Centrala Telefonică Digitală IPC 100

I. INTRODUCERE

Două calculatoare ale aceleiaşi companii sau organizaţii, aflate la mică distanţă, pot fi conectate simplu printr-un cablu, pentru a comunica între ele. Acesta este modul de funcţionare al reţelelor locale. Oricum, când distanţele sunt mari sau sunt multe calculatoare ori când cablurile ar trebui să treacă printr-un loc public, costul instalării de cabluri particulare este foarte mare. Mai mult, în aproape toate ţările din lume, instalarea de cabluri de-a lungul (sau pe sub) proprietăţile publice este ilegală. În consecinţă, proiectanţii de reţele trebuie să se bazeze pe facilităţile de comunicaţie existente.

O astfel de facilitate este PSTN, (Public Switched Telephone Network - reţea telefonică comutată publică), care a fost proiectată cu mulţi ani în urmă, în cu totul alt scop: transmisia vocii umane. Acest sistem nu este prea potrivit pentru comunicaţiile între calculatoare, dar situaţia se schimbă rapid odată cu introducerea fibrelor optice şi a tehnologiei digitale. În orice caz, sistemul telefonic este atât de strâns legat de reţelele de calculatoare (larg răspândite geografic), încât merită să îi acordăm un studiu mai aprofundat.

Pentru a vedea ordinul de mărime al problemei, să facem o comparaţie scurtă dar semnificativă între proprietăţile unei conexiuni tipice între calculatoare printr-un cablu local şi printr-o linie telefonică. Un cablu care face legătura între două calculatoare poate transfera date la viteza memoriei, în mod tipic 107 - 108 bps. Rata de apariţie a erorilor este de obicei atât de mică, încât este greu de măsurat, dar o eroare pe zi ar fi considerată mare pentru majoritatea instalaţiilor. O eroare pe zi la acele viteze este echivalentă cu o eroare la 1012 - 1013 biţi transmişi.

Prin contrast, o linie telefonică are o viteza maximă de transfer de date de ordinul 104bps şi o rată de apariţie a erorilor cam de 1 la 105 biţi transmişi, depinzând într-o anumită măsură de vârsta echipamentului telefonic cu comutaţie folosit. Produsul dintre rata de apariţie a unei erori şi viteza transferului de date ale unui cablu local este astfel cu 11 ordine de mărime mai bun decât pentru o linie telefonică.

Desigur, proiectanţii de sisteme de calculatoare cheltuiesc mult timp şi efort pentru a analiza cum pot fi acestea folosite cât mai eficient şi au dificultăţi cu un sistem a cărui performanţă (din punctul lor de vedere) este cu 11 ordine de mărime mai slabă. Pe de altă parte, companiile telefonice au făcut eforturi considerabile în ultimul deceniu pentru îmbunătăţirea echipamentului şi a serviciilor în diferite zone. În secţiunile care urmează vom descrie sistemele telefonice şi vom prezenta istoria şi viitorul lor.

Atunci când Alexander Graham Bell a brevetat telefonul în 1876 (doar cu câteva ore înaintea rivalului său, Elisha Gray), cererea pentru noua sa invenţie a fost imensă. Piaţa iniţială consta în vânzarea telefoanelor, existente numai sub formă de perechi. Era la latitudinea clientului să întindă un fir între ele. Dacă proprietarul unui telefon dorea să comunice cu alţi n proprietari de telefoane, trebuiau folosite fire separate pentru conectarea tuturor celor n case. În mai puţin de un an, oraşele erau acoperite cu fire care treceau peste case şi copaci într-o încrengătură sălbatică. A devenit imediat evident că modelul conectării fiecărui telefon la fiecare alt telefon, ca în Fig. I.1. (a), nu va putea funcţiona.

Problema iniţială a redevenit actuală: conectarea fiecărui oficiu de comutare cu fiecare alt oficiu prin intermediul unui cablu a scăpat rapid de sub control, fiind astfel inventate oficiile de comutare de nivelul doi. După un timp, au fost necesare mai multe oficii de nivelul doi, ca în Fig. I.1. (c). În cele din urmă, ierarhia a ajuns până la 5 nivele.

În 1890, cele trei componente majore ale sistemului telefonic erau puse la punct: oficiile de comutare, cablurile între clienţi şi oficiile de comutare (acum echilibrate, izolate, cablu torsadat în locul firelor neizolate, legate la pământ) şi legăturile între oficiile de comutare pe distanţă lungă. Cu toate că au apărut îmbunătăţiri în toate cele trei domenii, modelul de bază al sistemului Bell a rămas esenţialmente intact mai bine de 100 de ani.

În prezent, sistemul telefonic este implementat ca o ierarhie pe multe nivele cu un grad mare de redundanţă. Descrierea care urmează, deşi foarte simplificată, conţine totuşi esenţialul. Fiecare telefon are două fire de cupru conectate direct la cel mai apropriat oficiu final (deseori numit oficiu central local). Distanţa este în mod uzual între 1 şi 10 Km, fiind mai mică în oraşe decât în zonele rurale. Concatenarea codului zonei şi a primelor trei cifre din numărul de telefon specifică în mod unic un oficiu final. Legătura formată de cele două fire între un telefon şi oficiul final este cunoscută în termeni tehnici sub numele de buclă locală. Dacă toate buclele locale din toată lumea ar fi fost puse cap la cap, ele ar acoperi distanţa de la pământ la Lună şi înapoi de 1000 de ori.

Dacă un abonat ataşat la un anumit oficiu final apelează alt abonat ataşat la acelaşi oficiu final, mecanismul de comutare din acel oficiu stabileşte o legătură electrică directă între cele două bucle locale. Această legătură rămâne intactă pe toată durata convorbirii. Dacă telefonul apelat este ataşat la un alt oficiu final, trebuie folosită o altă procedură. Fiecare oficiu final are un număr de linii conectate la unul sau mai multe centre de comutare apropriate, numite oficii de taxare (sau dacă sunt în aceeaşi zonă locală, oficii în tandem). Aceste linii se numesc trunchiuri de conectare la oficiile de taxare (toll connecting trunks). Dacă se întâmplă ca atât oficiul final al celui care apelează cât şi al celui apelat să aibă un trunchi de conectare către acelaşi oficiu de taxare (ceea ce este probabil dacă sunt relativ apropriate), legătura poate fi stabilă de către oficiul de taxare. O reţea telefonică formată din telefoane (punctele mici), oficii finale (punctele mari) şi oficiile de taxare (pătratele) este prezentată în Fig. I.1.(c).