Рис. 2.25. Сеть «каждый с каждым» (а); централизованный коммутатор (б); двухуровневая иерархия (в)
К чести Белла, он заметил это и основал телефонную компанию Bell Telephone Company, открывшую свой первый офис в 1878 году в Нью-Хэйвене, штат Коннектикут. Компания прокладывала провод к каждому дому или офису пользователя. Чтобы позвонить, пользователь должен был покрутить ручку телефона, при этом в офисе телефонной компании звенел звонок, привлекающий внимание оператора, который вручную соединял звонившего с требуемым номером, втыкая разъем в нужное гнездо. Структура телефонной сети с одним коммутатором изображена на рис. 2.25, б.
Довольно скоро подобные офисы компании Bell System стали появляться повсюду, кроме того, возник спрос на междугородную связь, поэтому Bell System стала соединять свои офисы. Вскоре они столкнулись опять с той же проблемой: задача соединения каждого офиса с каждым очень быстро стала невыполнимой, поэтому были созданы офисы второго уровня (рис. 2.29, в). Через некоторое время количество офисов второго уровня также стало слишком большим. В конце концов, иерархия разрослась до пяти уровней.
К 1890 году были созданы три основные части телефонной системы — коммутаторные телефонные станции, провода, соединяющие пользователей с ними (теперь уже сбалансированные, изолированные витые пары, а не проволока с землей вместо второго провода), и линии междугородной связи, соединяющие отдельные телефонные станции. Краткую техническую историю телефонной системы см. в книге (Hawley, 1991).
Хотя в каждой из этих областей с тех пор производились улучшения, основа модели Bell System осталась неизменной на протяжении более 100 лет. Приведенное ниже описание сильно упрощено; тем не менее оно передает суть дела. Каждый телефон соединен при помощи двух медных проводов с ближайшей оконечной телефонной станцией (также называемой местной центральной станцией). Расстояние от телефона до ближайшего коммутатора обычно от 1 до 10 км, в городах меньше, чем в сельской местности.
В одних только Соединенных Штатах насчитывается около 22 000 оконечных телефонных станций. Двухпроводное соединение между телефоном каждого абонента и оконечной телефонной станцией называется местной линией связи (или локальным контуром). Если местные линии связи всего мира соединить последовательно в одну линию, то их можно будет протянуть до Луны и обратно 1000 раз.
Одно время 80 % капитала компании AT&T было вложено в медные провода местных линий связи. Таким образом, компания AT&T представляла собой самую большую в мире медную шахту. К счастью, этот факт не был широко известен в сообществе инвесторов. В противном случае какие-нибудь корпорации могли скупить AT&T, выкопать все провода и продать их медно-обогатительным комбинатам с целью получения быстрой прибыли, тем самым прекратив всю телефонную связь в США.
Если абонент, подключенный к оконечному коммутатору, позвонит другому абоненту, подключенному к тому же коммутатору, то коммутирующий механизм установит между ними прямое электрическое соединение. Это соединение будет сохраняться в течение всего разговора.
Если же абоненты подключены к разным оконечным станциям, то должна использоваться другая процедура. У каждой оконечной станции имеется несколько линий к одному или нескольким коммутационным центрам, называемым пригородно-междугородными станциями (или, если они расположены в одной области, транзитными станциями). Соединяющие их линии называются междугородными. Число различных видов центров коммутации и их топология различна в разных странах в зависимости от телефонной плотности страны.
Если оба абонента подключены к одной и той же междугородной станции (что вполне вероятно, если они находятся недалеко друг от друга), то связь может быть установлена этой междугородной станцией. На рис. 2.25, в показана телефонная сеть, состоящая только из телефонных аппаратов (маленькие точки), оконечных коммутаторов (большие точки) и междугородных станций (квадраты).
Если у абонентов нет общей междугородной станции, то связь между ними будет установлена на более высоком иерархическом уровне. Междугородные станции связываются друг с другом высокоскоростными межстанционными линиями. Вплоть до 1984 года, когда распалась корпорация AT&T, телефонная система представляла собой многоуровневую иерархическую маршрутизацию, для поиска пути заходящую на более высокие уровни иерархии до тех пор, пока не обнаружится общий коммутатор. Эта схема была заменена более гибкой, неиерархической маршрутизацией. Рисунок 2.26 показывает, как могло бы быть направлено дальнее соединение.