Компьютерные сети. 6-е изд. - Эндрю Таненбаум

законы устаревают. Поправки не учитывали ни кабельное телевидение, ни мобильные телефоны. А когда к услугам кабельного телевидения добавился доступ в интернет, а популярность мобильных телефонов резко выросла, LEC и IXC начали скупать кабельных и мобильных операторов или сливаться с ними.

К 1995 году Конгресс США пришел к выводу, что сохранять разделение между разнообразными видами компаний нет смысла. Был подготовлен законопроект, сохранявший конкуренцию, но позволивший операторам кабельного телевидения, местной, дальней и мобильной телефонной связи заниматься ранее недоступным бизнесом. Идея была в том, что любая компания могла предлагать абонентам единый комплексный пакет услуг, включающий кабельное телевидение, телефонию и информационные сервисы, а конкуренция базировалась на качестве и стоимости услуг. Этот законопроект был утвержден в феврале 1996 года и перевернул всю практику регулирования телекоммуникаций. В результатe некоторые BOC превратились в IXC, а другие компании, например операторы кабельного телевидения, стали предлагать услуги местной телефонии, конкурируя с LEC.

Интересная особенность закона 1996 года — то, что он требует от LEC переносимости местных номеров (local number portability). Это значит, что пользователь может сохранить телефонный номер при смене компании местной связи. В 2003 году появилась переносимость мобильных номеров (а также переносимость между стационарными и мобильными номерами). Такая возможность устранила важную для многих людей проблему, и они стали чаще менять LEC. В результате конкуренция на рынке телекоммуникаций в США существенно выросла; другие страны последовали их примеру. Некоторые государства нередко наблюдают за подобными экспериментами в США: если все благополучно, они поступают так же, если нет — пробуют что-то иное.

В последние годы в сфере регулирования работы телефонных компаний было относительно спокойно. Основная деятельность развернулась вокруг интернет-провайдеров. Недавно было внесено два регуляторных постановления относительно пробелов в безопасности протокола передачи сигналов SS7 (Signaling System 7). С его помощью сотовые сети обмениваются друг с другом информацией. Этот протокол оказался плохо защищенным, и Конгресс США потребовал от FCC принять соответствующие меры. Еще одно любопытное постановление, связанное с Актом о телекоммуникациях 1996 года, касается классификации текстовых сообщений. В отличие от голосового трафика в телефонных сетях, который относится к услугам связи (как звонки по телефону), сообщения SMS («текстовые сообщения») классифицируются как услуга обмена информацией (подобно мгновенным сообщениям и прочим интернет-сервисам). В результате SMS регулируются совершенно другим набором законодательных актов, а они определяют все — от тарификации до правил защиты персональной информации.

26 Изъятие капиталовложений, продажа части активов или всей компании. — Примеч. ред.

2.11. Резюме

Физический уровень — основа любой сети. Законы природы налагают на все каналы связи два фундаментальных ограничения, которые определяют их пропускную способность. Это предел Найквиста, относящийся к каналам без помех, и предел Шеннона, описывающий зашумленные каналы.

Среды передачи данных бывают проводными и беспроводными. Основные проводные среды: витая пара, коаксиальный и оптоволоконный кабель; беспроводные — наземные радиоволны, микроволны, инфракрасные волны, лазерные лучи и спутники.

Методы цифровой модуляции позволяют пересылать биты через проводные и беспроводные среды передачи в виде аналоговых сигналов. Линейные коды используются при передаче сигналов в базовой полосе частот, кроме того, сигналы можно передавать в полосе пропускания путем модуляции амплитуды, частоты и фазы несущего сигнала. Несколько пользователей могут совместно использовать канал при помощи мультиплексирования по времени, частоте или с кодовым разделением.

Важнейшим элементом множества глобальных сетей является телефонная система. Ее основные компоненты — абонентские шлейфы, соединительные линии и коммутаторы. ADSL обеспечивает скорость до 40 Мбит/с по абонентскому шлейфу за счет его разделения на множество параллельных вспомогательных несущих частот. Это намного быстрее, чем скорость телефонных модемов. Пассивные оптические сети обеспечивают еще более высокие скорости доступа за счет прокладки оптоволоконного кабеля ближе к домам абонентов. Цифровые данные передаются по соединительным линиям. Чтобы обеспечить множество соединений с высокой пропускной способностью, используется мультиплексирование по длинам волн, а для совместного использования высокоскоростного соединения несколькими пользователями применяется мультиплексирование по времени. Свою роль при этом играет как коммутация пакетов, так и коммутация каналов.

Еще одна система сетевого доступа — кабельная инфраструктура, которая постепенно эволюционировала от коаксиальной в комбинированную оптокоаксиальную сеть. Благодаря этому сегодня многие провайдеры предлагают абонентам скорость до 1 Гбит/с (а в ближайшие годы она может вырасти и до 10 Гбит/с). Эта архитектура отличается от коаксиальной тем, что полоса пропускания может совместно использоваться несколькими абонентами одного узла.

Стационарная телефонная система не подходит для мобильных устройств. На сегодняшний день мобильные телефоны широко применяются для передачи как голоса, так и данных. С момента внедрения 4G все голосовые данные передаются по сети с коммутацией пакетов. Первое поколение, 1G, было аналоговым, в нем доминировала AMPS. 2G было цифровым; GSM по сей день наиболее распространенная система мобильной связи в мире. 3G — цифровое поколение, основанное на широкополосном CDMA. Главная инновация 4G — переход на базовую сеть с коммутацией пакетов. Отличительные характеристики 5G — меньший размер сот, массовый MIMO и использование гораздо более широкого спектра частот.

Многие аспекты физического уровня зависят не только от самих технологий, но и от регулирующих организаций, например комитетов по стандартизации и регулятивных органов. Большая часть регулирования приходится на беспроводной диапазон. Требования к пропускной способности постоянно растут, и регулятивные органы активно ищут способы более рационального использования спектра. К этим способам относятся перераспределение и продажа с торгов ранее выделенных частот.

Вопросы и задачи

1. Является ли нефтепровод симплексной, полудуплексной или полнодуплексной системой (или ни одной из них)? А река или связь по рации?

2. В чем состоят преимущества и недостатки (если они есть) оптоволоконного кабеля над медными проводами в качестве среды передачи данных?

3. Какова полоса пропускания 0,1 мкм спектра на длине волны в 1 мкм?

4. Необходимо передать последовательность снимков экрана компьютера по оптоволоконному кабелю. Разрешение экрана составляет 3840 × 2160 пикселей, каждый из которых занимает 24 бита. Какая скорость передачи данных потребуется при частоте 60 снимков экрана в секунду?

5. На илл. 2.5 полоса частот слева уже, чем остальные. Почему?

6. Сегодня операции, выполняемые цифровыми компьютерами, реализуются с помощью электрических сигналов. Как бы изменилась цифровая связь, если бы их удалось эффективно реализовать с помощью лазера? Почему современные компьютеры так не работают?

7. Радиоантенны зачастую работают наилучшим образом, если их диаметр равен длине радиоволны. Диаметр обычной антенны варьируется от 1 см до 1 м. Какому диапазону частот это соответствует?

8. Многолучевое замирание максимально, если расхождение двух лучей по фазе составляет 180 градусов. При какой разности путей достигается максимальное замирание для соединения 1 ГГц длиной 100 км?

9. Лазерный луч 1