Борис Крук - ...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Как же "строить" цифровые системы передачи? Сколько цифровых потоков можно объединять и направлять в одну линию связи - провод в электрическом кабеле, ствол в радиорелейной или спутниковой линии, волоконный световод в оптическом кабеле? Можно ли стандартизовать скорости передачи?

Начнем с того, что узлы различных систем передачи должны быть однотипными или, иначе, унифицированными. Эта мысль не является оригинальной. Совершенно очевидно, что в заводских условиях легче наладить производство однотипной аппаратуры, чем разнотипной. Кроме того, при наличии большого "ассортимента" оборудования пришлось бы выпускать еще и толстые каталоги всех его разновидностей. А так - набирай по желанию любую систему передачи из стандартных заводских "блоков".

Не нужно еще забывать, что цифровые системы передачи разрабатываются и применяются во всем мире. Коммуникации связи давно уже не знают государственных границ, особенно в наше время. Представьте, что каждая страна начнет выпускать аппаратуру, не согласовывая ее со стандартами, принятыми в других странах. В этом случае придется навсегда расстаться с надеждой связать устойчивой телефонной связью, скажем, Москву и Вашингтон. Значит, государства должны договориться, на каких принципах они будут проектировать аппаратуру.

С этой целью создан межгосударственный орган - Международный союз электросвязи (МСЭ), работающий в Женеве (Швейцария). Он рекомендует строить цифровые системы передачи по иерархическому принципу.

Иерархия (от греческих слов ιερoς - священный и αρoς - власть) - порядок подчинения нижестоящих органов и должностных лиц вышестоящим по строго определенным ступеням (иерархическая лестница). Это - одна общепринятая трактовка. Согласно другой, иерархия - расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему. И в природе, и в обществе мы часто сталкиваемся с различными иерархиями.

Планета Земля вместе с еще восемью планетами входит в Солнечную систему. В свою очередь, наша Солнечная система - это маленькая частица громадной звездной системы, которую называют Галактикой. Подсчитано, что только в нашем "звездном острове" - Галактике - существует до 1,5 млрд планетных систем типа Солнечной. Велика и грандиозна наша Галактика. От одного ее края до друг ого свет бежит почти 100 тыс. лет, а ведь от ближайшей звезды он доходит до нас примерно за 4 года.

Если наша Галактика - это звездный город или звездный остров в безбрежном океане Вселенной, то иные галактики - это другие звездные города, другие острова Вселенной. Так же как острова в океане, галактики образуют местами архипелаги - скопления десятков, а иногда и тысяч галактик. Это - Сверхгалактика. Ее диаметр составляет около 100 млн световых лет, а общая масса равна примерно квадриллиону солнечных масс.

Известно много других скоплений галактик. Все доступные для наблюдений области Вселенной входят в состав системы еще более грандиозной, чем Сверхгалактика. Эту систему называют Метагалактикой, но до ее границ ученые еще не добрались.

Другим примером иерархического построения системы является календарь. Да-да, обычный календарь, которым мы так привыкли пользоваться, что даже и не вполне отдаем себе отчет в том, как велика в нашей жизни и во всем нашем мышлении роль упорядоченного счета времени.

Считают, что само слово "календарь" произошло от одного из латинских слов calco - "провозглашать" или calcodarium - "долговая книга". Первое из них напоминает о том, что в Древнем Риме начало каждого месяца, в отличие от прочих дней, провозглашалось особо, а второе - о том, что первого числа месяца необходимо было платить долги. Календарем принято называть определенную систему счета продолжительных промежутков времени с подразделением их на отдельные, более короткие периоды - годы, месяцы, недели, дни.

Потребность в измерении времени возникла у людей уже в глубокой древности, и простейшие системы счета времени - первые календари - появились много тысячелетий назад, на заре человеческой цивилизации. Люди измеряли промежутки времени, сопоставляя их с явлениями, которые повторяются периодически. Это прежде всего смена дня и ночи, она дала людям естественную единицу времени - сутки, смена фаз Луны, происходящая в течение месяца, и смена времен года. Вначале счет времени был весьма примитивным. Но в дальнейшем, по мере развития человеческой культуры и возрастания практических потребностей людей, календари совершенствовались, и в конце концов был создан привычный для нас календарь, названный григорианским в честь папы Григория XIII, осуществившего в 1582 г. реформу действовавшего до этого юлианского календаря.

Иерархия календаря состоит в следующем. За единицу измерения выбраны сутки. Семь суток объединяются в неделю. Из четырех или четырех с половиной недель образуется месяц. Три месяца составляют квартал. Четыре квартала - год. Годы складываются в десятилетия и века, а века в тысячелетия. При необходимости эту иерархию можно продолжить и "вниз" от суток: сутки состоят из 24 ч, час - из 60 мин и т.д.

Иерархия, рекомендованная для цифровых систем передачи, чем-то похожа на иерархию календаря. Прежде всего необходимо было выбрать некоторую единицу измерения - "элементарную" скорость цифрового потока, - единую для всех стран и предприятий, выпускающих аппаратуру систем передачи, и позволяющую измерять скорость суммарных цифровых потоков. Такой "единичной" скоростью во всем мире принята скорость передачи цифровой речи, равная, как вы помните, 64 кбит/с. Выбор этой величины в качестве единицы объединения цифровых потоков определяется, скорее, традициями, нежели какими-то другими соображениями. Дело в том, что несмотря на возрастающее многообразие источников информации, их удельный вес в информационных потоках между людьми остается все же пока небольшим. Основным источником информации по-прежнему является человеческая речь. Вот тому пример. В настоящее время доля так называемых телефонных каналов (т.е. предназначенных для передачи голоса, речи) составляет 80-90 % общего числа каналов в системах передачи. По прогнозам специалистов, в будущем эта доля может только увеличиваться, поскольку человек всегда стремится к непосредственному, "живому" общению с другими людьми. Трудно предположить, что по мере развития человеческого общества потребность в телефонных каналах будет уменьшаться.

Еще немного о терминологии. Пусть необходимо объединить в один цифровой поток для передачи его по линиям связи два потока, скорость передачи цифр в каждом из которых равна 64 кбит/с. Это можно сделать с помощью мультиплексора (помните, устройства с поочередно открывающимися "дверями"?).