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

...Задание было предельно четким: обнаружить и ликвидировать! Ждали только условного сигнала. Казалось, время остановило свой бег. Но где-то неподалеку раздавалось мерное тиканье, напоминающее ход часов. Кто же из них Стаффинг? Задача предстояла не из легких - узнать по внешнему виду его было невозможно, он абсолютно ничем не выделялся среди других. Оставалось только надеяться на информацию, поступающую от специальной группы опознания. Наконец, долгожданное сообщение: "Проверка закончена. Стаффинг обнаружен. Приступить к ликвидации". Все сразу пришло в движение.

На этом месте мы прервем наше повествование и откроем читателям маленький секрет. Этот детективный сюжет не имеет никакого отношения к произведениям Юлиана Семенова, братьев Вайнеров и других мастеров данного жанра. Он описывает события, вернее, процессы, происходящие в цифровой системе передачи. Вы удивлены? О, если обо всех приключениях битов написать в стиле детективного жанра, то это будет захватывающее повествование, по остроте сюжета не уступающее лучшим образцам мировых шедевров. Кто знает, возможно, такая книга еще впереди? Впрочем, к нашему отрывку мы еще вернемся.

В этой главе мы расскажем о том, как в цифровой системе передачи с помощью неведомого нам Стаффинга, инкогнито которого мы до поры до времени сохраним, объединяются потоки при полном отсутствии синхронизации тактовых генераторов на передаче и приеме. Специалисты называют такое объединение "асинхронным" (приставка "а" в этом слове означает отрицание - "не").

- А разве это возможно? - удивится читатель. Ведь мы уже знаем, что происходит в цифровой системе передачи, когда отсутствует синхронизация по тактам. Сплошной хаос. Полная неразбериха. Невероятная путаница. Зачем же вообще пытаться объединять потоки с разными тактовыми импульсами?

Дело в том, что, к сожалению, далеко не всегда удается создать полностью синхронные системы (мы еще будем говорить об этом), вот и приходится идти на всяческие ухищрения. Но обо всем по-порядку.

Прежде побеседуем о времени, о том как оно отсчитывается или измеряется. Ведь генератор тактовых импульсов - это, по сути, те же часы, только отсчитывающие свои собственные "секунды", не синхронизированные со всемирным временем, в котором живем мы - люди.

Время... Оно быстротечно в минуты радости, нескончаемо в период безделья. Так что же, время течет по-разному? Нет, конечно. В той части Вселенной, где находится наша Земля, оно изменяется одинаково для всех живущих: людей, животных, растений. Человек с давних пор открыл эту простую истину и научился измерять ход времени. К сожалению, история не сохранила для нас имя изобретателя первых часов. Так же как сокрыты в глубине веков имена создателя колеса, разработчика кирпичной кладки, первого корабела. Возможно, их было несколько - первых. Неумолимый ход развития цивилизации вызвал к жизни потребность в определенных технических новинках, и молодой, набирающий силу человеческий разум искал и находил нужные решения. В разных уголках бескрайней, как тогда казалось, земли, среди разных народов. Вот и первые часы появились одновременно в Древнем Китае и Древнем Египте. Это были солнечные часы. Точность определения времени с их помощью не превышала нескольких минут. Позже были изобретены водяные и песочные часы. В XIV в. в средневековой Европе начали входить в употребление гиревые механические часы.

Первые механические часы были громоздки и несовершенны. Даже известные своей точностью астрономические часы, созданные Тихо Браге, приходилось каждый день "подгонять" при помощи молотка. В наших глазах, скажем прямо, способ не слишком совершенный. Тогда не было известно ни одного механического явления, которое бы периодически повторялось через одно и то же сравнительно небольшое время.

Между тем к середине XVII в. возникла острая необходимость в более точном измерении времени. Это было связано в первую очередь с нуждами мореплавания. Завершилась эпоха великих географических открытий. Новые земли, открытые в Вест-Индии, Ост-Индии, многочисленные острова в южных морях и океанах усиленно колонизировались. Тысячи и тысячи судов - галеонов, бригов, баркентин - бороздили моря, пересекали огромные океаны, денно и нощно обогащая европейские метрополии. Для успешного завершения дальних морских переходов на кораблях необходимо было точно определять координаты. При этом оказывалось важно, чтобы часы долго сохраняли правильный ход в условиях морской качки. Вот этого-то условия и не могли обеспечить гиревые механические часы. Нужно было найти принципиально новый путь создания механических часов.

И этот путь отыскали. Великий Галилео Галилей, наблюдая за колебаниями маятника, обнаружил, что они изохронны, т. е. частота колебаний не меняется даже при их затухании. В письме от 5 июня 1636 г. голландскому адмиралу Л. Реалю он сообщал, что хочет приступить к созданию часов, в которых маятник будет соединен со счетчиком колебаний. Однако свой замысел он начал осуществлять лишь в 1641 г., за год до смерти. Работа не была завершена.

Автором маятниковых часов стал в 1657 г. 27-летний голландец Христиан Гюйгенс. Первый экземпляр этих часов изготовил часовщик из голландского города Гаага Соломон Костер. В том же году Генеральные штаты Голландии выдали патент, закрепляющий авторство Гюйгенса. По тем временам это были очень точные, почти совершенные часы. В январе 1657 г. Гюйгенс писал: "На этих днях я нашел новую конструкцию часов, при помощи которой время измеряется так точно, что появляется немалая надежда на возможность измерения при ее помощи долготы, даже если придется везти их по морю".

Так были созданы часы, в принципе не отличающиеся от любых современных часов: электронных (кварцевых), молекулярных, атомных, квантовых и т.д. Общим для всех них является то, что измерение, или счет, времени производится с помощью стабильного периодического процесса, в частности колебания маятника, кристалла кварца, молекул, атомов. Однако стабильность разных процессов, естественно, различна.

В самом деле, задумайтесь: все имеющиеся на Земле часы идут "неточно"! Конечно, неточность эта разная у различных часов. Например, у атомных или квантовых часов, роль "маятника" в которых выполняют колебания атомов водорода или молекул аммиака, ошибка в измерении времени в 1 с набегает за 300000 лет. С помощью этих часов время измеряется точнее, чем астрономическими методами. Такая точность вполне удовлетворяет современную науку, технику, и именно квантовые часы служат эталоном в службе времени и навигации. Все остальные часы имеют гораздо меньшую точность хода, что обусловлено меньшей стабильностью периодических процессов, получаемых, например, с помощью кварцевого или механического резонатора. Чтобы измерять время с заданной точностью, которая зависит от качества часов и вида резонатора, все мы (одни реже, у кого часы получше, другие чаще, у кого часы похуже) вынуждены сравнивать показания своих времяхранящих механизмов и приборов с эталоном времени.