Všichni tvrdí, že jsou rychlí. Ethernet, internet, ADSL, GPRS, CDMA, Wi-Fi, PLC. Skutečnost je pomalejší a někdy podstatně. Lžou nám? Ne. Jen uvádějí maximální teoretickou rychlost místo té užitečné, která zajímá uživatele. Nemohou jinak. Z důvodů konkurenčních i technických. Podívejme se na ty druhé.

SÍŤ PŘENÁŠÍ data všech uživatelů. Ale ne současně. Chce-li jeden poslat soubor Obrovský.XLS a druhý ObludněVelký.DOC, musejí se o síť poprat. Kdyby tu vládla neoliberální neviditelná ruka trhu, vyhrál by hbitější, a ten druhý by musel čekat, až mu dá vítěz příležitost. Naštěstí tvůrci sítí vědí, že spolupráce je lepší než boj a snaží se dělit kapacitu sítě mezi uživatele spravedlivě.

Když si má pochutnávat 30 lidí na jedné štangli uheráku, nařežete ji na kolečka a rozdáváte dokola. Sdílet síť rozkrájením moudré není. Krájí se soubory. Rozdělí se na malé kousky a ty se posílají sítí na střídačku.

Ale musí se poznat, kde a jak ty soubory zase poskládat. Proto se každý přenášený kousek dat balí do balíčku (paketu). Na začátek se dá hlavička s adresou odesílatele, adresáta, pořadím balíčku a jinými užitečnými informacemi. A za data i kontrolní součet, podobně jako na konec finančního výkazu. Protistrana tak může ověřit, zda paket přišel v pořádku. Zjistí-li chybu, požádá o jeho opakování. Nemusí se kontrolovat a případně znovu posílat až celý soubor. Ale ty informace navíc se musí také přenést, což snižuje užitečnou rychlost.

PROTOKOLY. Otvíráte londýnskou pobočku a chcete pozvat britskou královnu. Napište na pytlík od svačiny: "Bětko přiď, večer bude mejdan," pošlete se vzkazem údržbáře v umaštěných montérkách a můžete se těšit. Pokud někdo přijde, tak určitě ne ta, kterou čekáte. Jednání s korunovanou hlavou vyžaduje dodržení určitého protokolu. A stejné je to v říši počítačů. Nebudete-li dodržovat protokoly, nebudou se s vámi bavit.

Kolik typů programů, tolik protokolů. Každý umí něco jiného a má jiné nároky na dodatečné služební informace ukusující z rychlosti sítě. Čím složitější protokol a obtížnější podmínky, tím méně zbude na užitečná data.

Kdo pošle data do sítě, netuší, kudy budou putovat, ani jaké sítě a protokoly cestou potkají. Prostředníci možná původnímu protokolu ani nebudou rozumět. Podobně jako americký pošťák nečte dopis, který vám pošle sestra z Kalifornie. Řeší se to po poštovsku. Dorazí-li paket do míst, odkud už musí jít jinak, dá se do další "obálky". Nový protokol vezme přijatá data, přidá k nim své služební informace a vše pošle dál. Ale než dostane data adresát, musí se z těch obálek obsah zase vybalit.

Na cestě se tak možná bude přenášet víc služebních než užitečných informací. A pak chtějte po výrobci, aby uváděl užitečnou rychlost.

U Home Plug adaptérů jsou vnořeny minimálně tři prostředníci. Internetový protokol TCP/IP a síťový Ethernet ukousnou z teoretické rychlosti 14 Mb/s asi 20 %. Ostatní ztráty jdou na vrub PCL protokolu, který musí pracovat v opravdu krušných podmínkách elektrických rozvodů.



ELEKTRICKÁ SÍŤ je skutečně nehostinné prostředí a je záhada, jak síť může fungovat. Zajišťuje to vysoká matematika zakletá do čipů. Statisíce křemíkových trpaslíků dřou, aby doručily vaše data.

Hlavní zaklínadlo technologických mágů zní OFDM. Je to zkratka pro Orthogonal Frequency Division Multiplexing, technologii, která pracuje v ADSL modemech, rychlých Wi-Fi sítích i digitální televizi.

Podstatu ukáže srovnání s běžnými modemy. Rychlý modem potřebuje široké pásmo kmitočtů. Bude-li na některém z nich rušení nebo přílišný útlum signálu, nebude přenos možný. Rozdělme však pásmo na několik užších subpásem a v každém bude pracovat příslušně pomalejší modem. Pokud se objeví problémy v jednom subpásmu, znemožní přenos jen jednomu modemu. Ostatní neovlivní, a tak bude pokles celkové rychlosti jen malý. Umožňuje to také zakázat používání vybraných subpásem a omezit tak rušení důležitých radiokomunikačních služeb.

HomePlug pracuje v pásmu 4,5-21,7 MHz, do kterého je nasázeno 84 subpásem. Z těch je 8 zablokovaných, aby nerušil radioamatéry. Rychlost spojení běžných modemů závisí také na kvalitě linky. Je-li špatná, dohodnou přenos nižší rychlostí. HomePlug adaptéry mají zabudovány čtyři různě rychlé a různě odolné způsoby přenosu. Ze způsobu přenosu a počtu skutečně použitých subpásem pak adaptér počítá teoretickou rychlost.

DVA ADAPTÉRY, které si chtějí povídat, nejdřív zjistí kvalitu rozvodů mezi nimi a podle ní dohodnou použitá subpásma i způsob přenosu. Tyto podmínky spojení si oba uloží, a pak je použijí i při další vzájemné komunikaci. Po určité době nebo při chybách přenosu vyjednávají znovu.

Pokud oba adaptéry náhodou vyšlou signál současně, vznikne kolize, přenos paketu je třeba zopakovat. To snižuje užitečnou rychlost. V běžné lokální síti každý poslouchá a porovnává odeslaná a odposlechnutá data. Rozdíl znamená kolizi. V síti po elektrických rozvodech, kde vládnou podstatně drsnější poměry, však tato strategie nefunguje. Vysílající musí počkat, až protistrana potvrdí správnost dat. Za kolizi se považuje nepotvrzení. Platí to i pro případ, když data došla v pořádku, ale potvrzení nedošlo kvůli rušení.

Ve špatných podmínkách nestačí zjistit chybu a opakovat přenos. Je třeba chyby opravovat. Nejde to samo ani zadarmo. Musí se použít samoopravné kódy.

Když pošlete slovo NE a přijde NA, nic s tím neuděláte. Pošlete-li NNNEEE a přijde NNNEEA, lze chybu opravit. Správné bude písmeno, které je v trojici víckrát. Musíte ale přenést 3x víc dat. Oprava dvojité chyby NNNEAA či NNNEAC by vyžadovala každý znak opakovat pětkrát. Naštěstí šikovní a zvídaví hoši našli lepší metody.

A jsme zas u matematiky, které naše školství ani jeho ministryně moc nefandí. Možná by si měla přečíst dokument www.cise.ufl.edu/~nemo/papers/IJCS2003.pdf s krátkým popisem HomePlug standardu. Pak by snad pochopila, že bez schopnosti využít matematiky nikdy vyspělou ekonomikou nebudeme.

HOCH

Diskutujte k tématu týdeníku EKONOM:  Internet z elektrické zásuvky na dosah


 

Související