Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 59
Текст из файла (страница 59)
2.43. Мягкая передача: а — перед; б — во время и в — послеО системах 3��������������������������������������������������������������G�������������������������������������������������������������написано много, причем отзывы в основном восторженные. Большинство пишет о третьем поколении мобильной связи в том духе, что это самоебольшое достижение со времен изобретения хлеборезки. Тем временем некоторыеоператоры связи уже делают первые осторожные шаги в направлении 3G, предлагая,что называется, 2,5G, хотя более точно было бы назвать это 2,1G.
Одна такая системаназывается EDGE (Enhaced Data rates for GSM Evolution — повышенные скоростипередачи для развития GSM) и представляет собой обычный GSM с увеличеннымчислом бит на символ. Проблема состоит в том, что чем больше бит на символ используется, тем больше вероятность ошибок. Поэтому в EDGE применяются девятьразличных схем модуляции и коррекции ошибок. Отличаются они друг от друга процентом пропускной способности, выделяемым на исправление ошибок, возникающихвследствие повышенной скорости.Технология EDGE — это один шаг вдоль эволюционного пути, который разделяетGSM от WCDMA. Точно так же есть эволюционный путь, определенный для операторов, чтобы обновить сети от IS-95 к CDMA2000.Даже при том, что сети 3G еще не полностью развернуты, некоторые исследователирасценивают 3G как решенное дело.
Эти люди уже работают над системами четвертогопоколения под названием LTE (Long Term Evolution). Некоторые из предложенныхособенностей 4G: высокая пропускная способность; вездесущность (связь всюду);плавная интеграция с другими проводными и беспроводными IP-сетями, включаяточки доступа 802.11; адаптивный ресурс и управление спектром; и высокое качествосервиса для мультимедиа. Для получения дополнительной информации см. Astelyet al. (2009) и Larmo et al.
(2009).Тем временем беспроводные сети с уровнем пропускной способности 4G ужедоступны. Основной пример 802.16, так же известный как WiMAX. Краткий обзормобильного WiMAX читайте в Ахмади (2009). Сказать, что промышленность стремительно развивается — огромное преуменьшение. Увидим, что произойдет черезнесколько лет.202 Глава 2.
Физический уровень2.8. Кабельное телевидениеМы уже изучили более или менее подробно стационарные и беспроводные телефонныесистемы. Они, безусловно, будут играть важную роль в сетевых технологиях будущего. Тем не менее все популярнее становится альтернативная стационарная сетеваясистема, а именно кабельное телевидение. Многие уже получают доступ в Интернети телефонные услуги по кабельным сетям.
В следующих разделах мы будем обсуждать кабельное телевидение как сетевую структуру и как альтернативу телефоннойсистеме, которую мы только что изучили. Дополнительную информацию по этой темеможно получить в изданиях Donaldson и Jones (2001), Dutta-Roy (2001) и Fellows иJones (2001).2.8.1. Абонентское телевидениеКабельное телевидение впервые появилось в конце 1940-х годов и было способомулучшить прием сигнала в отдаленных поселках и горной местности.
Система изначально состояла из большой антенны, расположенной на вершине холма и улавливающей телевизионный сигнал усилителя, называющегося распределительным устройством, и коаксиального кабеля, по которому сигнал доставлялся непосредственнок абонентам, как показано на рис. 2.44.Рис. 2.44.
Первая система кабельного телевиденияВначале такая система называлась абонентским телевидением, или телевидениемс коллективной антенной. Ее могло содержать даже какое-нибудь маленькое частноесемейное предприятие. Любой предприниматель, немножко знакомый с электроникой, мог установить у себя в населенном пункте оборудование и ему оставалосьтолько найти клиентов, готовых оплачивать услуги. По мере роста числа абонентовнеобходимо было добавлять кабели и усилители.
Передача была исключительноодносторонней: от распределителя к пользователям. К 1970 году появились тысячинезависимых систем.В 1974 году корпорация Time основала новый канал под названием «Домашняябилетная касса», который представлял собой кабельное кино. Затем появились другие подобные тематические каналы: спортивный, кулинарный, новостной и т. д. Это2.8.
Кабельное телевидение 203привело к двум изменениям в данной отрасли. Во-первых, крупные корпорации сталискупать существующие кабельные системы и прокладывать свои кабели для привлечения новых клиентов. Во-вторых, со временем появилась необходимость в объединении систем, зачастую расположенных в различных городах, с целью основанияновых кабельных каналов. Различные кабельные компании стали объединять своисети, организуя единые региональные и национальные сети.
Примерно то же самоепроисходило восьмьюдесятью годами ранее с телефонными сетями. Изолированныедруг от друга телефонные станции стали объединяться, что позволило организовыватьмеждугородные звонки.2.8.2. Кабельный ИнтернетВ течение долгих лет кабельная система расширялась, и обычные кабели между городами стали заменяться оптоволоконными с высокой пропускной способностью.Примерно то же самое стало происходить в телефонной сети. Система, использующаяоптическое волокно на длинных магистралях и коаксиальный кабель для подводасигнала к домам, получила название HFC (Hybrid Fiber Coax — Комбинированнаяоптокоаксиальная кабельная система). Электрооптические преобразователи, реализующие интерфейс между оптической и электрической частями сети, называютсяоптоузлами.
Поскольку пропускная способность оптических кабелей гораздо выше,чем коаксиальных, один оптоузел может обслуживать несколько низкоскоростныхлиний. Часть современной системы HFC показана на рис. 2.45, а.В последнее время многие операторы кабельных сетей решили, что пора начатьпроникновение в Интернет.
Некоторые, впрочем, захотели заняться также кабельнойтелефонией. Технические различия кабельного телевидения и телефонии определилиинженерные задачи, которые предстояло решить. Прежде всего необходимо было заменить все односторонние усилители двухсторонними, чтобы поддерживать передачуданных в двух направлениях. В то время как это происходило, ранний Интернет покабельным системам использовал сеть кабельного телевидения для передачи данныхпользователю и связь через телефонный модем для передачи в обратном направлении.Это было умное обходное решение, но небольшая часть сети по сравнению с тем, какэто могло быть.Между тем, есть еще одно существенное различие между HFC (см.
рис. 2.45, а)и телефонной системой (рис. 2.45, б), которое устранить гораздо сложнее. Кабельможет быть один на несколько домов, а телефонный провод местной линии в каждую квартиру подводится свой. Когда речь идет о широковещательном телевидении,особой разницы нет. Все телепрограммы распространяются по кабелю, и не важно,10 или 10 000 абонентов будут подключены к нему. Но когда один и тот же кабельиспользуется для доступа в Интернет, то один клиент, скачивающий очень большойфайл, потенциально может тем самым отнимать существенную часть пропускной способности у всех остальных. Чем больше пользователей, тем жестче конкуренция междуними в этом смысле.
В телефонной системе такого нет: передача большого файла поканалу ADSL никак не влияет на пропускную способность соседнего канала. С другойстороны, пропускная способность коаксиального кабеля много выше, чем витой пары,поэтому вам повезло, если ваши соседи не очень много пользуются Интернетом.204 Глава 2. Физический уровеньРис. 2.45. Кабельное телевидение (а); cтационарная телефонная система (б)Эта проблема была решена: длинные кабели были разделены на короткие участки,напрямую подключаемые к оптоузлу. Доступная полоса пропускания на участке отраспределителя до каждого оптоузла очень велика, и поскольку в одном сегменте кабеля обычно не бывает большого числа абонентов, трафик вполне управляем. Обычныйкабельный сегмент охватывает 500–2000 домов, однако все больше людей подключается к кабельному Интернету, поэтому иногда требуется более мелкое разбиение, чтоприводит к появлению дополнительных оптоузлов.2.8.
Кабельное телевидение 2052.8.3. Распределение частотЕсли выкинуть все телевизионные каналы и использовать кабельную инфраструктуруисключительно для доступа в Интернет, это приведет к появлению большого числанедовольных пользователей, поэтому никто так не делает. Более того, в большинствегородов существуют определенные ограничения, не позволяющие так сделать, дажеесли какая-нибудь компания и захочет. Значит, нужно было найти какой-то способсовместного существования телевизионного сигнала и цифровых данных на одномкабеле.Решение было основано на частотном уплотнении. Кабельное телевидение в Северной Америке традиционно занимает частоты с 54 до 550 МГц (за исключениемдиапазона с 88 до 108 МГц, отданного FM-радио).
Ширина полосы каждого каналасоставляет 6 МГц, включая защитные полосы, и передает один традиционный аналоговый телеканал или несколько цифровых телеканалов. В Европе нижний пределобычно ограничен 65 МГц, а каналы имеют ширину полосы 6–8 МГц, что позволяетувеличить разрешение, требуемое системам PAL�������������������������������������������������������������������������и ��������������������������������SECAM���������������������������, однако это не очень принципиально. Нижняя часть спектра не используется.
Современные кабели хорошо работают на частотах свыше 550 МГц, часто до 750 МГц и выше. Было принято решениевыделить под исходящие каналы частоты 5–42 МГц (чуть выше в Европе), а высокиечастоты использовать для входящих каналов. Распределение спектра в кабельныхсистемах показано на рис. 2.46.Рис. 2.46. Распределение частот в типичной системе кабельного телевидения,используемой для доступа в ИнтернетОбратите внимание: поскольку телевизионный сигнал целиком идет только в одном направлении (входящем), можно использовать исходящие усилители, работающиетолько в диапазоне 5–42 МГц, а входящие — в диапазоне 54 МГц и выше, как показано на рисунке.
Итак, входящий и исходящий спектры имеют сильный дисбалансблагодаря тому, что основная доля трафика приходится на телевидение и входящиеинтернет-каналы. И операторы кабельного телевидения, и компании, занимающиесякабельным Интернетом, остались довольны таким распределением. Как мы уже го-206 Глава 2. Физический уровеньворили, телефонные компании часто предлагают ассиметричный DSL-сервис, хотяу них нет особых технических оснований, чтобы так делать.Кроме обновления усилителей, оператору нужно обновить и распределительноеустройство на входе системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
