公共交换电话网络

如果同一公司或者组织的两台计算机相距很近，现在它们需要进行通信,则最容易的做法是，在它们之间连接一条电缆。LAN就是这样工作的。然而，当距离很远，或者有很多台计算机,或者这条电缆必须要经过一条公共的道路或者其他的公共场所的时候，铺设私有电缆的费用往往是不切实际的。而且，几乎在所有的国家中，在公共地产上架设（或者在地下铺设〉传输线路也是非法的。因此，网络设计者必须利用已有的电信设施。

 

这些设施.特别是公共交换电话网络（Public Switched Telephone Network<PSTN),通 常是很多年以前就已经设计好的，它们以一种或多或少可以识别的形式来传输人的语音信号。它们用于计算机之间的通信最多也只是勉强够格而已；但是由于引人了光纤和数字技术，这种情况很快发生了变化。无论如何，电话系统跟计算机网络总是紧密联系在一起的，这值得我们花一些时间来仔细研究电话网络。

 

为了看淸楚这个问题的重要性，我们来粗略地比较两种连接的特性：一是计算机与计算机之间通过一条电缆连接起来；二是通过拨号电话线连接起来。两台计算机之间的电缆可以以104bps的速率(甚至可能更高）来传输数据。而拨号线路的最大数据传输率为56kbps，两者相差了将近20,000倍。这种区别就好比一只鸭子慢悠悠地经过一片草地与火箭飞到月亮上的区别一样。如果拨号线路替换成ADSL连接，则仍然有1000〜 2000倍的差距。

 

当然,麻烦在子，计算机系统的用户习惯于与计算机系统打交道，当他们突然面临另一个系统，并且性能差了 3个或4个数量级的时候，他们就会花费大量的时间和精力，试图弄明白如何更有效地使用该系统，这是毫不奇怪的。

 

 

 

电话系统的结构

 

当贝尔于1876年获得了电话专利（仅比其竞争对手早了几个小时)之后不久，他的新发明就有了大量的需求。最初的市场是电话销售，当时电话还是成对的；然后由顾客自己在一对电话之间拉上一条线。电子穿越地球再返回。如果一个电话所有者想跟其他0个电话所有者通话，则他必须拉0根单独的电话线到他们的家里。在一年之内，城市里布满了电话线，这些电话线通过房屋和树木^整个乱七八糟的。很明显，将每部电话与其他每部电话直接全连接的模式，是不可行的。

 

值得赞扬的是，贝尔看到了这一点，他组建了贝尔电话公司，并且于1878年开放了它的第一个交换局（在康涅狄格州的只〜的城市该公司为每个客户的家里或者办公室架一条电话线。当客户打电话的时候，首先摇动手柄，以便电话公司办公室里发出铃声，从而引起接线员的注意,然后接线员手工将呼叫方与被呼叫方通过一段眺接用的电缆连接起来。简单交换局的模式如图（b）所示3

 

很快地，贝尔系统的交换局遍布到了各地，人们又要求能够在不同城市之间打长途电话，所以贝尔系统开始将交换局连接起来。最初的问題很快又出现了：将每个交换局与其他每个交换局直接通过电话线连接起来，很快整个结构就变得无法管理了，所以就发明了二级交换局来解决这个问题。过了一段时间以后，多个二级交换局出现了，如图（ c ）所示^最终，整个层次结构增长到5级。

 

到1的0年的时候，电话系统的三个主要部分已经具备了：交换局、顾客与交换局之间的线路〈现在使用的是平衡型的绝缘双绞线，而原来使用的裸线〉，交换局之间的长距离连接。虽然从那以后，所有这三个领域都有了改进，但是基本的贝尔系统模型保持了 100 多年没有变化。有关电话系统技术的简单历史

 

在1984年AT&T公司被分解之前，电话系统被组织成一个高度冗余的、多层次的结构。下面的描述是高度简化的,但是说明了其本质的特色所在。每部电话机有两根锕线伸出来，直接连接到电话公司最近的靖局，也叫本地中心局。这段距离通常是1〜10km，城市比农村要短一些5在美国，大约有22 000个端 局。每个用户的电话机和端局之间的双线连接在电话行业中称为本地回路， 如果世界上所有的本地回路都端到端连接起来，则其长度相当于到月球来回1000次的长度

 

曾经有一段时间，AT&T公司资产的80“是本地回路中的铜线.当时，AT&T公司实际上是世界上最大的铜矿。幸运的是，这样的事实并没有在投资圈里广为人知。如果被别人知道的话，有的市场捣乱者可能会买下AT&T公司，停止全美国的所有电话服务，并把所有的电话线收回来，卖给炼铜商，以获得快速的回报。

 

如果连接到某个端局的用户呼叫另一个也连接到该端局的用户，则局内的交换机制会在这两个本地回路之间建立起一个直接的电连接。在通话过程中，这个连接保持不变。

 

如果被呼叫的电话连接到另一个端局，则建立连接的过程就不同了。每个端局都有一些外线连接到一个或者多个附近的交换中心，这些交换中心称为长途局，如果它们在同一个局部地区的话，则称为汇接局。这些线路称为长途连接

 

干线。如果呼叫方和被呼叫方的端局碰巧都有一条长途干线连接到同一个长途局（如果他们相距很近的活，则这种可能性很大）那么双方的连接就可能在这个民途局内建立起来。如果呼叫方和被呼叫方没有共同的长途局，那么他们之间的路径将在更髙层次上的某个地方建立起来。初级局和地区局形成一个网络，长途局连接到这一网络中。长途掉、初级局、区域局和地区局通过髙带宽的内部长途中继线,不同种类交換中心的数目以及它们的拓扑结构（两个区域局之间可以有一条直接的连接，或者必须经过一个地区局〉随着国家的不同而不同，这取决于每个国家的电话的密度。图2.21显示了一个中距离连接可能经过的路梓，

 

—个中距离电话的典型路径

 

电话系统中用到了各种传输介质.现在，本地回路由3类双绞线构成，而在电话业的早期，电话线杆上两条相距25cm的未绝缘的线是很常见的。在交換局之间，同轴电缆、微波.特别是光纤都巳被广泛使用了5

 

在过去，整个电话系统中传输的信号都是模拟的^实际的语音信号以电压的彤式从源端传输到月标端。随着光纤、数字电路和计算机的出现，现在所有的干线和交换设备都是数宇的，只有本地回路仍然是模拟的，它也是整个系统中最后保留使用模拟技术的地方。之所以优先选择数字传输,是因为它不需要像模拟传输那样，当一个长途呼叫的信号经过了许多个放大器之后，还需要重新精确地产生模拟波信号。对于数字传输而3，只襦要能够正确地区分0和1就足够了。这种特性使得数字传输比模拟传输更加可靠。而且，维护工作更加容易，并且维护成本也要便宜得多6

 

总而言之，电话系统是由三个主要的部件构成的；

 

(1)本地回路〈双绞线进人家庭和业务部门，模拟信号）

 

（2）干线（通过光纤将交换局连接起来，数字信号）

 

（3）交换局（电话呼叫从一条干线接人到另一条干线）