Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Большинство такихспутников общаются с наземными станциями в диапазонах УВЧ (UHF) и ОВЧ (VHF).2.4.4. Спутники против оптоволокнаТакое сравнение не только уместно, но и поучительно. Всего лишь 25 лет назад людисмогли осознать, что будущее телекоммуникационных систем — за спутниками связи.В конце концов, телефонная система не особо менялась последние 100 лет, и похоже,что не изменится и еще через 100����������������������������������������������������� ����������������������������������������������������лет. Такая стабильность вызвана, в том числе, и мощной регулятивной средой, которая обязывала телефонные компании предоставлятькачественный сервис за разумные деньги и взамен предлагала гарантированнуюприбыль за счет инвестиций. Для тех, кому требовалось передавать не только речь,но и данные, сделали модемы на 1200 бит/с.
Собственно, это все, что долгое времяпредоставляла телефонная система.В 1984 году в США и чуть позднее — в Европе стала возникать конкурентнаяборьба в области связи, которая все поставила с ног на голову. Телефонные компаниизанялись прокладкой оптического волокна для междугородной телефонии и сталипредоставлять услуги высокоскоростного доступа в Интернет, например, по ADSL144 Глава 2.
Физический уровень(Asymmetric Digital Subscriber Line, Асимметричная цифровая абонентская линия).Наконец-то стали снижаться искусственно завышенные тарифы на дальнюю связь, засчет которых долгое время удерживались низкие тарифы на местные переговоры. Довольно неожиданно оптоволоконные кабели стали победителями среди средств связи.Тем не менее у спутников имеются свои области применения, в которых оптоволокно, увы, бессильно. Во-первых, если речь идет о быстром развертывании, преимущество спутников бесспорно.
Быстрая реакция крайне важна для военных целей,особенно во время войны, а в мирное время — для служб МЧС. После серьезногоземлетрясения и последующего цунами в Суматре в декабре 2004 года восстановитьсвязь удалось всего за 24 часа — и все благодаря спутникам.
В этом регионе существуетрынок поставщиков услуг спутниковой связи, на котором крупные игроки, такие каккомпания Intelsat, владеющая более чем пятьюдесятью спутниками, арендуют мощности там, где это необходимо. Для клиентов, которые обслуживаются в существующих сетях спутниковой связи, в любой точке земного шара можно быстро развернутьмикростанцию VSAT, обеспечив связь со скоростью до мегабита в секунду.Вторая область применения спутников — связь в регионах с плохо развитой наземной инфраструктурой. Сегодняшние пользователи хотят иметь возможность общатьсяв любых уголках мира.
Сети мобильной связи хорошо покрывают регионы с большойплотностью населения, но в других местах (например, в море или пустыне) они почтинедоступны. Iridium же предоставляет услуги голосовой связи по всему миру, дажена Южном полюсе. Кроме того, развертывание наземной инфраструктуры стоит недешево и в большой степени зависит от территориальных условий и прав собственности. В Индонезии используется собственный спутник для внутреннего телефонноготрафика.
Приобрести его оказалось дешевле, чем проложить подводный кабель междувсеми 13 667 островами архипелага.Третья интересующая нас область — широковещание. Пакет данных, отправленный со спутника, одновременно принимается тысячами наземных станций. Поэтомусо спутников вещают многие сетевые телеканалы.
На современном рынке даже естьуслуга прямого вещания со спутника: спутниковый телевизионный или радиоприемник устанавливается прямо в доме или автомобиле пользователя. Рассылать такимспособом можно любое содержимое, не только телепрограммы. Например, передаватьданные о стоимости акций, облигаций и ценах на товары тысячам дилеров можетоказаться дешевле с применением спутника. Развернуть широковещание с помощьюназемных средств будет и дороже, и сложнее.В целом, основным средством телекоммуникаций на Земле, вероятно, будет комбинация оптоволокна и сотовой радиосвязи, но для некоторых специальных применений будет использоваться спутниковая система. Однако есть одно «но», котороеможет приостановить развитие всего этого: экономика.
Хотя оптоволоконные кабелиобладают очень высокой пропускной способностью, беспроводные системы, как наземные, так и спутниковые, вероятно, будут вести очень жесткую политику ценовойконкуренции. Если будет продолжаться удешевление спутниковых систем (например,если какие-нибудь будущие космические корабли будут способны выводить на орбитуодновременно десятки спутников связи), а низкоорбитальные спутники постепеннобудут все больше использоваться в телекоммуникациях, то не исключено, что оптоволоконные сети уйдут с ведущих ролей на большинстве рынков.2.5. Цифровая модуляция и мультиплексирование 1452.5.
Цифровая модуляцияи мультиплексированиеТеперь, когда мы изучили свойства проводных и беспроводных каналов, мы обращаемнаше внимание к проблеме пересылки цифровой информации. Провода и беспроводные каналы переносят аналоговые сигналы, такие как непрерывно меняющиесянапряжение, интенсивность света или интенсивность звука. Чтобы послать цифровую информацию, мы должны разработать аналоговые сигналы, которые будутпредставлять биты. Процесс преобразования между битами и сигналами, которые ихпредставляют, называют цифровой модуляцией.Мы начнем со схем, которые непосредственно преобразовывают биты в сигнал.
Этисхемы приводят к передаче в основной полосе частот, в которой сигнал занимает частоты от нуля до максимума, который зависит от сигнального уровня. Это характернодля проводов. Затем мы рассмотрим схемы, которые регулируют амплитуду, фазу иличастоту несущего сигнала для передачи битов. Эти схемы приводят к передаче в полосе пропускания, в которой сигнал занимает полосу частот вокруг несущей сигнала.Это характерно для беспроводных и оптических каналов, для которых сигналы должны находиться в заданном диапазоне частот.
Каналы часто совместно используютсянесколькими сигналами. В конце концов, намного более удобно использовать одинпровод, чтобы перенести несколько сигналов, чем проложить провод для каждогосигнала. Этот вид совместного использования называют мультиплексированием. Этоможет быть достигнуто несколькими различными способами. Мы рассмотрим методывременного, частотного мультиплексирования и мультиплексирования с кодовымразделением.Все методы модуляции и мультиплексирования, которые мы описываем в этомразделе, широко используются для проводов, оптоволокна, наземного радио и спутниковых каналов. В следующих разделах мы рассмотрим примеры сетей, чтобы увидетьэти методы в действии.2.5.1.
Низкочастотная передачаСамая простая форма цифровой модуляции — использовать положительное напряжение, чтобы представить 1 и отрицательное напряжение, чтобы представить 0. Дляоптоволокна присутствие света могло бы представить 1 и отсутствие света могло быпредставить 0.
Эту схему называют NRZ (Non-Return-to-Zero, без возвращенияк нулю). Это странное название возникло по историческим причинам и просто означает, что сигнал следует за данными. Пример показан на рис. 2.17, б.Посланный сигнал NRZ отправляется по проводу. С другой стороны, приемникпреобразовывает его в биты, выбирая сигнал равномерно по времени.Cигнал не будет походить на сигнал, который был послан.
Он будет ослаблени искажен каналом и шумом в приемнике. Чтобы расшифровать биты, приемникотображает образцы сигнала в самые близкие символы. Для NRZ положительное напряжение будет указывать на то, что было послано 1, отрицательное напряжение — чтобыл послан 0.146 Глава 2. Физический уровеньРис. 2.17. Линейные коды (коды для линии связи): a — биты, б — NRZ; в — NRZI; г — Манчестер;д — биполярный или AMINRZ — хорошая начальная точка для наших исследований, потому что это просто,но практически эта схема редко используется отдельно. Более сложные схемы могутпреобразовать биты в сигналы, которые лучше отвечают техническим соображениям.Эти схемы называют линейными кодами (кодами для линии связи).
Ниже, мы описываем линейные коды, которые помогают эффективно использовать пропускнуюспособность, восстанавливать синхронизацию и баланс постоянного тока.Эффективность использования полосы частотС NRZ сигнал может циклически повториться между положительными и отрицательными уровнями для каждых двух битов (в случае чередования единиц и нулей). Этоозначает, что когда скорость битов — B бит/с, необходима полоса, по крайней мере,B/2 Гц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
