввиду своей низкой стоимости находит применение в телефонной разводке внутри помещений, так как является самым дешёвым решением (благодаря своей примитивной конструкции) во многих ситуациях. В отличие от более продвинутых аналогов витой пары 1 и 2 категорий, токопроводящие жилы ТРП не скручиваются (жилы располагаются параллельно, кабель плоский), благодаря чему он получил жаргонное название лапша по схожести внешнего вида с макаронными изделиями.

kabelАналоговые телефонные линии являются исторически первыми. Во время разговора встроенный в телефонную трубку микрофон преобразует речь в электрический сигнал, который передает впоследствии на местную автоматическую телефонную станцию (АТС). Для передачи голоса достаточно ширины спектра 4 кГц, что соответствует 64 Кбит/с. От АТС сигнал попадает либо на другой абонентский шлейф (если вызов происходит в пределах одной АТС), либо попадает на другие коммутационные устройства (если вызов находится вне зоны действия данной станции). При наборе номера телефонный аппарат генерирует по тому же основному каналу сигналы, указывающие, кому предназначен вызов.

xDSL (Digital Subscriber Line) — цифровая абонентская линия. xDSL представляет из себя семейство технологий, позволяющих значительно повысить пропускную способность абонентской линии путем использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии. Буква ‘x’ в аббревиатуре  xDSL используется для обозначения первого символа конкретной технологии (например ADSL). Технологии xDSL позволяют совмещать передачу голоса и данных. Для осуществления этой возможности на стороне абонента и на стороне АТС устанавливается частотный разделитель (сплиттер). Таким образом, DSL-сплиттер служит для того, чтобы отделять частоту голосового сигнала от частот, использующихся модемом. Он обеспечивает отлаженную работу устройств, которые подключены к телефонной линии. Сам прибор представляет из себя небольшую коробочку с тремя разъемами «Line» — для подключения к телефонной линии, «Modem» — для подключения к DSL-модему, «Phone» — для подключения к аналоговому телефону.

На фото ниже показан ADSL-сплиттер компании D-Link.

efa0363f82bf37d52b42fe5d61e10040Помимо DSL-сплиттера, важным компонентом является также DSL-модем. Модем цифровой абонентской линии соединяет компьютер или маршрутизатор к телефонной линии, специально сконфигурированной для DSL широкополосного доступа в Интернет.

0139577_2

Центральная АТС

Центральная АТС — это основной элемент сети, с помощью которого устанавливаются временные соединения между двумя ее абонентами. Для этого необходимо, чтобы линии абонентов и межстанционные линии связи имели окончание на центральной АТС.

Чтобы абонент мог заказать разговор по телефону и отслеживать ход установления соединения, служебные каналы также должны иметь окончание на центральной АТС. Эти служебные каналы обеспечивают доставку пользователям тональных сигналов и сообщений, а также посылку вызова по набранному номеру. На схеме ниже показаны основные компоненты современной центральной АТС.

ats1

Матрица сетевых коммутаторов или блок коммутаторов представляет собой структуру, которая соединяет абонентские и магистральные линии между собой. Блок коммутаторов может быть одного из следующих типов:

Тип используемых коммутаторов обычно указывает на поколение центральной АТС. Центральные АТС 1950-х и 1960-х годов были электромеханическими, в 70-х и 80-х — электронными, а в 90-х и позже стали цифровыми.

Управляющий элемент блока коммутаторов необходим для управления и контроля установки соединения, а также текущего контроля над протеканием разговора. Его функции могут быть распределены между элементами коммутации либо сосредоточены на централизованном оборудовании. Реализовать функции управления можно на электромеханической релейной логической схеме или посредством цифровой вычислительной машины. Часто управляющий элемент выполняет также функцию биллинга и контроля загрузки ресурса.

Последний из компонентов центральной АТС — Система питания и контроля — фактически не является частью коммутатора. Центральная АТС обычно располагается в так называемом коммутационном шкафу. Такие шкафы вмещают не только телефонный коммутатор, но также силовое оборудование, автономное питание, оборудование канала передачи, конечные устройства для частных линий и платы для выполнения тестирования. Все эти компоненты являются обязательными для правильного функционирования центральной АТС.

На фото ниже изображена типичная цифровая АТС, производства Samsung.

57459020_w640_h640_global_kpos74b__ont_silver

Магистральная линия

Магистрали — это линии передачи между коммутаторами. Обычно магистрали выполняются как высококачественные многоканальные цифровые линии связи (проводные или оптические). Магистрали могут иметь протяженность сотни и тысячи километров и использоваться абонентами совместно.

Если клиенты двух коммутаторов не связаны между собой настолько, чтобы иметь прямую магистраль (например, магистраль с высокой загрузкой), звонок может быть маршрутизирован через несколько промежуточных коммутаторов посредством магистралей, которые связывают их. Сеть AT&T (American Telephone and Telegraph Corporation) 1970-х годов была сконструирована как пирамида с пятью уровнями, где центральная АТС являлась нижним уровнем в пирамиде. Если между центральными АТС не оказывалось прямой магистрали, звонок передавался на следующий уровень. На следующем уровне коммутаторов снова искалось прямое соединение. Если такого соединения не оказывалось и на этом уровне, то звонок передавался еще выше. По мере того как звонок поднимался вверх по пирамиде, количество совместно используемого оборудования увеличивалось. Для управления трафиком в такой сети было важным минимизировать затраты на маршрутизацию звонка.

Так как магистрали могут быть довольно длинными, а их количество гораздо меньше, чем количество местных линий, необходимо и экономически обосновано обеспечение гораздо более высокого качества передачи на магистралях, чем на абонентских линиях. Поэтому магистрали обычно делают цифровыми и четырехканальными, если они медные (проводные), а в наше время все чаще такие соединения обеспечиваются с помощью оптоволоконных линий связи.

kspzpb

okkc-1

Компромисс между стоимостью и качеством обслуживания является обычным для телефонной сети общественного пользования. Целью является предоставление клиенту доступного по стоимости обслуживания с приемлемой для провайдера пользой. Мы проиллюстрировали один компромисс, имеющий отношение к качеству передачи. Есть смысл тратить деньги на высококачественную передачу для относительно небольшого количества магистральных линий связи. Подобный подход к абонентским линиям связи будет неподходящим по причине высокой стоимости для пользователей.

Сеть целиком

На схеме ниже изображена телефонная сеть общего пользования (например, местная телефонная сеть).

ats2

На схеме показаны две центральных АТС, которые обслуживают абонентские линии, а такж магистральные линии к другим коммутаторам. Обратите внимание на различие между группой интенсивно используемых магистральных линий связи и группой оконечных магистральных лини — разница в способе доступа к ним. Интенсивно используемая группа не имеет достаточного количества магистральных линий связи, чтобы обрабатывать весь трафик. Звонки между двумя АТС сначала будут маршрутизироваться на сильно загруженные магистральные линии. В случае, если не находится ни одной свободной линии, звонок маршрутизируется на группу оконечных каналов связи, которая в свою очередь может передать звонок другой центральной АТС, чтобы осуществить соединение. АТС, которые располагаются и работают как устройства, коммутирующие центральные АТС, называются транзитными (tandem) коммутаторами. (На языке сетей старого поколения транзитные АТС были коммутаторами 4 класса, а центральные АТС — коммутаторами 5 класса. Эти классы имели соответствие с пирамидальной структурой, которая использовалась до 1983 года в сети AT&T).  Транзитная АТС может быть сконфигурирована так, что она будет оконечной только для магистралей, либо для магистралей и абонентских линий. В первой конфигурации (которая является наиболее распространенной) она выполняет только функцию переключающего коммутатора.


 

Обсуждение закрыто.