模拟复用

       一般情况下所有话路都是开始于并结束于用户接入线路的，而在接入线路的终端通常也只有一部电话机，其中的原因就是在六十年代末之前电话机本身并不由用户所有，电话机是电话公司的财产，用户要想使用电话机，必须按月从当地的电话公司来租用。如果一个人想要使用第二部电话，那么这第二部电话也必须按月付租金。

       但这并不是说没有电话机可买，人们也总是在没有通过地方电话公司的情况下，偷偷地得到第二部、第三部电话。地方电话公司按照常规通过发送振铃电压到接入线路上并测量压降来检查非法电话，任何多余的振铃信号都被作为过多的压降看待，检测到非法电话后电话公司代表就用书面形式通知用户切断电话或是开始收取每月的租金。然而人们很快学会了怎样切断振铃线路以防止非法电话振铃，却导致电话打不进来。

      电路交换的本质就是在任何情况下同一时刻一条双绞接入线上只能加载一部电话的呼叫。但是，一旦话路到达中心局，这样就需要把传输的话音有规律地复用到更大容量的干线电路上。我们知道，一直到六十年代话音还是严格地以模拟方式进行传输，而频分复用（FDM）对于模拟话音的交换更为有效，所以通常都是把话音信道合并到频分复用模拟复用体系中来。这一体系的低层使用普通双绞铜线进行多路复用，而高层则使用同轴电缆或微波站来提供干线载波系统所需要的高带宽。

       这一节我们将介绍贝尔系统所使用的模拟复用系统。其他的一些电话模拟复用系统也有它们自己的方法，但是大多数都遵循贝尔系统，原因很简单，就是贝尔系统所使用的方法已经标准化了。

       最初的模拟复用系统是N型载波器，是一种用于本地干线的复用系统。N-1型（1950年开始使用）和N-2型载波设备可以把12路话音复用到两对双绞线上，这和本地环路所使用的线路完全相同。N型载波器可以连接5-250英里跨度之内的任何地区，但它最主要还是用来把中心局和它附近的中心局、市内汇接局或最近的长途交换局连接起来。后来出现了N-3型（1964年）和N-4型（1979年）的载波设备，虽然还是模拟方式，但它们把复用的容量提高了一倍，达到24路话音信道，同时占用的空间更小、耗电量更少。

       之后又出现了两种不同的短程微波复用系统。短程微波复用系统，也就是视距内的射频传输系统，需要在传输的路径上设有中继站，一般是用来聚集铺设陆线非常品贵（比如要跨过一条宽的河流）的汇接局之间或长途局之间的大量话音业务。虽然叫做短程，但已适用于基本应用并且中继站通常每5英里就设一个，但这些微波复用系统能够跨越10个中继站那么远的距离而且中继站可以每25英里设一个。这样短程微波系统就可以设在5-250英里之内的任何地点。

       一种是6-GHz系统，它包括TM-2和TM-2A，TM-2可以承载8400个话路，TM-2A可以承载12.600个话路。这说明了在这些微波系统中可以使用高带宽；另一种是11-GHz系统，它包括TL-A2和TN-1，TL-A2可以承载6000个话路，TN-1则可以承载19，800个或25，200个话路。到了八十年代早期，由于使用的带宽远远超过了实际承载的话路所需要的带宽，所以11-GHz系统两种方式的使用逐渐增多。
       当然，也有基于同轴电缆的陆线模拟复用方法，最为有名的是L载波系统。同轴电缆与现在有线电视系统和以太局域网中使用的电缆有些相似，但是电气特性和使用的频率则完全不同。L载波器的历史可以追潮到1941年，而实际应用却是在1946年。在L载波器中，许多条同轴电缆集中起来称做管道，这些同轴电缆管道可以复用数量更大的话路。早期的L-1系统只能承载1800个话路，而1978年的L-5系统可以在22条管道上承载132，000个话路。10条管道为不同方向的话路提供服务，2条管道起到保护作用，这样每条同轴电缆可以承载13.200个话路。L载波链路短的可以是1英里，长的可以是150英里。
       表3-2根据实际使用的时间和一个同轴电缆护层中的话路数量给出了L载波器系列，每一个同轴电缆护层里面有许多条同轴电缆。

表3-2    模拟式L载波器系列

       同轴电缆不仅可以用于陆线模拟复用，而且可以铺设在海底用于国际电话通信，在海底铺设电缆始于1950年从佛罗里达的KeyWest到古巴的哈瓦那，通过两条同轴电缆传输24个话路。从美国到欧洲横跨大西洋的海底电缆大约每六年就要铺设一次，才能保证从美国到欧洲电话业务增长的需要。到了1976年，北大西洋海底的模拟同轴电缆已经可以承载4000个话路了。

       下面要讨论的另一类模拟载波是长途模拟微波。几乎没有几个长途微波中继站之间的距离小于20英里（正常情况是30英里），但长途模拟微波这一名称更多地是用来描述系统，而不是用来描述中继站的跨度。在1950年和1983年间开发的长途微波系统有4-GHz系统（TD系列）和6-GHz系统（TH系列和AR6A）。TD系列依据版本的不同可以承载2400e承载12600个话路，TH-3系统可以承载16800个话路，AR6A系统则可以承载42000个话路。

       在国际电话通信中还经常使用卫星来代替海底同轴电缆，卫星系统的基本原理是在空中进行大量的微波射频，1961年的Echo1实验证明了这种方式的可行性。EchoI是一个大的、发光的在轨道上膨大的气球，它的作用就是传递地球各基站间上行和下行的信号。在1962年，人们发射了低地球轨道的Telstar通信卫星，Telstar通信卫星是一个能够通过转发器接收并重发话路的有源系统，在一个低地球轨道至少承载12个话路。Telstar通信卫星在空中是移动的，这对长途电话的使用是一个限制。目前，国际的和私人的卫星承载着21，000个话路和电视频道。

       以上已经讲了几个物理复用系统的不同方式，但是单就复用的目的而言，模拟体系可以分为几个概念层次（分层时是不考虑每个概念层所使用的物理介质和复用能力的），而模拟体系的分层结构对于必须连接不同国家的国际干线方案的解决有很大帮助。

       模拟话音复用的基本单元是一群12路的话音信道。ITU-T定义10群也就是120个话路作为超群，而在美国超群只有60个话路；5个超群组成一个600个话路的主群，在美国下一个层次是有3600个话路的巨群（6个主群）。国际上最高的层次是带有1800个话路的超主群（3个主群）。

       这样，不管话路在物理上的结构如何，它们总是组织在一起形成逻辑上的群结构。虽然美国和ITU-T在各个群所包含的话路上有微小的差异，但群结构是相同的，表3-3给出了模拟体系群的层次结构。

图3-3  模拟群体系

        话音信道数（VC）表示每一层饮最多能支持的话路数。我们知道实际的应用中，群体系的层次是要映像到实际的物理复用载波系统上的，也就是说并不存在真正的物理复用设备，能够通过同轴电缆、微波或其他途径来承载一个60话路的超群。超群由于在概念上的存在也叫做中介复，用层，而基于硬件的复用层又叫做系统层。并非每个层次都承载同样多的话路数，这使得国际互连更为复杂。