Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Тем временем беспроводные сети с уровнем пропускной способности 4G уже доступны. Основной пример 802.16, так же известный как WiMAX. Краткий обзор мобильного WiMAX читайте в Ахмади (2009). Сказать, что промышленность стремительно развивается — огромное преуменьшение. Увидим, что произойдет через несколько лет.

2.8. Кабельное телевидение

Мы уже изучили более или менее подробно стационарные и беспроводные телефонные системы. Они, безусловно, будут играть важную роль в сетевых технологиях будущего. Тем не менее все популярнее становится альтернативная стационарная сетевая система, а именно кабельное телевидение. Многие уже получают доступ в Интернет и телефонные услуги по кабельным сетям. В следующих разделах мы будем обсуждать кабельное телевидение как сетевую структуру и как альтернативу телефонной системе, которую мы только что изучили. Дополнительную информацию по этой теме можно получить в изданиях Donaldson и Jones (2001), Dutta-Roy (2001) и Fellows и Jones (2001).

2.8.1. Абонентское телевидение

Кабельное телевидение впервые появилось в конце 1940-х годов и было способом улучшить 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 непосредственно к абонентам, как показано на рис. 2.44.

Рис. 2.44. Первая система кабельного телевидения

Вначале такая система называлась абонентским телевидением, или телевидением с коллективной антенной. Ее могло содержать даже какое-нибудь маленькое частное семейное предприятие. Любой предприниматель, немножко знакомый с электроникой, мог установить у себя в населенном пункте оборудование и ему оставалось только найти клиентов, готовых оплачивать услуги. По мере роста числа абонентов необходимо было добавлять кабели и усилители. Передача была исключительно односторонней: от распределителя к пользователям. К 1970 году появились тысячи независимых систем.

В 1974 году корпорация Time основала новый канал под названием «Домашняя билетная касса», который представлял собой кабельное кино. Затем появились другие подобные тематические каналы: спортивный, кулинарный, новостной и т. д. Это привело к двум изменениям в данной отрасли. Во-первых, крупные корпорации стали скупать 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 основания новых кабельных каналов. Различные кабельные компании стали объединять свои сети, организуя единые региональные и национальные сети. Примерно то же самое происходило восьмьюдесятью годами ранее с телефонными сетями. Изолированные друг от друга телефонные станции стали объединяться, что позволило организовывать междугородные звонки.

2.8.2. Кабельный Интернет

В 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, использующая оптическое волокно на длинных магистралях и коаксиальный кабель для подвода сигнала к домам, получила название HFC( Hybrid Fiber Coax— Комбинированная оптокоаксиальная кабельная система). Электрооптические преобразователи, реализующие интерфейс между оптической и электрической частями сети, называются оптоузлами. Поскольку пропускная способность оптических кабелей гораздо выше, чем коаксиальных, один оптоузел может обслуживать несколько низкоскоростных линий. Часть современной системы HFC показана на рис. 2.45, а.

В последнее время многие операторы кабельных сетей решили, что пора начать проникновение в Интернет. Некоторые, впрочем, захотели заняться также кабельной телефонией. Технические различия кабельного телевидения и телефонии определили инженерные задачи, которые предстояло решить. Прежде всего необходимо было заменить все односторонние усилители двухсторонними, чтобы поддерживать передачу данных в двух направлениях. В то время как это происходило, ранний Интернет по кабельным системам использовал сеть кабельного телевидения для передачи данных пользователю и связь через телефонный модем для передачи в обратном направлении. Это было умное обходное решение, но небольшая часть сети по сравнению с тем, как это 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. Кабель может 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 кабель используется для доступа в Интернет, то один клиент, скачивающий очень большой файл, потенциально может тем самым отнимать существенную часть пропускной способности у всех остальных. Чем больше пользователей, тем жестче конкуренция между ними в этом смысле. В телефонной системе такого нет: передача большого файла по каналу ADSL никак не влияет на пропускную способность соседнего канала. С другой стороны, пропускная способность коаксиального кабеля много выше, чем витой пары, поэтому вам повезло, если ваши соседи не очень много пользуются Интернетом.

б

Рис. 2.45. Кабельное телевидение (а); стационарная телефонная система (б)

Эта проблема была решена: длинные кабели были разделены на короткие участки, напрямую подключаемые к оптоузлу. Доступная полоса пропускания на участке от распределителя до каждого оптоузла очень велика, и поскольку в одном сегменте кабеля обычно не бывает большого числа абонентов, трафик вполне управляем. Обычный кабельный сегмент охватывает 500-2000 домов, однако все больше людей подключается к кабельному Интернету, поэтому иногда требуется более мелкое разбиение, что приводит к появлению дополнительных оптоузлов.

2.8.3. Распределение частот

Если выкинуть все телевизионные каналы и использовать кабельную инфраструктуру исключительно для доступа в Интернет, это приведет к появлению большого числа недовольных пользователей, поэтому никто так не делает. Более того, в большинстве городов существуют определенные ограничения, не позволяющие так сделать, даже если какая-нибудь компания и захочет. Значит, нужно было найти какой-то способ совместного существования телевизионного сигнала и цифровых данных на одном кабеле.