Э. Таненбаум - Архитектура компьютера (1127755), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Как предотвратить помехи при одновременной передаче данных и телевизионного сигнала7 2. Как организовать двунаправленный трафик при однонаправленных усилителях7 146 Глава 2. Организация компьютерных систем Выбранные решения таковы. Современные кабели работают на частоте значительно выше 550 МГц, достигая 750 МГц и более. Восходящие (то есть направленные от пользователя к головному узлу) каналы занимают диапазон 5 — 42 МГц (в Европе он чуть выше), в то время как для передачи нисходящего (от головного узла к пользователю) трафика используются высокие частоты (рис. 2.36). 5 4254 88 оуг ~ ~ ~тоз 255 Мгц 550 та .тв Частоты для нисхдпящей передачи з и 'в УЯ Рис. 2.36.
Распределение частот в стандартной системе кабельного телевидения с возможностью доступа в Интернет Обратите внимание: поскольку телевизионные сигналы передаются исключительно в нисходящем направлении, восходящие усилители могут работать только в диапазоне 5 — 42 МГц, а нисходящие — в диапазоне от 54 МГц и выше. Таким образом, пропускная способность двух направлений оказывается асимметричной, поскольку восходящий диапазон значительно меньше нисходящего.
Впрочем, это обстоятельство не сильно беспокоит операторов кабельного телевидения, так как и трафик по большей части передается к пользователю, а не от него. В конце концов, телефонные компании тоже успешно предоставляют услугу ВЯЕ с асимметричным доступом, хотя никаких технических ограничений на восходящий график здесь не существует. Для подключения к Интернету конечного пользователя применяются кабельные модемы. Это устройства с двумя интерфейсами — для подключения к компьютеру, с одной стороны, и к кабельной сети, с другой.
Интерфейс «компьютер — кабельный модема несложен — как и в случае с АГ)5Г., для передачи данных организуется миниатюрная сеть ЕгЬегпек В будущем кабельные модемы, скорее всего, будут производиться в виде плат, устанавливаемых в системный блок,— точно так же, как это произошло с внутренними модемами Ъ'.9х. На противоположной стороне устанавливается более сложное оборудование. Стандарты кабельных соединений — это тема из области радиотехники, в связи с чем ее подробное рассмотрение в нашем контексте кажется неуместным.
Единственное, что стоит отметить, так это беспрерывную работу кабельных модемов— в этом отношении они напоминают АГ)ЯЕ-модемы. Соединение устанавливается и поддерживается постоянно и прерывается только при отключении источника питания — связано это с тем, что операторы кабельных сетей не взимают повременную плату за свои услуги. Ввод-вывод 147 Рассмотрим последовательность операций, происходящих при подсоединении и включении модема. Во-первых, модем просматривает содержимое нисходящих каналов в поисках специального пакета, который с определенней регулярностью отправляется с головного узла и содержит системные параметры для недавно подключенных модемов.
Обнаружив таковой, модем объявляет о своем присутствии в одном из восходящих каналов. Далее головной узел назначает модему определенные восходящие и нисходящие каналы. Впоследствии, если головной узел сочтет необходимым сбалансировать нагрузку, модему могут быть назначены другие каналы. Затем модем определяет расстояние до головного узла путем отправки ему специального пакета и вычисления времени ответа. Этот процесс называется калибровкой (гап81пй).
Зная расстояние до головного узла, модем может соответствующим образом скорректировать работу восходящих каналов. Дело в том, что восходящий поток данных подразделяется на временнйе интервалы, или минислоты (ппшз1отз). Каждый восходящий пакет должен уместиться в рамках одного или нескольких последовательных мини-слогов.
Головной узел регулярно высылает оповещения о начале новых циклов мини-слотов, но, так как модемы находятся на разных расстояниях от головного узла, они получают эти оповещения в разное время. В то же время, зная, на каком расстоянии от головного узла он находится, модем может вычислить фактическое время начала мини-слота. Длина мини-слота определяется характеристиками конкретной сети. Полезная нагрузка одного мини-слота обычно составляет 8 байт. В ходе инициализапии головной узел привязывает каждый модем к определенному мини-слоту, в результате тот получает возможность отравлять запросы на предоставление пропускной способности. Обычно к одному и тому же мини-слоту привязываются несколько модемов, за счет чего формируется состязательность.
Перед отправкой пакета с компьютера в сеть он передается модему, который затем запрашивает соответствующее количество мнни-слогов. Если запрос удовлетворяется, головной узел отсылает по нисходящему каналу подтверждение, в котором указывает зарезервированные для передачи пакета мини-слоты.
Далее, начиная с первого зарезервированного мини-слота, начинается отправка. Запросы на передачу дополнительных пакетов встраиваются в специальное поле заголовка. Если в условиях состязательности за запрошенный мини-слог модем не получает подтверждения, он ждет случайный интервал времени и повторяет запрос. С каждой неуспешной попыткой время ожидания удваивается, что способствует разряжению интенсивного трафика. Нисходящие каналы управляются по-другому. Во-первых, при нисходящей передаче отправитель всего один — головной узел.
Следовательно, состязательность отсутствует, равно как и необходимость выделения мини-слотов, которые, по существу, есть не что иное, как средство статистического мультиплексирования с разделением времени. Во-вторых, нисходящий график обычно значительно интенсивнее, чем восходящий, поэтому он передается в пакетах по 204 байта. В состав пакета, помимо полезной нагрузки в 184 байта, входит код исправления ошибок Рида — Соломона и некоторые другие служебные поля. Этот размер пакета выбран в целях совместимости с цифровым телевидением формата МРЕО-2— 148 Глава 2.
Организация компьютерных систем в итоге каналы нисходящей передачи телевизионного сигнала и данных форматируются единообразно. Логическая схема этих соединений изображена на рис. 2.37. Коаксиальный Нисходящий канал без состязательности: 27 Мбит/с по технологии ОАМ-64 при передаче акет Восходящии канал с состязательностью: 9 Мбит/с по технологии ОРВК при передаче данных в рамках 8-байтных мини-слогов Рис. 2.37. Стандартная организация восходящих и нисходящих каналов в США.
Технология САМ-64 (квадратурная амплитудная модуляция) допускает передачу со скоростью 6 бит/Гц, но работает только на высоких частотах. Технология ОРЯК (кведратурная фазовая модуляция) действует на низких частотах, зато максимальная скорость передачи составляет 2 бит/Гц Впрочем, вернемся к процедуре инициализации модема. После калибровки, получения восходящего и нисходящего каналов и назначения мини-слогов модем может приступать к передаче пакетов.
Пакеты отправляются на головной узел, с которого они по выделенному каналу уходят в центральный офис оператора кабельного телевидения, а от него — к поставщику услуг Интернета [1псегпес Бегу(се РгоуЫег, 15Р), в качестве которого может выступать и сам оператор. Первый пакет, отправляемый поставщику услуг, содержит запрос на предоставление в динамическом режиме сетевого адреса [1Р-адреса). Другой запрос в составе этого пакета касается точного времени дня. На следующем этапе решаются вопросы безопасности. По одному кабелю свои данные передают множество пользователей (если вам интересно, попробуйте просмотреть статистику по проходящему трафику).
Чтобы не допустить со стороны соседей коллективного слежения друг за другом, весь график, в каком бы направлении он ни отправлялся, в обязательном порядке шифруется. Поэтому в процессе инициализации, помимо прочего, определяются ключи шифрования. Казалось бы, провести согласование секретного ключа между модемом и головным узлом под бдительным оком тысяч пользователей невозможно. На самом деле это не так — для определения ключа шифрования задействуется алгоритм Диффи — Хелмана [110), Наконец, модем регистрируется в сети и сообщает по защищенному каналу свой уникальный идентификатор.
На этом процесс инициализации заканчивается — пользователь может начинать работу. Наш обзор кабельных модемов получился довольно сжатым. За подробностя- ми обратитесь к дополнительной литературе [1, 57, 6Ц. Ввод-вьгвод 149 Цифровые фотокамеры Все больше компьютерные технологии внедряются в сферу цифровой фотографии — уже сейчас цифровые фотокамеры вполне правомерно рассматривать как один из видов компьютерных периферийных устройств. Давайте вкратце рассмотрим принцип их работы. Все камеры снабжены объективом, с помощью которого в задней части камеры формируется изображение объекта.
В традиционной камере в качестве носителя скрытых изображений, которые формируются в момент проникновения света, выступает фотопленка. Изображения проявляются в лаборатории за счет воздействия определенных химических элементов. Принцип действия цифровой камеры аналогичен за одним исключением — вместо пленки носителем изображения становится прямоугольная матрица светочувствительных устройств с зарядовой связью (СЬагйе-Соцр1егг Петтсез, ССР). г',Некоторые цифровые камеры действуют на основе технологии КМОП, но вариант с ССР более распространен.) При попадании на устройство ССР света оно получает электрический заряд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
