A múltat teljes egészében az analóg átvitel jellemezte. A berendezések, az átviteli módszerek mindegyike analóg volt, gondoljunk a telefonra, a rádióra és a televízióra. A kialakított kommunikációs infrastruktúra is döntően analóg. Még évtizedek fognak eltelni míg a digitális átviteli rendszerek széles körben elterjednek, ezért az analóg rendszerek tanulmányozása fontos. Ezek közül is kiemelten kell foglalkozni a távbeszélő rendszerekkel, mivel sok felhasználó hálózati elérése csak ezeken keresztül valósulhat meg.
A nyilvános távbeszélő hálózatokat az emberi hang többé kevésbé felismerhető módon való átvitelére tervezték. Számítógépek kommunikációjára való felhasználásuk csak igen nagy nehézségek árán lehetséges, de mégis szükséges, mert egyszerűen ez áll rendelkezésre. Számítógépeket összekötő adatátviteli kábeleken az adatátviteli sebesség minimum Mbit/s-os nagyságrendű, igen kis hibaarány mellett. Telefonvonalon keresztül ez mindössze 10 kbit/s nagyságrendű, jelentősen nagyobb hibaarány mellett, amit vonal és a kötések öregedése folyamatosan növel. Ezen hatalmas ellentmondás miatt rendkívül sok erőfeszítés fejtenek ki a távbeszélő vonalak felhasználási hatékonyságának a növelésére.
22. ábra: A telefon működésének vázlata
Hogyan is működik a telefon?
A szénmikrofon ellenállása (amely egy membránnal lezárt szénpor réteget tartalmaz) a rábeszélt hang hatására változik. A hanghullámok a membránba ütközve mozgatják azt, és a szénszemcsék változó mértékben összepréselődnek. Ezért a körben folyó áram a hang erőssége és frekvenciája által meghatározott mértékben változik. Ez a változó áram átfolyva egy elektromágnes tekercsén, annak vasanyagú membrán fegyverzetét az átfolyó áram által meghatározott erővel vonzza. Az ilyen módon mozgatott rezgő membrán hallható hangot fog kibocsátani.
Ez a megoldás csak szimplex átvitelt biztosít, ezért az áramkört fordított irányban duplázni kell. A beszélgetés kezdeményezését váltakozó áramot használó csengető áramkör hozzáadásával lehet jelezni. Ilyen módon két huzallal összekötve két távbeszélő állomás már képes egymással teljes duplex módon kapcsolatba lépni.
Több állomás esetén az egymással való beszélgetés telefonközpont közbeiktatásával lehetséges. Ilyenkor a beszélgetés célját szolgáló vezetéken a központba egy vezérlő információt (jelzést) is el kell juttatni: a hívott állomás számát. A telefonközpont a szám vétele után létrehozza az összeköttetést a hívott állomással.
Bár elvileg a világ összes telefonja egy gigantikus központon keresztül összekapcsolható lenne, a valóságban a központok többszintű hierarchikus rendszerként épülnek fel.
Minden előfizető két vezetékkel a hozzá közeli helyi központhoz kapcsolódik. Ezeket előfizetői hurkoknak (local loop) nevezik.
23. ábra: Telefonhálózat felépítése
Ha nem azonos helyi központhoz tartoznak az előfizetők, akkor a kapcsolat kialakításában a távhívó központok játszanak fontos szerepek. A helyi központok több vezeték-párral (nevük: helyközi trönk) kapcsolódnak a távhívó központhoz Ezeken keresztül a helyi központok közötti információcsere valósul meg. Természetesen a két előfizető távhívó központon keresztüli összekapcsolása csak akkor lehetséges, ha mindkét előfizető helyi központja ugyanazon távhívó központhoz kapcsolódik.
Ha a távhívó központ nem közös, akkor az összeköttetés kialakítása a kapcsolóközpont hierarchia következő szintjén történik. Ezek a magasabb szintű kapcsoló központok segítségével valósulnak meg.
A cellás szerkezetű rádiótelefon rendszerek az igényeket a rendelkezésre álló frekvenciatartomány kihasználtságának növelésével elégítik ki. A cellás technika a cellaosztáson és a frekvenciák ismételt felhasználásán alapszik. A területet kisebb részekre osztják. A cellákon belül egy központi rádióállomás tartja a mozgó előfizetőkkel a kapcsolatot. Az URH sávban a hullámterjedés sajátosságai lehetővé teszik, hogy egy bizonyos távolság felett újra fel lehessen használni a frekvenciasávot. Így ugyanaz a frekvencia egyidejűleg több, egymástól megfelelő távolságban lévő cellában is kiosztható. A gyakorlatban a cellák tényleges alakját az antenna típusa és a helyi körülmények befolyása határozza meg, de elméleti célokra általánosan elfogadott a szabályos hat-szöggel való közelítés. A celláknak azt a legkisebb csoportját, ahol a használható frekvenciákat tartalmazó csatornakészlet kiosztásra kerül cellacsoportnak (clusternek) nevezik.
Az azonos frekvenciákat használó cellák közötti távolságot úgy kell megválasztani, hogy az azonos csatornák kölcsönhatása (interferenciája) megfelelően kicsi legyen.
24. ábra: A cellás rádiótelefon rendszer felépítése
A felhasználók egy cellán belül a helyi bázisállomáson keresztül tartják a rádiós kapcsolatot. A bázisállomás hálózat a mobil központhoz csatlakozik rádiós vagy vezetékes összeköttetéssel. A mobil központ feladata a cellás rendszer működésének vezérlése, és a nyilvános postai távbeszélő hálózathoz való illesztése.
Előfordulhat, hogy éppen a folyamatban lévő beszélgetés közben lép át a felhasználó egy cellahatárt. A modern rendszerek gondoskodnak arról, hogy ilyenkor az összeköttetés ne szakadjon félbe. A hívást átkapcsolják a következő cella egy csatornájára. Ennek feltétele, hogy a fogadó cella rendelkezzen kiosztható beszédcsatornával. Ezt a váltást handovernek vagy handoffnak nevezzük. A cellák méretük szerint lehetnek:
A cellaméret csökkentésére a nagy forgalmi igények miatt került sor, ugyanis ekkor a nagy cellás rendszerekben már elfogadhatatlanul nagy frekvenciakészletre lenne szükség.
A rendszer kapacitása szerint lehet kis-, közép- és nagykapacitású. Kiskapacitású hálózatok nagycellás felépítéssel a 450 Mhz alatti frekvenciasávokban, a közép- és nagykapacitásúak kiscellás felépítéssel a 450 és 900 Mhz-es illetve a 900 Mhz fölötti sávban üzemelnek.
A csatornakijelölési módszereknek négy típusa van: fix - dinamikus -hibrid - adaptív.
Fix csatornakiosztás
A jelenleg működő rendszerek fix csatornakijelöléssel dolgoznak. A fix kijelölés a csatornákat úgy rendeli hozzá az egyes cellákhoz, hogy ezen a kiosztáson a későbbiek során már nem változtat. Előnye, hogy a kiosztást csak egyszer kell elvégezni, hátránya, hogy nem tud az egyes cellák forgalmi ingadozásaihoz alkalmazkodni. Ha a fix kiosztású rendszerben egy cellában minden csatorna foglalt, a hívás letiltódik. Ennek elkerülésére vezették be a csatornakölcsönzést. Ekkor a szomszédos cellák valamely szabad csatornája fogja kiszolgálni a hívást, ha a kölcsönzés nem zavarja a már folyó beszélgetéseket. Az eljárás hátránya, hogy nehéz forgalmi feltételek mellett a kölcsönzés további kölcsönzések sorozatához, végül a későbbi hívások letiltásához vezethet. Egyszerű kölcsönzés esetén egy csatorna csak akkor adható kölcsön, ha egyidejűleg szabad mindhárom legközelebbi azonos csatornájú cellában.
Dinamikus csatornakiosztás
Ez az eljárás az igényeknek megfelelően rendeli a csatornákat a cellákhoz az igény kiszolgálásának időtartamára. Bármelyik csatornát bármelyik cella megkaphatja, feltéve, hogy a csatorna újrafelhasználási távon belül lévő más cella az adott pillanatban nem használja a kiosztandó csatornát. Előnye, hogy rugalmasan alkalmazkodik a forgalom ingadozásaihoz. Hátránya, hogy nagy terhelések esetén nem lehet teljesíteni a sűrű csatornakiosztást. Ez újrarendezéssel csökkenthető: az egymástól távolabbra kiosztott csatornákat amikor lehet, úgy rendezik át, hogy az azonos csatornákat használó cellák a megengedhető legkisebb távolságra legyenek egymástól.
Hibrid csatornakiosztás
A hibrid módszer átmenet a fix és a dinamikus csatornakiosztás között. A csatornákat két csoportba sorolják. Az egyik részt fix módon megkapják az egyes cellák, a másikat pedig dinamikus kiosztásra fenntartják.
Adaptív csatornakiosztás
Az adaptív eljárásnál a csatornakiosztás csak egy adott hosszúságú időintervallumban érvényes. Az időintervallumok elején a csatornák például fix módszerrel kerülnek kiosztásra a forgalmi igények pillanatnyi területi eloszlása alapján.
1.fejezet: A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak
2. fejezet: Általános elméleti alapok, Vonalak megosztása, Vezetékes átviteli közeg, Vezeték nélküliátviteli közeg, Analóg átvitel(Modemek, Faxok), Digitális átvitel, Párhuzamos és soros adatátvitel, Aszinkron soros adatátvitel, Terminálkezelés, X.21 interfész, ISDN-integrált szolgáltatású digitális hálózat, Beágyazott rendszerek kommunikációja, Soros kommunikáció, Ellenőrző kérdések és válaszok
3.fejezet: Közeg-hozzáférési módszerek
4.fejezet: Adatkapcsolati protokollok
8.fejezet: A TCP/IP protokoll és az Internet