У меня зазвонил телефон, или Tелефон и сеть

Как все начиналось...

Когда в 1876 г. Александр Белл запатентовал телефон, структура сети представлялась ему совсем простой: каждый абонент соединяется с каждым неизолированным проводом, а если кому-то нужно поддерживать связь с несколькими абонентами в городе, к нему подводится несколько проводов. Но вскоре некоторые дома начали напоминать джунгли, и стало понятно, что такой подход никуда не годится. Уже в 1878 г. Белл построил первую станцию коммутации. Это был ручной коммутатор: абонент крутил ручку, вызывая оператора, сообщал ему, с кем хочет связаться, и оператор с помощью штыря соединял проводом соответствующие гнезда. Для общения абонентов из разных городов потребовалось соединить между собой и сами станции коммутации. Таким путем к 1890 г. сформировались три основные составляющие телефонной сети: соединение от абонента до станции коммутации, собственно станции и каналы, соединяющие их. Естественно, эти составляющие постоянно совершенствовались, но в основных своих чертах остаются все сто лет своего существования такими, как их создал Белл.

Автоматическую коммутацию каналов создал Алмонд Строугер. История этого изобретения достаточно интересна. Строугер был владельцем похоронного бюро в небольшом городке. Там было еще одно подобное заведение, жена владельца которого работала на телефонной станции. Поэтому когда родственники умершего звонили и просили соединить их с похоронным бюро, ловкая операторша направляла их к своему мужу. Чтобы не растерять клиентуру, Строугеру пришлось изобрести автоматический коммутатор.

Компьютерная, телефонная и другие

Когда надо соединить несколько рядом стоящих компьютеров, то между ними обычно прокладывают кабель. Когда кабель должен пройти через дорогу или пересечь общественные коммуникации, задача усложняется, а затраты резко возрастают. В этих случаях на выручку часто приходят телефонные линии. Поэтому они тесно переплетаются с компьютерными, особенно региональными (WAN — Wide Area Network).

Телефонная сеть создавалась давно и с целями, далекими от тех, которые преследуются при передаче данных между ЭВМ. Немудрено, что качество передачи получается невысокое. Если соединить две машины проводом, скорость передачи составит около 107—108 бит/с, а ошибки будут возникать в среднем раз в день, так что число бит, переданных между последовательными ошибками, окажется порядка 1012—1013. Телефонная же линия даст не более 104 бит/с и одну ошибку на 105 переданных бит. Но по мере замены медных проводов волоконно-оптическими и перехода на цифровую передачу голоса пригодность телефонных линий для цифровой информации возрастает.

Так, во Франции к обычной телефонной сети практически в каждом доме можно подключить простейший текстовый электронный терминал со специальным модемом, иначе называемый «минитель» (minitel). Причем «минителизация всей страны» была осуществлена уже в 1980 г. Первоначально предполагалось заменить электронными устройствами телефонные справочники, но у минителей быстро появились и другие функции: банковские, почтовые, транспортные услуги, выдача прогноза погоды, простейшая электронная коммерция, конечно же, «секс по минителю», электронный пейджер (точнее, твейджер — пейджер с обратной связью), чтение электронной почты (в том числе и из Internet), игры с призами, чаты... В начале 90-х годов, когда Internet-коммерция только зарождалась, служба заказа билетов французских железных дорог уже отвечала по минителю на два с лишним миллиона запросов в месяц, а аппаратами пользовались более трети жителей страны.

ISDN медленный и быстрый

Под давлением требований пользователей цифровой передачи данных МККТТ (Международный Консультативный Комитет по Телеграфии и Телефонии) в 1984 г. созвал заседание конгресса, на котором было принято решение о создании новой полностью цифровой телефонной сети с коммутацией каналов в начале XXI в.

Предполагалось, что эта сеть, получившая название ISDN (Integrated Service Digital Network, цифровая сеть с интегрированным сервисом), будет осуществлять передачу не только голоса, но и звука, изображений, цифровой информации, однако телефон по-прежнему оставался в центре внимания. Он должен был обеспечивать самый разнообразный сервис: программируемые функции, показ номера телефона, от которого поступил звонок, и имени звонящего, работу с компьютером — выдачу запроса к базе данных и высвечивание на экране ответа, переадресовку звонков, удаленный доступ абонента к своему телефону, автоматические звонки в «скорую помощь», полицию, пожарную охрану и т. д.

Экран «минителя»

Но получилось так, что успехи в области электроники (микропроцессоры), быстрый рост пропускной способности каналов передачи данных, развитие сферы развлечений и бизнес-приложений обогнали первоначально планировавшиеся возможности ISDN, а процесс стандартизации не поспевал за потребностями. Осознав отставание, МККТТ предложил новый стандарт под названием B-ISDN — Broadband ISDN, т. е. высокоскоростной ISDN, а прежний ISDN стал называться «низкоскоростным» — N-ISDN.

Для одного терминала N-ISDN доступна скорость не более 64 кбит/с. В 80-х годах это было весьма смело (сравните, например, с характеристиками минителя: 75 бит/с на отправление и 1200 бит/с на прием), но сейчас, когда скорость передачи в локальных сетях составляет 10 Мбит/с и осуществляется переход на 100 Мбит/с, такие характеристики кажутся несерьезными. Сеть B-ISDN представляет собой виртуальный цифровой канал, по которому движутся пакеты фиксированной длины (ячейки) со скоростью 155 Мбит/с. Этого вполне достаточно даже для высококачественного телевидения, а в ближайшие годы скорость будет еще увеличена.

Цифровая сеть ISDN в данный момент имеется практически во всех крупных городах мира, включая и российские. Правда, еще полтора года назад услуги ISDN в России предоставлялись только в Москве и С.-Петербурге, но сегодня они стали доступны и в Самаре, Тюмени, Владивостоке, Уфе, Нижнем Новгороде, Иркутске, Сыктывкаре, Волгограде, Воронеже, Краснодаре. Однако в России доступ к сети ISDN слишком дорог: скажем, в Москве дешевле арендовать отдельную цифровую линию. Специалист независимого московского оператора связи «Аэроком» Павел Яковенко сообщил, что их компания не занимается ISDN из-за малой заинтересованности клиентов в использовании одной и той же линии для телефонной и цифровой связи.

Некоторые фирмы делают ставку на узкоспециальное применение ISDN: так, компания Comstar недавно начала предоставлять новую услугу под названием «международная видеоконференцсвязь». Фактически это организация телемостов: в аренду сдается специальное помещение с установленным оборудованием.

Телефонные страдания

Практически любой человек, использующий телефонную сеть одновременно и для голосовой, и для цифровой связи, сталкивается с двумя классами проблем. Первый связан с трудностью применения линий такого низкого качества для цифровой передачи: современные объемы данных не укладываются в пропускную способность обычных модемов для телефонной сети. Например, для просмотра видеороликов из Internet в формате MPEG-1 необходима пропускная способность не менее 1,5 Мбит/с.

Для решения этой проблемы была разработана новая перспективная технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line, асимметричная цифровая абонентская линия), позволяющая передавать информацию к клиенту со скоростью до 6 Мбит/с, а от клиента — со скоростью до 640 кбит/с. (Очевидно, скорость передачи от клиента может быть ниже: например, когда он смотрит фильм, к нему передаются закодированные видеоданные, а от него — только управляющие последовательности длиной в несколько байт.)

В ADSL информационный канал разделен на три потока: высокоскоростной к абоненту, двунаправленный служебный и речевой в стандартном диапазоне частот канала. Частотный разделитель выделяет телефонный поток и направляет его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL.

Аппаратура ADSL не работает на линиях с высокочастотными уплотнителями, т. е. между АТС, поэтому провайдер такой услуги должен иметь возможность установить специальную аппаратуру на всех или почти всех АТС. Возможно, в Москве этой работой вскоре займется МГТС. ADSL-модемы сейчас стоят от 800 до 1500 долл., а месячная абонентская плата за линию на 640 кбит/с составляет в Москве около 300 долл.

Второй класс проблем связан с передачей голоса и цифровой информации по одной и той же линии: когда вы в Internet, телефон занят, а когда кто-то говорит по телефону, Сеть недоступна. Попытки разобраться с этой проблемой встречаются самые разнообразные: как говорится, голь на выдумки хитра. Некоторые, жертвуя своим здоровьем, переходят на ночной образ жизни, когда телефонные линии менее нужны.

Если из всех возможностей Internet вам достаточно только электронной почты, идеальным вариантом будет подключение к UUCP-сети — это и дешевле, и удобнее стандартного доступа к Internet. UUCP — сеансовый протокол: ваш компьютер автоматически соединяется с почтовым сервером, отправляет туда все накопившиеся к данному моменту сообщения от вас, получает с сервера сообщения, адресованные вам, и разрывает связь. Все остальное время телефон свободен.

Если же вы все-таки хотите пользоваться всеми благами сети, и притом подолгу, то, чтобы иметь возможность принимать экстренные сообщения от людей, не имеющих доступа к Internet, полезно все-таки раскошелиться на пейджер, второй телефонный номер (если позволяет ситуация на АТС, что сейчас не такая уж редкость) или даже на сотовый телефон. Последний, кстати, может и сам использоваться для подключения к сети (например, чтобы работать в пути с портативным компьютером), однако высокой скорости с него не разовьешь — не более 9600 бит/с.

ADSL-модем

Можно раз и навсегда разделаться с проблемой совмещения двух видов связи, подключившись к сети ISDN либо просто арендовав для цифровой связи выделенную линию. Конечно, и то и другое дорого, но для офиса компании экономически вполне оправданно, и, как выясняется, не только для него. Многие Internet-провайдеры в Москве проводят такую практику: если в жилом доме находится несколько желающих получить доступ к Internet, туда проводится выделенная линия, в квартире одного из абонентов устанавливается оборудование (он получает существенную скидку в оплате), а квартиры остальных подключаются к Internet через локальную сеть Ethernet на 10 Мбит/с. Выделенная линия с пропускной способностью 64 кбит/с окупается уже при 10 абонентах в доме, причем плата, взыскиваемая с одного клиента, в среднем оказывается ниже той, которую он платил бы за неограниченный доступ к Internet по модему.

Конечно, теоретически пиковая ситуация будет неприятной — менее 6,4 кбит/с на абонента, что ниже пропускной способности современных модемов. Однако на практике такой пик не достигается. Ведь большинство пользователей, как правило, проводит свое время в Internet в основном за чтением Web-страниц, за чатами и т. п., так что большие объемы данных пересылаются лишь изредка, а в основном канал загружен очень слабо. Тем не менее в России жилые дома, подключенные к Internet по выделенной линии, до сих пор редкость. Такое положение связано с тем, что довольно сложно найти в одном доме хотя бы десятерых абонентов, готовых работать с одним провайдером, — слишком уж низка в нашей стране надежность бизнеса.

А если наоборот?

Есть и принципиально другой подход к проблеме — подмена телефонной сети компьютерной: Internet позволяет передавать любую информацию, в том числе, разумеется, и оцифрованную речь. Программ, передающих сжатые голосовые данные от вашего компьютера (на нем должны быть установлены микрофон и звуковая плата) в Internet и принимающих такие данные, очень много. К сожалению, чуть ли не в каждой применяется свой протокол обмена информацией, поэтому необходимо заранее договориться с собеседником об используемой программе. Ее выбор существенно зависит от качества линии: скажем, Linux Phone требует всего 2400 бит/с, а Internet Phone — минимум 14,4 кбит/с.

Многие Internet-провайдеры предоставляют такую услугу: вы звоните по местному телефону на линию этого провайдера, где вас автоматически подсоединяют к мощной линии передачи данных. Данные передаются на аналогичный сервер в том городе, где живет ваш собеседник, а оттуда связь с ним устанавливается снова по обычной телефонной линии. Не надо иметь ни компьютера, ни другой специальной аппаратуры. Звонок по такой технологии в дальнее зарубежье стабильно дешевле, чем через традиционных операторов связи, однако качество заметно хуже.

Итак, мы вкратце рассмотрели различные способы взаимодействия телефонной сети, компьютеров, компьютерных сетей (включая Internet) и вас, дорогой пользователь компьютера. Какой вариант выбрать, зависит от конкретной задачи, и спорить об этом можно будет сколько угодно. Надеюсь, разговор получился интересным. Если что — продолжим :-)

Об авторе