tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Метод модуляции (например, ЯРЗК) определяет число бит, из которых состоит оЛин символ. Битовой скоростью называется объем информации, передаваемый но каналу за секунду. Витовая скорость равна произведению числа символов в секунду и числа бит на символ (символ/с х бит/символ). Все хорошие модемы используют комбинированные методы модуляции сигналов для передачи максимального количества бит в одном боле. Зачастую, например, комбинируются амплитудная и фазовая модуляции. На рис.
2.21, а изображены точки, расположенные под углами 45, 135, 225 и 315', с постоянным уровнем амплитуды (это видно по расстояншо до ннх от начала координат). Фаза этих точек равна углу, который линия, проведенная через точку и начало координат, составляет с положительным направлением горизонтальной оси. На рис. 2.21, а видно, что возможны четыре положения фазового сдвига, значит, можно передавать 2 бита на символ. Это метод ОРЗК. На рис. 2.21, б изображен другой комбинированный метод модуляции, использукпций 16 комбинаций амплитудных и фазовых сдвигов. С его помощью можно передавать уже 4 бита на символ.
Такая схема называется квадратурцой амплитудной модуляцией, или ЯАМ-16 (Яцадга(нгс Ашр!йндс Моди!а((оп). Она может, например, использоваться для нерслачп 9600 бпт/с по линии с пропускной способностью 2400 бод. На рис. 2.21, в изображен еще один метод, комбинирующий амплитудную и фазовую модуляции.
С помощью 64 комбинаций можно в один символ поместить 6 бит. Метод называется ДАМ-64). Существуют схемы ЯАМ н более высоких порялков. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 161 звездий). У каждого стандарта высокоскоростных модемов есть своя диаграмма. Такой модем может общаться только с теми модемами, которые используют ту же диаграмму (хотя более быстрые модемы обычно могут эмулировать диаграммы всех более медленных модемов). Чем больше точек находится на амплитудно-фазовой диаграмме, тем больше вероятность того, что даже слабый шум прн детектировании амплитуды или фазы приведет к ошибке и порче битов.
Для уменьшения этой вероятности были разработаны стандарты, подразумевающие включение в состав каждого отсчета нескольких дополнительных битов коррекции. Такие схемы называются решетчатым кодированием, или ТСМ (ТгеИ(з-Со«1еп' Мобц1а((оп). Так, например, стандарт У.32 имеет 32 точки на диаграмме для передачи 4 бит/символ и 1 контрольный бит на линии 2400 бед, что позволяет достигнуть скорости 9600 бит/с с коррекцией ошибок. Амплитудно-фазовая диаграмма для У.32 показана на рис. 2,22, а. Идея «повернуть» диаграмму на 45 была вызвана некоторыми техническими соображениями; понятно, что информационная емкость «повернутых» и «не повернутых» диаграмм одна и та жс.
Следующим шагом после скорости 9600 бит/с стала скорость 14 400 бит/с. Новый стандарт был назван У.32 ЬЬь Такая скорость достигается передачей 6 бит данных и 1 контрольного бита на отсчет прн частоте дискретизации 2400 бод. Амплитудно-фазовая диаграмма (рис. 2.22, б) состоит из 128 точек при использовании ЯАМ-128. Эта скорость используется факс-модемами для передачи страниц, отсканированных в виде растровых изображений. ЯАМ-256 не используется в обычных модемах для телефонных линий, зато применяется в кабельных сетях, как мы увидим далее.
ва (зо 270 270 а б Рис. 2 22. Ч 32 для 9000 бит/с (а); Ч 32 для! 4 400 бнт/с (б1 Следующим телефонным стандартом после стандарта У.32 Ь(з является У.З4 со скоростью 28 800 бит/с при частоте дискретизации 2400 бод и 12 битах данных на символ. Последние модемы этой серии были сделаны в соответствии со стандартом У.34 Ь(з и использовали 14 бит/символ при 2400 бод, за счет чего была достигнута скорость ЗЗ 600 бнт/с, 162 Глава 2.
Физический уровень Для дальнейшего повышения скорости необходимо было прибегать к всяческим уловкам. Так, например, многие модемы используют предварительное сжатие данных, что позволяет превысить порог эффекгивной скорости передачи данных, составляющий 33 600 бит/с. С другой стороны, почти все модемы прослушивают линию перед началом передачи, и если обнаруживается, что ее качество недостаточно высоко, то они автоматически понижают скорость относительно своего максимума. Таким образом, эффективная скорость модема при его работе в реальных условиях может оказаться как ниже, так и выше официально заявленной.
Все современные модемы позволяют передавать данные одновременно в обоих направлениях (используя разные частотные диапазоны для каждого из направлений). Соединения, обладаюшие такой возможностью, называются дуплексными. Скажем, двухпутпая желсзная дорога, по которой поезда могут перемещаться во встречных направлениях, является своеобразной дуплексной линии связи.
Соединение с возможностью поочередной передачи данных в каждом из направлений называется полудуплексным. Примером полудуплексной линии является однопутная железная дорога. Наконец, соединение, при котором данные можно отправлять только в одном направлении, называется симплексным. Примером может служить дорога с односторонним движением.
Еше один пример — оптоволокно с лазером на одном конце и фотоприемником на другом. Ограничение скорости телефонных линий тридцатью пятью килобитами в секунду, обоснованное Шенноном, заставило разработчиков модемов остановиться ца скорости ЗЗ 600бит/с.
Дальнейшее ускорение невозможно в силу законов термодинамики. Чтобы узнать, могут ли на самом деле модемы работать со скоростью 56 Кбит/с, следите внимательно за дальнейшими рассуждениями. Чем объясцяется теоретический предел в 35 Кбит/су Это связано, прежде всего, со средней протяженностью местных лшшй связи и их качеством, Да, число 35 Кбит/с определяется длиной местных линий. На рис. 2.19 вызов, инициированный компьютером, находящимся слева, идет к Г1ровайдеру 1 по двум местным линиям связи и имеет при этом форму аналогового сигнала. Первый раз это случается на стороне отправителя, второй раз — рядом с получателем.
И там, и там на сигнал накладываются шумы. Если нам удастся избавиться каким-то образом от этих двух апоследних миль», то максимальную скорость можно будет удвоить. Именно эту идею использует Провайдер 2 (рис. 2.19). К нему от ближайшей оконечной телефонной станции протянута полностью цифровая линия. Сигналу, снимаемому с магистральной линии, не приходится иметь дело с кодеками, модемами, АЦП и ЦАП. Когда хотя бы па одном конце соединения отсутствует чпоследняя миля» (а большинство провайдеров сейчас уже пользуются только цифровыми каналами), максимальная скорость передачи повышается до 70 Кбит/с.
Если же соединение устанавливается между двумя обычными полыювателями, каждый из которых передает данные по аналоговой местной линии с помощью модема, максимальная скорость ограничена ЗЗ 600 бит/с. Причина, по которой используются модемы со скоростью 56 Кбит/с, связана с теоремой Найквиста. Телефонная линия имеет полосу пропускапия около Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 168 4000 Гц (включая защитные полосы). Таким образом, максимальное число независимых отсчетов в секунду — 8000.
Число бит на отсчет, используемое в СЩА, равно 8, причем 1 бит является контрольным, что позволяет передавать пользовательские данные с битовой скоростью 56 000 бит/с. В Европе все 8 бит являются информационными, поэтому, в принципе, максимальная скорость может достигать 64 000 бит/с, однако международным соглашением установлено ограничение в 56 000 бит/с. Этот стандарт называется тт,90. Он предоставляет пользователю возможность цередачи данных в сторону провайдера со скоростью 33,6 Кбит/с, а в обратную сторону — со скоростью 56 Кбит/с.
Причиной такого рассогласования скоростей является тот очевидный факт, что график от абонента обычно во м1 юго раз меньше графика от провайдера (например, запрос веб-страницы — это всего лишь несколько байт, тогда как сама страница может иметь размеры, измеряемые мсгабайтами).
Теоретически, можно расширить канал от абонента и сделать сго более скоростным, чем 33,6 Кбит/с, но многие линии слишком зашумлсны и далеко не всегда выдерживают даже такую скорость. Поэтому было принято решение выделить основную часть полосы под поток данных от провайдера, давая ему тем самым шанс работать со скоростью 56 Кбнт/с, Следующим стандартом после т'.90 стал У.92. Модемы Ч.92 могут отправлять данные со скоростью 48 Кбит/с, если на линии достаточно низкий уровень помех. Возможная скорость линии определяется в течение примерно половины обычного 30-секундного интервала, необходимого более старым модемам.
Наконец, они имеют одну интересну1о функцию: при вкночепном режиме ожидания звонка входящий телефонный звонок разрывает интернет-сеанс. Цифровые абонентские линии Когда скорость связи по телефонным линиям достигла своего, по-видимому, ко. 'Йечного значения 56 Кбит/с, создалось впечатление, что развитие на этом остановится.
Между тем каналы кабельного телевидения стали предлагать своим абонентам 10 Мбит/с прн работе по общему кабелю, а спутниковые системы — до 50 Мбит/с. Доступ к Интернету стал неотъемлемой частью бизнеса таких операторов. И телефонные компании (прежде всего, уровня 1.ЕС) поняли, что необходимо двигаться далыпе, создавая более конкурентоспособные системы. Для этого нужно было предоставить цифровые услуги конечным пользователям, используя местные линии. Системы, использующие каналы с расширенной пропускной способностью, иногда называют широкополосными сетями, хотя такой термин является скорее коммерческим, а не техническим.
Вскоре появилось множество предложений, носящих общее название хРЯ(Р181га! 8цЪзспЬег 1лпе — цифровая абонентская линия), где вместо буквы х могли стоять другие буквы. Мы обсудим их, сделав основной упор на технологию, которая вскоре, похоже, станет самой популярной в этой области, — АРя. (Азупппе1нс РЯ. — асимметричная Р81.). Поскольку окончательные стандарты для АРВЕ еще не утверждены, то некоторые детали, описываемые далее, со вреМенем могут измениться, однако основной принцип останется, очевидно, неиз- 364 Глава 2. Физический уровень менным. Чтобы узнать больше про А1)Я., читайте (Бцпнпегз, 1999; Чеггег и др., 2000).
Причиной, по которой модемы являются такими медленными устройствами, является то, что телефонные линни, по которым они традиционно работали, были изобретены для передачи человеческой речи, и вся система была направлена на оптимизацию именно в этом аспекте. Данные всегда оставались пасьшками телефонной системы. В той точке, где заканчивается местная линии (оконечная телефонная станция), сигнал подвергается фильтрации, прн которой вырезаются частоты ниже 300 Гц и выше 3400 Гц. Отсечка не является прямоугольной— оба края имеют уровень 3 дБ, поэтому полоса пропускання считается равной 4000 Гц, хотя на самом деле диапазон между двул1я этими краями составляет только 3100 Гц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
