Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Наконец, существует большой выбор провайдеров ADSL. Иногда это даже форсируется специальными законодательными актами. Этого не скажешь про операторов кабельных сетей. Далеко не всегда есть какой-либо выбор.

Вывод такой: ADSL и кабельные сети имеют много общего и отличаются друг от друга не так уж сильно. Они предлагают сравнимое качество обслуживания и, по мере роста конкуренции между ними, по-видимому, будут предлагать сравнимые цены.

Резюме

Физический уровень является базовым для сетей любого типа. Природа носителей информации накладывает два фундаментальных ограничения на все каналы, и это определяет их допустимую пропускную способность. Первое ограничение носит имя Найквиста и имеет отношение к идеальным бесшумным каналам. Второе ограничение, ограничение Шеннона, говорит о каналах с шумом.

Среда передачи данных может быть проводниковой или беспроводной. Основными проводниковыми средами являются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель. Среди беспроводных сред следует выделить радио, микроволны, инфракрасное и лазерное излучение распространяющиеся по воздуху и спутниковую связь.

Цифровые методы модуляции посылают биты по проводниковым и беспроводным средам как аналоговые сигналы. Линейные коды работают в основной полосе частот, и сигналы могут быть помещены в полосу пропускания путем модулирования амплитуды, частоты и фазы несущей частоты. Каналы могут быть совместно использованы пользователями путем временного, частотного мультиплексирования времени и мультиплексирования с кодовым разделением.

Ключевым элементом большинства глобальных сетей является телефонная система. Ее главные компоненты — это местные линии, магистрали и коммутаторы. ADSL имеет скорость до 40 Мбит/с, достигая ее путем разделения местной линии на множество виртуальных каналов, которые работают параллельно. Это существенно превосходит скорости телефонных модемов. Пассивные оптические сети доставляют волокно до жилища, для еще больших скоростей доступа чем ADSL.

Магистрали переносят цифровые данные. В них применяются различные способы уплотнения. Спектральное уплотнение (WDM) обеспечивает много каналов большой емкости по отдельным волокнам. Временное (TDM) уплотнение распределяет каждую высокоскоростную связь между пользователями. Важны технологии как коммутации каналов, так и коммутации пакетов.

Для мобильных применений обычная стационарная телефонная сеть не подходит. Мобильные телефоны сейчас очень широко распространены в качестве средства передачи речи, однако растет и их роль как средства передачи данных. Первое поколение мобильных телефонных систем, 1G, было аналоговым, доминировала система AMPS. Второе поколение было цифровым, системы стандарта GSM сейчас наиболее широко распространены в мире. Сейчас разворачивается третье поколение, оно также цифровое и базируется на широкополосном CDMA, с WCDMA а также CDMA2000.

Альтернативной сетевой системой является кабельное телевидение. Оно сильно видоизменилось с коаксиального кабеля до гибридной оптокоаксиальной сети, от телевидения до телевидения и Интернета. В принципе, данная система обладает высокой пропускной способностью, но реальное качество обслуживания сильно зависит от числа и деятельности активных пользователей.

Вопросы

1. Сосчитайте коэффициенты Фурье для функции f(t) = t (0 < t <1).

2. По бесшумному каналу с полосой пропускания 4 кГц каждую 1 мс передаются отсчеты сигнала. Какова будет максимальная скорость передачи данных? Как изменится максимальная скорость передачи данных, если канал будет иметь шум с отношением сигнал/шум 30 дБ?

3. Ширина телевизионных каналов составляет 6 МГц. Сколько бит в секунду может быть передано по такому каналу при использовании четырехуровневых цифровых сигналов? Предполагается, что шума в канале нет.

4. Какова максимально допустимая скорость передачи данных при передаче двоичного сигнала по каналу с полосой пропускания 3 кГц и отношением сигнал/шум в 20 дБ?

5. Какое отношение сигнал/шум требуется для использования линии с полосой пропускания в 50 кГц в качестве канала T1?

6. Каковы преимущества волоконной оптики как среды передачи по сравнению с медью? Есть ли какая-либо обратная сторона использования волоконной оптики вместо меди?

7. Какова пропускная способность полосы спектра в 0,1 мкм для длины волны в 1 мкм?

8. Требуется переслать последовательность компьютерных экранных изображений по оптоволоконному кабелю. Размеры экрана 2560 х 1600 пикселов, каждый пиксел по 24 бита. Требуется передавать 60 экранов в секунду. Какая необходима для этого пропускная способность, а также какая часть спектра (в микронах) будет использована при условии, что передача осуществляется на длине волны 1,30 микрон?

9. Верна ли теорема Найквиста для высококачественного одномодового оптоволоконного кабеля или только для медного провода?

10. Радиоантенны обычно лучше всего работают при размере антенны, равном длине волны радиосигнала. Диаметр антенны варьируется в пределах от 1 см до 5 метров. Какому диапазону частот это соответствует?

11. Лазерный луч диаметром 1 мм нацелен на детектор диаметром 1 мм, установленный на крыше здания на расстоянии 100 м. На какой угол должен отклониться лазерный луч, чтобы он промахнулся мимо детектора?

12. 66 низкоорбитальных спутников проекта Iridium образуют шесть ожерелий вокруг Земли. Период их обращения составляет 90 минут. Каков средний интервал, необходимый наземному передатчику для осуществления передачи (handoff)?

13. Вычислите общее время передачи пакета для спутников GEO (высота: 35 800 км), MEO (высота: 18 000 км) и LEO (высота: 750 км).

14. Каково время ожидания вызова, сделанного на Северном полюсе до достижения Южного полюса, если звонок направлен через спутники Iridium? Предположите, что время коммутации в спутниках составляет 10 мкс и радиус земли составляет 6371 км.

15. Какая минимальная полоса пропускания необходима, чтобы достигнуть скорости передачи В бит/с, если сигнал передан с использованием NRZ, MLT-3 и манчестерского кодирования? Обоснуйте ваш ответ.

16. Докажите, что в кодировании 4B/5B переход сигнала произойдет, по крайней мере, через каждые четыре бита.

17. Сколько кодов оконечных телефонных станций существовало до 1984 года, когда доступ к каждой из станций осуществлялся через трехзначный код региона и первые три цифры местного номера? Коды регионов начинались с одной из цифр из диапазона 2-9, вторая цифра всегда была 1 или 0, а третья цифра могла быть любой. Первые две цифры местного номера были из диапазона 2-9; третья цифра могла быть любой.

18. Простая телефонная система состоит из двух оконечных коммутаторов и одного междугородного коммутатора, с которым оконечные коммутаторы соединены дуплексным кабелем с полосой пропускания в 1 МГц. За восьмичасовой рабочий день с одного телефона производится в среднем 4 звонка. Средняя продолжительность одного разговора составляет 6 мин. 10 процентов звонков являются междугородными (то есть проходят через междугородный коммутатор). Каково максимальное количество телефонов, которое может поддерживать оконечный коммутатор? (Предполагается 4 кГц на канал.) Объясните, почему телефонная компания может решить поддерживать меньшее число телефонов, чем этот максимум для оконечного коммутатора.