Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (DJVU) (1130092), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Способ реализации частотного уплотнения в оптоволоконных линиях показан на рис. 2.28. Здесь четыре кабеля подходят к одному сумматору, и по каждому из них идет сигнал со своей энергией в своем частотном диапазоне. Четыре луча объединяются и дальше распространяются по одному волокну. На противоположном конце онп расщепляются разветвителем. На каждом выходном кабеле имеется короткий специальный участок внутреннего слоя, который является фильтром, пропускающим сигнал только одной длины волны. Фильтр 1 Разветвитель Спектр общее Фильтр 4 Разветвитель Фильтр 2 Разветвитель Фильтр 3 Разветвитель з 8 Фильт Данный метод не представляет собой ничего нового, Это просто частотное уплотнение на очень высоких частотах. Поскольку каждый сигнал передается в своем частотном диапазоне и эти диапазоны успешно разделяются, подобный вариант мультиплексирования может применяться для передачи на большие расстояния.
Единственным отличием от электрического частотного уплотнения яв- Фильтр 1 Фильтр 2 Фильтр 3 Фильтр 4 Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 178 Рио. 2.28. Уплотнение о разделением длины волны 174 Глава 2. Физический уровень ляется в данном случае то, что система, использующаяся для уплотнения, то есть призма или дифракцнонная решетка, является абсолютно пассивным, а следовательно, чрезвычайно надежным элементом.
Технология ЮРМ развивается с такой скоростью, что компьютерным технологиям остается только стыдиться перед ней своих темпов развития. Она была изобретена примерно в 1990 году. Первые коммерческие системы использовали 8 каналов по 2,5 Гбит/с на канал. К 1998 году на рынке появились уже 40-канальные системы с такой же пропускной способностью канала. В 2001 году была выпущена система из 96 каналов по 10 Гбит/с (то есть общая пропускная способность составила 960 Гбит/с). Такой емкости достаточно, чтобы передавать 30 полнометражных фильмов в секунду (в формате МРЕС-2). В лабораториях уже работают версии, имеющие 200 каналов, При возрастании числа каналов длины волн различаются на очень малые величины (например, 0,1 нм).
В этом случае системы называют плотными ЖРМ, или 1НЧРМ (Репзе 1т'РМ). Следует отметить, что спектральное уплотнение является популярным. Один оптический кабель обычно работает на частоте не более нескольких гигагерц изза невозможности более быстрого преобразования электрических сигналов в оптические и обратно.
Однако возможности самого кабеля гораздо выше, поэтому, объединяя сигналы разных длин волн на одном кабеле, можно получить суммарную пропускную способность, линейно зависящую от числа каналов. Полоса пропускания одного волокна составляет 25 000 Гц (см. рис. 2.6), слсдователыю, даже при 1 бит/Гц можно разместить 2500 каналов по 10 Гбит/с (хотя соотношение бит/Гц можно увеличить). Еще одной новой разработкой является оптический усилитель.
Раньше необходимо было через каждые 100 км разбивать сигнал на каналы, преобразовывать оптические каналы в электрические н усиливать последние традиционным способом, после чего выполнять обратное преобразование и объединение. Теперь же любые оптические усилители могут регенерировать объединенный сигнал целиком через каждые 1000 км, при этом нет необходимости в оптико-электрических преобразованиях. В примере на рис.
2.28, изображена система с постоянными длинами волн. Данные из входного кабеля 1 попадают на выходной кабель 3, а из кабеля 2— в кабель 1 и т. д. Однако можно построить и коммутируемые ЮРМ-системьь В таком устройстве выходные фильтры настраиваются с помощью интерферометров Фабри — Перо или Маха — Цандера. Чтобы узнать больше про спектральное уплотнение и его применения, читайте (Е1щ(гййап1 апд Мон(таЬ, 2000; Пшм гег апд Апдопоч!с, 2000; Гйзгагй и др., 2001). Мультиплексирование с разделением времени Спектральное уплотнение — это прекрасно, однако в телефонных системах все еще много участков медного провода, поэтому нам необходимо снова вернуться к традиционным носителям. Частотное уплотнение все еще используется при передаче данных по медным проводникам или микроволновым каналам, однако это требует применения аналоговым схем, что нс очень подходит для компьютерных технологий.
Временное уплотнение, напротив, может быть реализовано исклю- Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 178 чмтельно цифровой электроникой, поэтому этот метод в последнее время находят все большее распространение. К сожалению, его можно применять только для работы с цифровыми данными. Поскольку по местным линиям передаются аналоговые сигналы, то необходимо выполнять аналого-цифровые преобразования на оконечных станциях, на которых все локальные линии соединяются в большие магистрали. Сейчас мы рассмотрим, как несколько аналоговых речевых каналов оцифровываются и затем объединяются в один выходной канал.
Компьютерные данные, посылаемые модемом, также передаются в аналоговом виде по местным телефонным линиям, поэтому нижеследующее описание касается их целиком и пшшостью. Аналоговые сигналы оцифровываются на оконечной телефонной станции устройством, называемым кодек (кодер-декодер), которое вырабатывает серии 8-битных чисел. Частота дискретизации кодека составляет 8000 отсчетов в секунду (125 мкс/отсчет). Это связано с теоремой Найквиста, в которой утверждается, что такой частоты достаточно для извлечения всей информации из телефонного канала с полосой частот в 4 кГц. При более низкой частоте часть информации была бы потеряна, а более высокая скорость отсчетов была бы излишней.
Подобная технология называется кодово-импульсной модуляцией, РСМ (ри!зе-соде шог(ц1аг(оп). Кодово-нмпульсная модуляция составляет основу современной телефонной системы. В результате практически все временные интервалы, используемые в телефонной системе, кратны 125 мкс. Когда технология цифровой передачи данных стала реальностью, ССГГГ так и не удалось достичь соглашения по поводу международного стандарта на кодово-импульсную модуляцию. И вот теперь в различных странах используется большое количество совершенно не совместимых друг с другом схем. Метод мультиплексирования с разделением времени, используемый в Северной Америке и Японии, называется «носитель Т1».
Он изображен на рис. 2.29. Строго говоря, формат называется П51, а Т1 — это название носителя, но мы не удем здесь проводить столь жесткого разграничения). Носитель Т1 состоит из 24 обьединенных речевых каналов. Обычно аналоговые каналы оцифровываются поочередно путем подачи на вход кодека результирующего аналогового потока.
Это оптимальнее применения 24 кодеков с объединением их выходных пифРовых сигналов. Каждый из 24 каналов по очереди превращается кодеком в 8-битную последовательность, вставляемую в выходной поток данных. Семь битов являются информационными, а восьмой используется для контроля. Таким образом, получается поток данных в 7 8000 = 56 000 бит/с плюс 1 8000 = 8000 бит/с поток сигнальной информации для каждого канала. Кадр состоит из 24 8 = 192 битов плюс еще один бит-ограничитель кадра, итого 193 бита каждые 125 мкс.
В результате это дает огромную суммарную скоРость передачи данных в 1,544 Мбит/с. 193-й бит используется для синхронизации кадров. Он представляет собой последовательность такого вида: 01010101.... Обычно приемник постоянно проверяет состояние этого бита, чтобы убедиться, Не потерял ли он синхронизацию.
Если это вдруг происходит, то приемник сканирует принятые данные, отыскивая кадровый бит и с его помощью восстанав"ивая синхронизацию. Аналоговые пользователи вообще не могут создавать битовые последовательности, поскольку они соответствуют синусоиде с частотой 176 Глава 2. Физический уровень 1000 Тп, которую невозможно отфильтровать.
11ифровые пользователи, разумется, могут это делать, но вероятность создания именно такой последовательности довольно мала. Кроме того, когда система Т1 используется только для передачи цифровых данных, то информационными являются только 23 канала. 24-й канал целиком выделяется под синхронизирующую последовательность, что позволяет намного быстрее восстановить синхронизацию. 7 битов данных ' Бит 1 используется на отсчет для кадровой для каждого канала синхронизации Бит  — сигнальный Рис. 2.29.
Носитель Т1 (1,544 Мбит/с] Когда ССПТ наконец достигло соглашения, было решено, что отводить 8000 бит/с на сигнальную информацию — зто слишколг много. В результате появился еще один стандарт канала со скоростью 1,544 Мбит/с, в котором аналоговый сигнал представлялся не семью, а восемью битами, то есть 256 дискретными уровнями вместо 128. Таким образом, существуют два несовместимых между собой варианта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
