...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Во второй половине 60-х годов XX столетия весьма популярными изданиями в самых разных читательских кругах были сборники "Физики шутят" и "Физики продолжают шутить". В этих книжечках были собраны юморески, шутливые доклады, написанные учеными разных стран, главным образом, физиками. Возможно, многое из опубликованного потеряло актуальность и сегодня уже не кажется столь смешным. Однако шутливые "законы", сформулированные Фрэнсисом Чизхолмом, заведующим кафедрой Висконсинского колледжа США, как нам кажется, останутся современными надолго. Первый закон Чизхолма гласит: "Все, что может испортиться - портится". У этого закона есть следствие: "Все, что не может испортиться - портится тоже". Любопытен и второй закон Чизхолма: "Когда дела идут хорошо, что-то должно испортиться в самом ближайшем будущем". И знаменитое следствие из него: "Если вам кажется, что ситуация улучшается, значит, вы чего-то не заметили".

В общем, все они выдержаны в духе сборников. Впрочем, подобные жизненные обобщения не являются привилегией только физиков. Вспомните хотя бы знакомый нам с детства шутливый закон "падающего бутерброда": бутерброд всегда надает маслом вниз. То, о чем мы расскажем в этой главе, лишний раз является грустным подтверждением жизненности законов Чизхолма.

...Итак, биты, удобно устроившись на станции назначения в предоставленном им транспорте, отправились в далекое путешествие. Увы, оно окажется нелегким. Немало "препятствий ожидает их на пути к станции назначения. Неведомые "враги" будут подстерегать их и пытаться уничтожить.

Сколько раз мы, затаив дыхание, читали о приключениях отважных путешественников, которые, рискуя порой своей жизнью, оправлялись в дальние края, чтобы добыть человечеству новую информацию. И как радовались, когда они благополучно завершали свой вояж, возвратись израненными в схватках с грозными силами природы, изодранными и потрепанными до такой степени, что их едва можно было узнать. Поверьте же, приключения наших трудолюбивых "почтальонов-битов" не менее драматичны. И пусть каждый из них несет совсем крохотные сведения, только "Да" или "Нет", при этом любые потери могут оказаться невосполнимыми. Поэтому перед связистами стоит благородная задача - помочь битам "выжить" в том изнурительном путешествии, в которое они были отправлены, заметьте, не "по своей воле".

Сразу же оговоримся, что не собираемся вспоминать здесь, как молния "испепеляла" кабель связи, как "рвала" его на кусочки вечная мерзлота, как выводила его из строя проникшая внутрь влага. Не будем рассматривать и аварийные ситуации, когда перестает работать оборудование цифровой системы передачи, например, по причине отказа отдельных блоков и элементов, или когда нарушается целостность линии связи между оконченными станциями (примеров такого рода "обрывов" линии связи великое множество, начиная от нарушений запрета: "Осторожно! Не копать! Вблизи кабель связи", до отказа солнечных батарей на спутнике-ретрансляторе). Нет, мы будем иметь в виду ситуацию, когда оконечное оборудование цифровых систем передачи работает нормально, а линия связи между приемной и передающей станциями цела и невредима. Что же в этом случае может помешать битам "добраться" до места назначения? Как еще могут проявиться неумолимые законы Чизхолма?

Вспомните, информация "Да"-"Нет" заключена только в форме передаваемого сигнала: есть в линии прямоугольный импульс - значит "Да", отсутствует - значит "Нет". Чему же здесь "портиться"? Казалось бы, нечему. Но не спешите с выводами, взгляните лучше на рисунок. Вот такими "израненными" и "потрепанными" выглядят информационные импульсы (и служебные, кстати, тоже) после своего головоломного "путешествия" по линии связи. Впечатляющее зрелище, не правда ли? Это уже далеко не те "красавцы-биты" образцовой прямоугольной формы, которые были на станции отправления. Вот вам и ответ на вопрос, что портится - форма импульса. Почему? Об этом и пойдет речь.

Изменения формы импульсов при прохождении их полиции связи называются искажениями. Как только появилась первая линия связи - телеграфный провод, так сразу перед связистами встала задача - направить все свои силы на борьбу с искажениями, которые есть всегда. Не существует такой линии связи, которая не вносила бы искажений в передачу информации. Правда, чем короче линия, тем эти искажения менее заметны. Но кто же захочет довольствоваться связью только на короткие расстояния? Увы, искажения ограничивают дальность связи и иногда весьма существенно, поскольку на приеме из-за них бывает очень трудно определить, какая информация передавалась. Теперь посмотрим на примере кабельной линии, из-за чего возникают искажения формы импульсов.