Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 47
Текст из файла (страница 47)
выражение (2.3). Теперь понятно, почему это условие должно быть наложено наэлементарные последовательности.Обратимся снова к шести примерам, показанным на рис. 2.24, в. Конкретныйрезультат декодирования этих последовательностей представлен на рис. 2.24, г. Допустим, приемник заинтересован в извлечении потока битов, посланного станцией C,из всех шести последовательностей S1–S6. Для этого он вычисляет каждый бит путемсуммирования парных произведений принятой последовательности (S) и вектора C(см. рис. 2.24, б), затем деления результата на 8 (так как m = 8 в данном случае).Как видите, каждый раз находится верный бит.
Это так же просто, как говорить пофранцузски!2.6. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 159В идеальной системе CDMA без учета шумов, которую мы здесь изучили, допустимое количество станций, которые передают сигналы одновременно, может быть скольугодно большим, при этом будут использоваться более длинные последовательностичипов. Для 2n станции коды Уолша могут обеспечить 2n ортогональных последовательностей длины 2n.
Однако имеется одно существенное ограничение — то, что мыпредположили, что все чипы синхронизированы по времени в приемнике. Эта синхронизация даже приближенно не выполняется в таких приложениях, как сотовая связь(где CDMA был широко внедрен начиная с 1990-х).Мы вернемся к этой теме позже и опишем, чем асинхронный CDMA отличаетсяот синхронного CDMA.Кроме сотовой связи CDMA используется спутниками и кабельными сетями. Мыв нашем кратком представлении пропустили много усложняющих факторов. Инженеры, которые хотят получить глубокое понимание CDMA, должны читать Viterbi(1995) и Lee and Miller (1998). Чтение этих материалов, впрочем, требует довольномало знаний в коммуникационной инженерии.2.6. Коммутируемая телефонная сетьобщего пользованияКогда между двумя компьютерами, принадлежащими одной компании и расположенными недалеко друг от друга, необходимо установить связь, часто проще всегооказывается проложить между ними кабель.
Подобным образом работают локальныесети. Однако, когда расстояния велики, или компьютеров очень много, или кабель надопрокладывать поперек шоссе или еще какой-либо государственной магистрали, ценапрямого кабельного соединения становится недоступно высокой. Кроме того, почти вовсех странах мира законом запрещено протягивать частные линии связи над или подобъектами государственной собственности.
Поэтому проектировщики сетей должнырассчитывать на имеющиеся средства телекоммуникации.Подобные средства связи, в частности коммутируемая телефонная сеть общегопользования (PSTN, Public Switched Telephone Network), были созданы много летназад с совершенно иной целью — передать человеческий голос в более-менее узнаваемом виде. Их применимость для соединения друг с другом компьютеров весьманезначительна.Чтобы увидеть размер проблемы, предположим, что дешевый потребительскийкабель, работающий между двумя компьютерами, может передать данные со скоростью1 Гбит/с или больше. При этом типичный ADSL, прекрасная быстрая альтернативателефонному модему, работает в пределах 1 Мбит/с.
Это различие — как различиемежду полетом на самолете и неторопливой прогулкой.Тем не менее телефонная сеть плотно переплетена с глобальными компьютернымисетями, поэтому стоит посвятить некоторое время тому, чтобы изучить это подробно.Ограничивающим фактором для организации сети оказывается «последняя миля»,по которой соединяются клиенты, а не магистрали и коммутаторы телефонной сети.Эта ситуация меняется с внедрением оптоволоконной связи и цифровых технологий на краю сети, но это требует времени и денег. В течение долгого времени160 Глава 2.
Физический уровеньпроектировщики компьютерных систем, привыкшие работать с устройствами, производительность которых была на три порядка выше, посвятили много времени и сил,чтобы выяснить, как использовать телефонную сеть эффективно.В следующих разделах мы опишем телефонную систему и покажем, как она работает. Дополнительные сведения о телефонной системе см. в книге (Bellamy, 2000).2.6.1. Структура телефонной системыВскоре после того, как Александр Грэхем Белл (Alexander Graham Bell) в 1876 году(всего на несколько часов раньше своего конкурента, Элиша Грея (�����������������Elisha���������������������Gray������)) запатентовал телефон, на его изобретение появился огромный спрос.
Вначале этот рыночный сектор занимался торговлей телефонными аппаратами, которые продавалисьпарами. Задача протягивания между ними единственного провода была возложена напокупателя. Если владелец телефона хотел поговорить с n другими владельцами телефонов, ему приходилось протягивать отдельные провода ко всем n домам. За первыйгод существования такой телефонной сети города оказались опутанными настоящейсетью из проводов, тянущихся над домами и деревьями в полнейшем беспорядке.Стало очевидно, что модель соединения телефонов «каждый с каждым» работать небудет (рис. 2.25, а).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 TelephoneCompany����������������������������������������������������������������������, открывшую свой первый офис в 1878 году в Нью-Хэйвене, штат Коннектикут. Компания прокладывала провод к каждому дому или офису пользователя.
Чтобыпозвонить, пользователь должен был покрутить ручку телефона, при этом в офисетелефонной компании звенел звонок, привлекающий внимание оператора, которыйвручную 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 сталасоединять свои офисы. Вскоре они столкнулись опять с той же проблемой: задачасоединения каждого офиса с каждым очень быстро стала невыполнимой, поэтомубыли созданы офисы второго уровня (рис. 2.29, в). Через некоторое время количествоофисов второго уровня также стало слишком большим. В конце концов, иерархияразрослась до пяти уровней.2.6.
Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 161К 1890 году были созданы три основные части телефонной системы — коммутаторные телефонные станции, провода, соединяющие пользователей с ними (теперьуже сбалансированные, изолированные витые пары, а не проволока с землей вместовторого провода), и линии междугородной связи, соединяющие отдельные телефонныестанции. Краткую техническую историю телефонной системы см. в книге (Hawley,1991).Хотя в каждой из этих областей с тех пор производились улучшения, основа моделиBell System осталась неизменной на протяжении более 100 лет. Приведенное нижеописание сильно упрощено; тем не менее оно передает суть дела.
Каждый телефонсоединен при помощи двух медных проводов с ближайшей оконечной телефоннойстанцией (также называемой местной центральной станцией). Расстояние от телефона до ближайшего коммутатора обычно от 1 до 10 км, в городах меньше, чем в сельскойместности.В одних только Соединенных Штатах насчитывается около 22 000 оконечныхтелефонных станций. Двухпроводное соединение между телефоном каждого абонентаи оконечной телефонной станцией называется местной линией связи (или локальнымконтуром).
Если местные линии связи всего мира соединить последовательно в однулинию, то их можно будет протянуть до Луны и обратно 1000 раз.Одно время 80 % капитала компании AT&T было вложено в медные проводаместных линий связи. Таким образом, компания AT&T представляла собой самуюбольшую в мире медную шахту. К счастью, этот факт не был широко известен в сообществе инвесторов. В противном случае какие-нибудь корпорации могли скупитьAT&T, выкопать все провода и продать их медно-обогатительным комбинатам с цельюполучения 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 сохранятьсяв течение всего разговора.Если же абоненты подключены к разным оконечным станциям, то должна использоваться другая процедура. У каждой оконечной станции имеется несколько линийк одному или нескольким коммутационным центрам, называемым пригородно-междугородными станциями (или, если они расположены в одной области, транзитнымистанциями). Соединяющие их линии называются междугородными. Число различныхвидов центров коммутации и их топология различна в разных странах в зависимостиот телефонной плотности страны.Если оба абонента подключены к одной и той же междугородной станции (чтовполне вероятно, если они находятся недалеко друг от друга), то связь может бытьустановлена 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 будетустановлена на более высоком иерархическом уровне.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
