公共交換電話網絡

如果同一公司或者組織的兩台計算機相距很近，現在它們需要進行通信,則最容易的做法是，在它們之間連接配接一條電纜。LAN就是這樣工作的。然而，當距離很遠，或者有很多台計算機,或者這條電纜必須要經過一條公共的道路或者其他的公共場所的時候，鋪設私有電纜的費用往往是不切實際的。而且，幾乎在所有的國家中，在公共地産上架設（或者在地下鋪設〉傳輸線路也是非法的。是以，網絡設計者必須利用已有的電信設施。

這些設施.特别是公共交換電話網絡（Public Switched Telephone Network<PSTN),通 常是很多年以前就已經設計好的，它們以一種或多或少可以識别的形式來傳輸人的語音信号。它們用于計算機之間的通信最多也隻是勉強夠格而已；但是由于引人了光纖和數字技術，這種情況很快發生了變化。無論如何，電話系統跟計算機網絡總是緊密聯系在一起的，這值得我們花一些時間來仔細研究電話網絡。

為了看淸楚這個問題的重要性，我們來粗略地比較兩種連接配接的特性：一是計算機與計算機之間通過一條電纜連接配接起來；二是通過撥号電話線連接配接起來。兩台計算機之間的電纜可以以104bps的速率(甚至可能更高）來傳輸資料。而撥号線路的最大資料傳輸率為56kbps，兩者相差了将近20,000倍。這種差別就好比一隻鴨子慢悠悠地經過一片草地與火箭飛到月亮上的差別一樣。如果撥号線路替換成ADSL連接配接，則仍然有1000〜 2000倍的差距。

當然,麻煩在子，計算機系統的使用者習慣于與計算機系統打交道，當他們突然面臨另一個系統，并且性能差了 3個或4個數量級的時候，他們就會花費大量的時間和精力，試圖弄明白如何更有效地使用該系統，這是毫不奇怪的。

電話系統的結構

當貝爾于1876年獲得了電話專利（僅比其競争對手早了幾個小時)之後不久，他的新發明就有了大量的需求。最初的市場是電話銷售，當時電話還是成對的；然後由顧客自己在一對電話之間拉上一條線。電子穿越地球再傳回。如果一個電話所有者想跟其他0個電話所有者通話，則他必須拉0根單獨的電話線到他們的家裡。在一年之内，城市裡布滿了電話線，這些電話線通過房屋和樹木^整個亂七八糟的。很明顯，将每部電話與其他每部電話直接全連接配接的模式，是不可行的。

值得贊揚的是，貝爾看到了這一點，他組建了貝爾電話公司，并且于1878年開放了它的第一個交換局（在康涅狄格州的隻〜的城市該公司為每個客戶的家裡或者辦公室架一條電話線。當客戶打電話的時候，首先搖動搖桿，以便電話公司辦公室裡發出鈴聲，進而引起接線員的注意,然後接線員手工将呼叫方與被呼叫方通過一段眺接用的電纜連接配接起來。簡單交換局的模式如圖（b）所示3

很快地，貝爾系統的交換局遍布到了各地，人們又要求能夠在不同城市之間打長途電話，是以貝爾系統開始将交換局連接配接起來。最初的問題很快又出現了：将每個交換局與其他每個交換局直接通過電話線連接配接起來，很快整個結構就變得無法管理了，是以就發明了二級交換局來解決這個問題。過了一段時間以後，多個二級交換局出現了，如圖（ c ）所示^最終，整個層次結構增長到5級。

到1的0年的時候，電話系統的三個主要部分已經具備了：交換局、顧客與交換局之間的線路〈現在使用的是平衡型的絕緣雙絞線，而原來使用的裸線〉，交換局之間的長距離連接配接。雖然從那以後，所有這三個領域都有了改進，但是基本的貝爾系統模型保持了 100 多年沒有變化。有關電話系統技術的簡單曆史

在1984年AT&T公司被分解之前，電話系統被組織成一個高度備援的、多層次的結構。下面的描述是高度簡化的,但是說明了其本質的特色所在。每部電話機有兩根锕線伸出來，直接連接配接到電話公司最近的靖局，也叫本地中心局。這段距離通常是1〜10km，城市比農村要短一些5在美國，大約有22 000個端 局。每個使用者的電話機和端局之間的雙線連接配接在電話行業中稱為本地回路， 如果世界上所有的本地回路都端到端連接配接起來，則其長度相當于到月球來回1000次的長度

曾經有一段時間，AT&T公司資産的80“是本地回路中的銅線.當時，AT&T公司實際上是世界上最大的銅礦。幸運的是，這樣的事實并沒有在投資圈裡廣為人知。如果被别人知道的話，有的市場搗亂者可能會買下AT&T公司，停止全美國的所有電話服務，并把所有的電話線收回來，賣給煉銅商，以獲得快速的回報。

如果連接配接到某個端局的使用者呼叫另一個也連接配接到該端局的使用者，則局内的交換機制會在這兩個本地回路之間建立起一個直接的電連接配接。在通話過程中，這個連接配接保持不變。

如果被呼叫的電話連接配接到另一個端局，則建立連接配接的過程就不同了。每個端局都有一些外線連接配接到一個或者多個附近的交換中心，這些交換中心稱為長途局，如果它們在同一個局部地區的話，則稱為彙接局。這些線路稱為長途連接配接

幹線。如果呼叫方和被呼叫方的端局碰巧都有一條長途幹線連接配接到同一個長途局（如果他們相距很近的活，則這種可能性很大）那麼雙方的連接配接就可能在這個民途局内建立起來。如果呼叫方和被呼叫方沒有共同的長途局，那麼他們之間的路徑将在更髙層次上的某個地方建立起來。初級局和地區局形成一個網絡，長途局連接配接到這一網絡中。長途掉、初級局、區域局和地區局通過髙帶寬的内部長途中繼線,不同種類交換中心的數目以及它們的拓撲結構（兩個區域局之間可以有一條直接的連接配接，或者必須經過一個地區局〉随着國家的不同而不同，這取決于每個國家的電話的密度。圖2.21顯示了一個中距離連接配接可能經過的路梓，

—個中距離電話的典型路徑

電話系統中用到了各種傳輸媒體.現在，本地回路由3類雙絞線構成，而在電話業的早期，電話線杆上兩條相距25cm的未絕緣的線是很常見的。在交換局之間，同軸電纜、微波.特别是光纖都巳被廣泛使用了5

在過去，整個電話系統中傳輸的信号都是模拟的^實際的語音信号以電壓的彤式從源端傳輸到月标端。随着光纖、數字電路和計算機的出現，現在所有的幹線和交換裝置都是數宇的，隻有本地回路仍然是模拟的，它也是整個系統中最後保留使用模拟技術的地方。之是以優先選擇數字傳輸,是因為它不需要像模拟傳輸那樣，當一個長途呼叫的信号經過了許多個放大器之後，還需要重新精确地産生模拟波信号。對于數字傳輸而3，隻襦要能夠正确地區分0和1就足夠了。這種特性使得數字傳輸比模拟傳輸更加可靠。而且，維護工作更加容易，并且維護成本也要便宜得多6

總而言之，電話系統是由三個主要的部件構成的；

(1)本地回路〈雙絞線進人家庭和業務部門，模拟信号）

（2）幹線（通過光纖将交換局連接配接起來，數字信号）

（3）交換局（電話呼叫從一條幹線接人到另一條幹線）