Структура телефонной системы.

Коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN) была создана много лет назад с целью передавать человеческий голос. Существовало три модели построения телефонной сети: 1876 год сеть «каждый с каждым» (проработала всего несколько лет), 1878 год сеть с центральным коммутатором (использовался центральный оператор, который соединял с требуемым абонентом), к 1890 году были созданы три основные части телефонной системы – коммутаторные телефонные станции, провода и линии междугородной связи, соединяющие отдельные телефонные станции. Последняя модель представляет собой многоуровневую иерархию, где каждый телефон соединен при помощи двух медных проводов с ближайшей оконечной телефонной станцией, расстояние от 1 до 10 км.

В прошлом телефонная система была аналоговой, в виде электрического напряжения передается сам голосовой сигнал. С появлением оптоволокна, цифровой электроники и компьютеров стала возможной цифровая передача сигнала на всех уровнях иерархии, кроме местных линий связи – последнего аналогового звена. Цифровая связь предпочтительнее 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. Это свойство делает цифровой сигнал более надежным и дешевым в обслуживании.

Местные линии связи.

Итак, имеется двухпроводная линия, идущая от оконечной телефонной станции в дома и небольшие организации. Эта часть называется иногда «последней милей». На этом отрезке вот уже более 100 лет используется аналоговая связь, и только пару лет назад ситуация немного изменилась. Однако, рассмотрим процесс обмена данными при помощи домашних компьютеров.

Разберем, причины, по которым максимальная скорость передачи данных, которая была достигнута с использованием аналогового канала связи и модема – 56 кбит/сек, т.е. недостатки аналогового канала связи:

Линии передачи всегда страдают от трех напастей – затухания, искажения из-за задержек, а также шума. Затухание, или ослабление, сигнала – это потеря энергии сигналом по мере его распространения по каналу. Кроме того, сигналы разные по амплитуде распространяются в среде с разными скоростями, это ведет к искажению сигнала, получаемого приемником. Еще одной проблемой является шум, то есть нежелательная энергия от посторонних источников, примешивающаяся к энергии передаваемого сигнала. Термальный (тепловой) шум в электрическом проводе присутствует всегда – он вызван случайным тепловым движением электронов, и от него избавиться невозможно. Перекрестные помехи вызваны индукцией, возникающей между двумя близко расположенными проводами, раньше во время телефонного разговора можно было услышать какой-то чужой разговор. Это и есть перекрестная помеха. Существует еще импульсный шум, вызванный скачками напряжения и другими случайными причинами.

Поскольку ослабление и скорость распространения сигнала зависит от частоты, то было бы очень не желательно иметь очень широкий спектр частот, следовательно, подвергать значительному затуханию и искажению. Эти эффекты делают невозможной передачу в исходном диапазоне (при постоянном токе). Исключение составляет передача на малое расстояние при невысоких скоростях.

Емкость канала связи (communication channel capacity) - характеристика канала связи, определенная максимальным количеством информации, которая может быть передана по этому каналу за единицу времени; пропускная способность канала.