Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Итого всю поверхность Земли, наподобие пчелиных сот, покрывают 1628 ячеек, как показанона рис. 2.15, б. На один спутник приходится 3840 каналов связи; соответственно,на все спутники — 253 440. Некоторые каналы используются пейджинговымикомпаниями и для навигации, остальные — для передачи данных и речи.Интересным свойством Iridium является то, что эта система обеспечивает пересылку данных между очень удаленными друг от друга абонентами путем передачи сигнала по цепочке от одного спутника к другому. Представьте себе двух человек, один из которых стоит на Северном полюсе, другой — на Южном. Они могутспокойно разговаривать друг с другом, при этом данные будут передаваться по«ожерелью» из спутников.NataHaus.RU1Диспрозий — 66-й элемент таблицы Менделеева.
— Примеч. перев.Рис. 2.15. Шесть ожерелий Земли из спутников Iridium (a); 1628 движущихся ячеекохватывают всю Землю (б)GlobalstarАльтернативой проекту Iridium является система Globalstar. Он построен на48 низкоорбитальных спутниках, но имеет иНую схему ретрансляции сигналов.Если в Iridium в качестве маршрутизаторов используются сами спутники, передающие по цепочке сигнал (что требует наличия на них довольно сложного оборудования), то в Globalstar применяется обычный принцип «узкой трубы». Допустим,звонок приходит на спутник с Северного полюса. Принятый сигнал отправляетсяобратно на Землю и захватывается крупной наземной приемно-передающей станцией рядом с домиком Санта-Клауса.
Маршрутизация производится между такими станциями, разбросанными по всему миру. Наземная цель сигнала — ближайший ко второму абоненту наземный маршрутизатор. Через находящийся рядом сним спутник вызов поступает к абоненту. Преимуществом такой схемы являетсято, что наиболее сложное оборудование устанавливается на поверхности Земли,а здесь работать с ним гораздо проще, чем на орбите. К тому же использованиемощных наземных антенн позволяет принимать слабый сигнал со спутника; значит, можно уменьшить потребную мощность телефонов. В результате телефоны передают сигналы с мощностью всего несколько милливатт, и наземные антенныполучают очень слабый сигнал даже после его усиления спутником. Тем не менеетакой мощности хватает для нормальной работы.148Коммутируемая телефонная сеть общего пользованияГлава 2.
Физический уровеньTeledesicПроект Indium был рассчитан на абонентов, находящихся в различных нетривиальных местах. Наш следующий пример — проект Teledesic — предназначен дляпользователей Интернета по всему миру, которым требуется высокая пропускнаяспособность канала. Крестными отцами этой системы в 1990 году стали КрейгМакКоу (Craig McCaw), пионер мобильной связи, и Билл Гейтс (Bill Gates), всемирно известный основатель фирмы Microsoft, — он был очень недоволен улиточной скоростью, с которой телефонные компании предоставляли якобы высокуюпропускную способность. Целью Teledesic было обеспечить миллионы пользователей Интернета спутниковым каналом связи со скоростью 100 Мбит/с и передачейданных в направлении спутник - Земля со скоростью до 720 Мбит/с. Для этого нужна небольшая стационарная антенна типа VSAT, полностью независимая от телефонной системы. Понятно, что телефонным операторам такая система невыгодна.При здоровой рыночной экономике это должно приводить к здоровой конкуренции.Изначально система предполагала размещение на низковысотной орбите 288спутников с малым следом на поверхности Земли, расположенных в 12 плоскостях прямо под нижним поясом Ван Аллена, на высоте 1350 км.
Позднее былорешено изменить схему, и стало 30 спутников с увеличенным следом на поверхности. Передача должна осуществляться в высокочастотном и еще не переполненном диапазоне с широкой полосой — Ка. Teledesic представляет собой космическую систему с коммутацией пакетов, при этом каждый спутник являетсямаршрутизатором и может пересылать данные на соседние спутники.
Когда пользователь запрашивает полосу для передачи данных, она предоставляется ему динамически на 50 мс. Систему предполагается запустить в 2005 году.149Во-первых, несмотря на то что у отдельно взятого оптического волокна пропускная способность выше, чем у всех спутников вместе взятых, большинствупользователей это мало что дает. Пока что оптоволоконные кабели используются в основном в телефонных сетях для обеспечения большого количества одновременных звонков, а частному сектору такие технологии малодоступны. При применении спутниковой системы достаточно установить антенну на крыше дома,и пользователь получит очень неплохую пропускную способность линии, никакне связанной с телефонной сетью. Эту идею использует, например, Teledesic.Второй областью применения спутниковой связи является мобильная телефония. Очень многие люди испытывают потребность в том, чтобы быть постоянно на связи — во время путешествий, за рулем автомобиля, во время авиаперелетов и морских круизов.
Оптоволокно в этих ситуациях протянуть невозможно,а вот спутниковая связь будет работать без проблем. Тем не менее, возможно, оптимальным вариантом является все-таки сочетание сотовой и оптоволоконнойсвязи (за исключением случаев морских вояжей и авиаперелетов).Третья область касается вопросов, в которых принципиально широковещание.Сообщение, отправленное через спутник, могут получить одновременно тысячиабонентов на Земле. Например, постоянно меняющуюся информацию о ситуациина мировых биржах проще и дешевле распространять среди огромного количествапользователей с помощью спутника, а не наземной эмуляции широковещания.В-четвертых, нельзя забывать о местах, куда либо очень тяжело протянуть кабель, либо этого не позволяют сделать скудные средства местных бюджетов.
В таких регионах обычно плохо развита наземная инфраструктура. Поэтому, например,Индонезия имеет спутник для внутреннего телефонного трафика. Приобрести егооказалось дешевле, чем проложить донный кабель между 13 667 островами.В-пятых, спутниковая связь может быть использована там, где очень тяжелоили необоснованно дорого обходится приобретение права на прокладку кабеля.Шестой областью применения спутников является система, для которой критична скорость развертывания техники.
Это, конечно, военная система.В целом, основным средством телекоммуникаций на Земле, вероятно, будеткомбинация оптоволокна и сотовой радиосвязи, но для некоторых специальныхприменений будет использоваться спутниковая система. Однако есть одно «но»,которое может приостановить развитие всего этого: экономика. Хотя оптоволоконные кабели обладают очень высокой пропускной способностью, беспроводныесистемы, как наземные, так и спутниковые, будут вести очень жесткую политикуценовой конкуренции.
Если будет продолжаться удешевление спутниковых систем (скажем, шаттлы скоро будут способны выводить на орбиту одновременнодесятки спутников связи), а низкоорбитальные спутники постепенно будут всебольше использоваться в телекоммуникациях, то не исключено, что оптоволоконные сети уйдут с ведущих ролей на большинстве рынков.NataHaus.RUСпутники против оптоволокнаТакое сравнение не только уместно, но и поучительно. Всего лишь 20 лет назадлюди смогли осознать, что будущее телекоммуникационных систем — за спутниками связи. В конце концов, телефонная система не особо менялась последние100 лет; похоже, что не изменится и еще через 100 лет. Такая стабильность вызвана в том числе и мощной регулятивной средой, которая обязывала телефонныекомпании предоставлять качественный сервис за разумные деньги и взамен предлагала гарантированную прибыль за счет инвестиций.
Для тех, кому требовалосьпередавать не только речь, но и данные, сделали модемы на 1200 бит/с. Собственно, это все, что долгое время предоставляла телефонная система.В 1984 году в США и чуть позднее в Европе стала возникать конкурентная борьба 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 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line, асимметричная цифровая абонентская линия).Наконец-то стали снижаться искусственно завышенные тарифы на дальнюю связь,за счет которых долгое время удерживались низкие тарифы на местнвге переговоры.Довольно неожиданно оптоволоконные кабели стали победителями среди средствсвязи. Тем не менее, у спутников имеются свои области применения, в которыхоптоволокно, увы, бессильно.
Рассмотрим некоторые из этих областей.Коммутируемая телефонная сетьобщего пользованияКогда между двумя компьютерами, принадлежащими одной компании и расположенными недалеко друг от друга, необходимо установить связь, часто проще150Глава 2. Физический уровеньКоммутируемая телефонная сеть общего пользованиявсего оказывается проложить между ними кабель. Подобным образом работаютлокальные сети. Однако когда расстояния велики, или компьютеров очень много,или кабель надо прокладывать поперек шоссе или еще какой-либо государственной магистрали, цена прямого кабельного соединения становится недоступновысокой.
Кроме того, почти во всех странах мира законом запрещено протягиватьчастные линии связи над или под объектами государственной собственности. Поэтому проектировщики сетей должны рассчитывать на имеющиеся средства телекоммуникации.Подобные средства связи, в частности, коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN, Public Switched Telephone Network), были созданымного лет назад с совершенно иной целью — передать человеческий голос в более или менее узнаваемом виде. Их применимость для соединения друг с другомкомпьютеров весьма незначительна, однако ситуация очень быстро меняется свнедрением оптоволоконной связи и цифровых технологий.
В любом случае, телефонная система так тесно переплетена с компьютерными сетями (глобальными),что ее изучению стоит посвятить несколько разделов.Чтобы понять, насколько значимой является телефонная сеть, проведем грубое,но показательное сравнение свойств типичного межкомпьютерного соединения припомощи кабеля и через телефонную линию. Итак, кабель, соединяющий два компьютера, может передавать данные со скоростью 109 бит/с, возможно, чуть больше.Сравним с соединением по телефонной линии с помощью модема, где скорость передачи ограничена 56 Кбит/с. Отличие — ни много ни мало — в 20 000 раз.
С темже успехом можно было бы сравнить какую-нибудь утку, лениво прогуливающуюся по лужайке, и ракету, летящую на Луну. Если вместо обычной телефонной линии установить ADSL, скорости все равно будут различаться в 1000-2000 раз.Беда в том, что разработчики компьютерных систем привыкли, как ни странно,иметь дело с компьютерными системами, поэтому когда они вдруг сталкиваютсяс иной системой, производительность которой (с их точки зрения) на 3-4 порядка ниже, то они посвящают массу времени и сил попыткам решить, как использовать эту систему более эффективно.
В следующих разделах мы опишем телефонную систему и покажем, как она устроена и как работает. Дополнительныесведения о внутренностях телефонной системы см. (Bellamy, 2000).полнейшем беспорядке. Стало очевидно, что модель соединения телефонов «каждый с каждым» работать не будет (рис. 2.16, а).К чести Белла, он заметил это и основал телефонную компанию Bell Telephone Company, открывшую свой первый офис в 1878 году в Нью-Хэйвене, штатКоннектикут. Компания прокладывала провод к каждому дому или офису пользователя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
