...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь
Шрифт:
Вообразите, что выходы микрофонов подключены ко входам мультиплексора. Тогда в результате "открывания дверей" на выход мультиплексора будут поочередно проходить "кусочки" непрерывной речи (точнее, непрерывного микрофонного тока). Теперь поставьте сразу же за мультиплексором АЦП - он будет превращать их в последовательность двоичных цифр, т. е. 0 и 1. Открыты первые "двери" - в линию "пошла" кодовая комбинация отсчета речи в первом канале, распахнулись вторые - в линии код отсчета второго канала. Когда будут переданы коды первых отсчетов всех каналов, наступит очередь вторых отсчетов, после них - третьих и т.д. Таким образом один АЦП обслуживает по очереди все каналы. На приемном конце используется общий ЦАП, а восстановленные отсчеты распределяются по своим каналам. И не нужно иметь АЦП и ЦАП в каждом канале, не
Надо сказать, что подобный принцип чередования кодовых групп с общим преобразователем "аналог-цифра" нашел широкое применение на нижней ступени иерархии цифровых систем передачи, в частности в аппаратуре ИКМ-24 и ИКМ-30. В аппаратуре же более высоких ступеней иерархии, например ИКМ-120, ИКМ-480 и т.д., при объединении потоков используется принцип чередования битов.
Вот мы и познакомились с тем, как ручейки информации сливаются в мощные "цифровые" реки. А сейчас мы проверим вашу внимательность, читатель. Ответьте быстро: если на двух руках десять пальцев, то сколько их на десяти руках?
Убеждены, что многие из вас ответили: 100. На самом деле их 50. Эта задача демонстрирует особенность нашей психики - невнимание к деталям, особенно при чтении текста. Поэтому мы не удивимся, если большинство из вас не обратили внимание на следующую деталь в этой главе. При описании иерархии систем передачи мы указывали как на образованное системой число каналов, так и на скорость объединенного потока. Вы не заметили, что объединение 30 потоков со скоростями по 64 кбит/с каждый дает скорость объединенного потока не 2,048 Мбит/с, а меньшую: 30•64 = 1920 кбит/с = 1,92 Мбит/с?
Аналогичная картина наблюдается на всех остальных ступенях иерархии. Можно определить, сколько каналов должно быть, чтобы получить скорость 2,048 Мбит/с. Так вот, их должно быть 32, а не 30, как мы полагали до сих пор. Так же легко обнаруживается, что для получения стандартной скорости на второй ступени иерархии придется добавить еще четыре канала. Вам, вероятно, теперь не составит труда самим убедиться во всех остальных несоответствиях.
Что это за загадочные каналы? Есть они на самом деле или их нет? Если вам не терпится узнать это, приступайте, не откладывая, к чтению следующей главы.
Дирижер "цифрового оркестра"
Оркестр чужо смотрел, как
выплакивалась скрипка
без слов,
без такта.
И только где-то
глупая тарелка
вылязгивала:
"Что это?
Как то?". В. В. Маяковский
Однажды вечером вы пришли в оперный театр. Спектакль еще не начался, но в оркестровой яме уже расселись по своим местам музыканты. Вот они начинают настраивать инструменты. Прислушайтесь, из оркестровой ямы в зал несутся самые невообразимые звуки. Кажется невероятным, что этот хаос звуков через несколько минут превратится в стройное и красивое звучание. Но тут появляется дирижер, взмахивает палочкой, и мы погружаемся в стройный мир чарующих звуков.
Да, в оркестре дирижер - самая главная фигура. Кстати, в переводе с французского diriger означает "управлять". Он и в самом деле управляет этой сложной организацией - оркестром: тщательно выдерживает темп исполнения музыкального произведения, вовремя указывает, когда нужно вступить тому или иному инструменту. Ведь если даже один исполнитель будет играть в другом темпе, красивого и слаженного звучания оркестра не получится.
Попробуйте представить себе ситуацию, когда при исполнении "Первого концерта для фортепиано с оркестром" П.И. Чайковского пианист играл бы вдвое быстрее. Если бы такой концерт состоялся,
Но не всякий любит ходить в театр. Кто-то предпочитает слушать музыку, расположившись в мягком и удобном домашнем кресле. Ну что же, для этого у нас существует трансляция концертов из театров и концертных залов. Включайте радиоприемник и наслаждайтесь. Правда, не очень естественно, когда звучание целого оркестра исходит из одной точки - громкоговорителя. Чтобы полностью передать звуковую панораму реальной сцены, необходимо установить несколько (чем больше, тем лучше) микрофонов, передать от них сигналы по отдельным каналам (конечно же, превратив их в потоки цифр) и подать принятые сигналы на свои громкоговорители. Конечно, это очень сложно и дорого. Поэтому сейчас повсеместно принята стереофоническая система передачи, требующая всего два микрофона и два громкоговорителя. Подавайте отвлечемся ненадолго от реальности с ее суровыми экономическими законами и позволим себе, хотя бы только в нашем воображении, увидеть оркестр, где перед 30 исполнителями установлены 30 микрофонов, а также большую домашнюю залу, в которой вы, читатель, уютно устроились перед 30 небольшими громкоговорителями, расставленными в том же порядке, что и микрофоны на сцене. Вы закрываете глаза и погружаетесь в волнующий мир бессмертной музыки Чайковского. Создается полная иллюзия присутствия в концертном зале.
Но что это? Почему вдруг вместо прекрасной мелодии мы слышим жуткую какофонию, почему снова возник хаос звуков? Может, дирижер покинул свой пульт, бросив оркестр на произвол судьбы? Нет, с ним все в порядке, он у пульта. Да и оркестр по-прежнему покоряет своим виртуозным исполнением публику, сидящую в зале. Оказалось, что управление отсутствует не в оркестровой яме, а в цифровой системе передачи, которую мы использовали для трансляции концерта. "Двери", пропускающие токи музыкальных звуков каждого канала, на передаче и приеме стали открываться не синхронно, не в такт, а "хлопать" как попало, ЦАП свои действия перестал "согласовывать" с действиями АЦП и принялся "расшифровывать" совсем не те "куски" цифрового потока. Это-то и стало причиной музыкального тарарама. Значит, и в нашей системе передачи, этом своеобразном "цифровом оркестре", нужен свой "дирижер", который управлял бы действиями всех "исполнителей" - мультиплексоров, АЦП, ЦАП и других, отбивая единый такт и обеспечивая тем самым их синхронную работу.
Проблема обеспечения синхронной работы различных устройств в технике не нова. Взять хотя бы обычный автомобильный двигатель. В его цилиндрах создается поступательное движение поршней, которое преобразуется с помощью коленчатого вала во вращение колес автомобиля. Все узлы двигателя должны работать строго синхронно. Когда в первом цилиндре происходит всасывание горючего, поршень идет вниз, открывается клапан и впрыскивается топливо, во втором цилиндре идет такт сжатия - поршень движется вверх, все клапаны закрыты. Одновременно в третьем цилиндре воспламеняется горючая смесь. Следовательно, нужно своевременно подать высокое напряжение на свечу именно данного цилиндра и вызвать искру между ее электродами. Делает это специальный распределитель. Но есть еще и четвертый цилиндр. В нем в данный момент-рабочий такт, т. е. поршень идет вниз и "крутит" коленчатый вал, открывается клапан для выпускания отработанных газов. Указанные процессы - открытие и закрытие клапанов, воспламенение смеси и т.д.
– должны выполняться, еще раз подчеркнем, согласованно, вовремя, строго "по расписанию". Иначе двигатель будет "барахлить", а то и откажет вовсе. Управляет всеми описанными процессами специальная механическая система синхронизации.