Передача данных на основе телефонных сетей

Телефонная сеть объединяет телефонные станции разных уровней -сельские, городские, междугородние и т.д.

АТС - автоматическая телефонная станция, основной функцией которой является коммутация потока речевых (телефонных) данных. В общем случае, АТС можно рассматривать как пространственный коммутатор.

В процессе эволюции АТС прошли путь от электромеханических станций до современных станций с программным управлением (рис.2.59).

Электромеханические АТСпредставлены двумя типами станций. 1. Декадно-шагоеые А ТС,в которых в качестве коммутационного

элемента используется декадно-
шаговый искатель - электромеханичес­
кое устройство, представляющее собой
набор из 10 контактов, которые
замыкаются бегунком в зависимости от
поданного числа электрических
импульсов, формируя электрическую
цепь (рис.2.60). При подаче одного
импульса бегунок замыкает контакт 1,
двух - контакт 2, ..., десяти импульсов -
контакт 0. Наличие подвижных
электромеханических контактов

обусловливает появление значительных помех, что существенно осложняет передачу цифровых данных и не позволяет достичь сколь-нибудь приемлемой скорости передачи.

2. Координатные АТС, в которых в качестве коммутационных устройств используются многократные координатные соединители (МКС), представляющие собой приборы релейного действия, имеющие по сравнению с декадно-шаговыми искателями более простое устройство, что позволяет удешевить эксплуатационное обслуживание коммутационного оборудования и обеспечить более высокое качество коммутации разговорного тракта.

АТС с программным управлениемтакже представлены двумя типами станций.

1. Квазиэлектронные АТС, в которых коммутационное устройство реализовано на основе герконов, а управление коммутационным устройством - средствами микропроцессорной техники. Герконы(сокращение от «герметичный контакт») представляют собой пару

ферромагнитных контактов,

запаянных в герметичную стеклянную колбу (рис.2.61,а), которые вместе с электромагнитной катушкой образуют герконовое реле. При прохождении тока через электромагнитную катушку контакты замыкаются, формируя электрическую цепь для передачи данных (рис.2.61,6).

2. Цифровые (электронные) АТС, в которых коммутация и управление полностью цифровые. Аналоговый сигнал оцифровывается в абонентском комплекте и передаётся внутри АТС и между АТС в цифровом виде, что гарантирует отсутствие затухания и уменьшает влияние помех на передаваемые данные. Это обеспечивает качественную передачу данных с максимально возможной скоростью.

Упрощённо структуру электронной АТС можно представить в виде четырёх основных блоков (рис.2.62).

1. БАЛ - блок абонентских линий (АЛ), реализующий функции обслуживания абонентов, в качестве которых могут выступать:

• обычные аналоговые телефоны, передающие к АТС данные в виде непрерывных сигналов по аналоговым АЛ;

• компьютеры, дискретные сигналы от которых преобразуются с помощью модемов в непрерывные, передаваемые по аналоговым АЛ;

• цифровое оборудование (компьютеры, принтеры и т.п.), дискретные сигналы от которых передаются к АТС по цифровым АЛ.

Аналоговые сигналы, поступающие от абонентов с использованием ИКМ преобразуются в АТС в цифрой вид.

Уровень нагрузки в телефонии принято измерять в Эрлангах (Эрл.). Единица измерения нагрузки получила название в честь основоположника методов расчёта телефонной нагрузки.

Нагрузка на одну АЛ принимается равной 0,1-0,2 Эрл.

2. БСЛ - блок соединительных линий (СЛ), обеспечивающих связь с
другими АТС. При связи с другой цифровой АТС сигналы по СЛ
передаются в цифровом виде. Если же соседняя АТС является аналоговой,
то цифровые сигналы преобразуются в аналоговый вид.

При расчёте необходимого количества СЛ нагрузка на одну СЛ принимается равно 0,8 Эрл.

3. КП - коммутационное поле может быть реализовано либо в виде
некоторого электронного коммутатора, либо в виде «речевого
запоминающего устройства» (РЗУ). В последнем случае речь,
представленная в цифровом виде сначала записывается в РЗУ, а затем
передаётся в соответствующую АЛ к абоненту-получателю или в СЛ к
другой АТС.

4. ЦУУ - цифровое управляющее устройство предназначено для
управления оборудованием АТС (БАЛ, БСЛ, КП), потоками данных в
станции и всей АТС в целом.

Современные цифровые АТС строятся в соответствии с принципом коммутации пакетов и реализуют передачу данных на основе протокола IP. Таким образом, современная АТС представляет собой фактически большой специализированный компьютер, реализующий функции коммутатора, который может входить в состав цифровой сети передачи данных. При этом через АТС могут передаваться не только речевые (телефонные) данные, но и компьютерные данные, а также аудио и видео.

В зависимости от времени существования телефонные каналы могут быть двух типов:

• коммутируемые или временные, создаваемые только на время передачи данных;

• выделенные или постоянные, создаваемые на длительный
промежуток времени и существующие не зависимо от того, передаются
данные или нет.

В случае коммутируемых телефонных каналов подключение абонентов к АТС или сети может выполняться путём набора номера одним из двух способов:

• импульсный (декадный)способ, при котором набор цифры номера приводи к формированию импульсов с частотой 10 Гц: длительность импульса 50 мс и длительность паузы 50 мс, причём количество импульсов равно значению цифры (цифре «0» соответствует 10 импульсов);

• тоновый (частотный)способ, при котором набор абонентом номера приводит к формированию сигналов с частотой 10 Гц, причём каждой цифре соответствует сигнал определённой частоты; для повышения надёжности распознавания для каждого сигнала (для каждой цифры) используются 2 частоты - из нижней и верхней группы частот, значения которых подобраны определенным образом (рис.2.63).

Благодаря широкому распространению телефонных сетей связи, они находят массовое применение в качестве средств доступа к ресурсам цифровых сетей и для выхода в Интернет. При этом передача компьютерных данных может выполняться:

• по аналоговым АЛ;

• по цифровым АЛ.

Передача цифровых данных по аналоговым АЛ реализуется на частотах разговорного канала с применением модемов, причем максимальная скорость передачи - 56 кбит/с достигается только в том случае, если на пути передачи данных все АТС - цифровые.

Цифровая АЛ может обеспечить гораздо большие скорости передачи и с меньшей стоимостью, чем при связи в полосе тональных частот.

К преимуществам цифровых АЛ перед аналоговыми относятся:

• легкость мультиплексирования нескольких разговорных каналов по принципу временного уплотнения;

• простота кодирования;

• новые возможности абонентской сигнализации. Недостатками цифровой передачи являются:

• искажения при преобразовании речевых сигналов в цифровой вид;

• более жесткие требования к полосе пропускания;

• проблемы с эхом из-за увеличения задержек.

Тема № 25: Модемная связь