Алиса прошла примерно десять минут после того, как переступила порог, прежде чем увидела первое здание.
Это зданиеЗамок. Но он ничуть не походил на любой замок, который она себе представляла: он состоял не из башен, стен и подъёмных мостов, а изБесчисленное количество комнатСоставлены из них. Эти помещения расположены плотно, как в пчелиных сотах: каждое имеет отдельную дверь, отдельное окно и отдельную антенну, выступающую с крыши. Некоторые помещения большие, другие — маленькие; одни антенны толстые, другие — тонкие; в одних окнах светится тёплое жёлтое свечение, в других — мерцает холодный синий свет.
На главном входе замка висит огромная медная доска, на которой выгравировано:
«Традиционная радиостанция — основана в 1895 году, завершена?»
Алиса заметила вопросительный знак после слова «наконец». Он был вырезан очень глубоко — глубже, чем все предыдущие символы, будто был добавлен позже или же так и остался без ответа.
Она открыла огромные ворота замка.
I. Сто четырнадцать комнат
Внутри двери — длинный коридор, по обеим сторонам которого расположено бесчисленное количество дверей. На каждой двери прикреплена бирка:
• Приёмник амплитудно-модулированного радиовещания — AM
• Приёмник частотной модуляции — FM
• «Телеграфный передатчик-приёмник — CW»
• «Аналоговый телевизионный приемник — стандарт PAL»
• «Первая мобильная телефонная сеть — базовая станция 1G (аналоговая)»
• «Мобильный телефон второго поколения — базовая станция GSM»
• «Третье поколение мобильной связи — базовая станция CDMA»
• «Беспроводная локальная сеть — Wi-Fi 802.11b»
• «Спутниковый коммуникационный терминал — диапазон L»
• «Радар — импульсный доплеровский»
Алиса шла по коридору, и чем дальше она продвигалась, тем больше комнат обнаруживала — их было не счесть. На некоторых дверях таблички выглядели совсем новыми, будто только что выгравированными; на других табличках краска уже выцвела и пожелтела, а края загнулись. Даже в самом конце коридора находилась комната, находящаяся на стадии строительства: плотники и сварщики трудились внутри, а у входа висела временная табличка: «Пятое поколение мобильной связи — 5G NR (в стадии строительства)».
«Всего сто четырнадцать комнат», — раздался голос у неё за спиной. — «О нет, уже сто пятнадцать. Объект 5G сегодня утром только что завершил строительство крыши».
Алиса повернулась.
Позади неё стоял пожилой человек в тёмно-сером рабочем комбинезоне, на груди которого была приколота брошь с надписью «Главный инженер». На его комбинезоне виднелись дырочки от капель расплавленного припоя, а в кармане торчали три отвёртки разных моделей. Он выглядел совершенно измождённым — не так, как после напряжённого рабочего дня, а так, как после всей жизни, посвящённой работе.
«Сто пятнадцать комнат?» — спросила Алиса.
Точнее говоря, это115 различных радиостандартов.«Главный инженер вздохнул и постучал тростью по полу: „Каждый стандарт требует отдельного помещения. Ведь схемы радиоустройств различны — разные частоты, разные способы модуляции, разные протоколы кодирования, разная аппаратная архитектура. Схема АМ-радиоприёмника не способна принимать ЧМ-сигналы, аппаратуру базовой станции 1G невозможно модернизировать до стандарта 2G, а маршрутизатор Wi-Fi не может использоваться в качестве радара.“»
«Значит, каждый раз при появлении нового стандарта вы…»
«Просто построим новую комнату», — сказал главный инженер. — «Затем приварим новую схему, установим новую антенну и проложим новый кабель питания. Этот цикл повторяется снова и снова — с 1895 года до сегодняшнего дня, не останавливаясь ни на минуту».
Он открыл ближайшую дверь. На табличке было написано: «Приёмник амплитудной модуляции — AM».
II. Сваренный мир
Комната была небольшой, примерно размером с обычную спальню. В её центре стоял приемник амплитудной модуляции (AM): деревянный корпус и латунные регуляторы — всё было выполнено с исключительным мастерством. Однако, когда Элис приблизилась, чтобы рассмотреть его внимательнее, она обнаружила, что этот радиоприёмник…Все соединения были пропаяны.Сопротивление приварено к печатной плате, конденсатор — рядом с сопротивлением, диод — за конденсатором. Каждый провод неподвижен, как труп, прибитый гвоздями в гроб.
«Посмотрите», — сказал главный инженер. — «Этот радиоприёмник выполнен очень хорошо: приём средневолнового AM-вещания чёткий, стабильный и долговечный. Однако он…»толькоСделать вот это. Вы хотите, чтобы он принимал FM? Невозможно. Вы хотите, чтобы он принимал короткие волны? Невозможно. Вы хотите превратить радиоприёмник в радар? Тем более невозможно.
Он указал на ряд паяных соединений сзади радиоприёмника: «Эти паяные соединения являются постоянными. Если вы хотите заменить какой-либо компонент, вам придётся демонтировать старый и припаять новый. Это означает, что вам придётся заново спроектировать всю схему, заново изготовить плату и заново отладить все параметры».
— Так это же… просто сделать новую? — спросила Элис.
«Да».Обновление равносильно полной переработке.«Вот почему у нас сто пятнадцатая комната», — сказал главный инженер.
Алиса снова открыла дверь соседней комнаты. Это была комната «Приёмник частотной модуляции — FM». Внутри стоял FM-приёмник с деревянным корпусом, однако внутренняя схема устройства полностью отличалась от предыдущего. Алиса сравнила схемы двух устройств — ни один провод не совпадал.
«Они делают по сути одно и то же — принимают радиовещание», — сказала Алиса. — «Но их аппаратное обеспечение совершенно непереносимо?»
«Совершенно неприменимо универсально». Главный инженер кивнул: «Можете ли вы заставить радиоприёмник с амплитудной модуляцией вдруг принять сигнал с частотной модуляцией?»
Алиса немного подумала и покачала головой.
«Это и есть старый мир», — сказал главный инженер.Каждая функция требует собственного комплекта аппаратного обеспечения. Каждая дополнительная функция означает ещё один комплект постоянно припаянных схем.Сто пятнадцать комнат этого замка оснащены электрическими цепями, каждая из которых специально разработана исключительно для выполнения одной конкретной функции и больше ни для чего не пригодна.
III. «Связь» между комнатами
Алиса вышла из радиостудии и пошла дальше по коридору. Она заметила странное явление: на полу коридора через каждые несколько метров тянулись полукруглые борозды, словно колеи, образовавшиеся от многократного шагания. Дно этих борозд было гладким и блестящим — явный след трения металла.
— Что это такое? — спросила она, присев на корточки.
“Канал перемещения.«Главный инженер пояснил: „Между различными комнатами иногда требуется „связь“ — например, комната AM получает сигнал и должна передать его в комнату FM для обработки, или данные из комнаты GSM необходимо передать в комнату Wi-Fi для ретрансляции. Однако, поскольку стандарты интерфейсов в каждой комнате различны, сигнал невозможно передать напрямую“.»
«Что же делать?»
«Поэтому существует отдел, который специализируется на этом».ПереносОни оформляют сигнал, поступающий с выхода комнаты AM, в виде технической спецификации на листе бумаги, подходят к двери комнаты FM, стучатся и говорят: «Это данные из комнаты AM — если вы хотите их использовать, перекодируйте их заново». Сотрудники комнаты FM принимают документ и заново обрабатывают данные в соответствии со своей аппаратной архитектурой.
— Это… это же не связь! — Алиса округлила глаза. — Это просто ручная доставка!
Главный инженер горько усмехнулся: «Вы правы. Именно это — одна из причин низкой эффективности старого мира. Стандарты не могут напрямую взаимодействовать друг с другом: вы говорите по-английски, я — по-китайски, а он — по-французски; трое людей сидят за одним столом и общаются, но для этого нужны три переводчика, и каждая фраза должна быть переведена трижды».
Четвертый раздел: Шторм обновлений
Алиса как раз собиралась двинуться дальше, как вдруг из глубин замка раздался пронзительный звук тревоги — не один, а десятки сигналов тревоги разных частот и ритмов, одновременно звучащих так, будто сто фальшивых горнов исполняют совместную музыку.
«Что происходит?!» — Алиса зажала уши.
Цвет лица главного инженера резко изменился: «Опять начались.»Апгрейд-шторм。 ”
Весь замок начал трястись. Все двери по обеим сторонам коридора одновременно распахнулись, и техники в различных формах хлынули из комнат, перекрикиваясь друг с другом. Некоторые держали в руках новые печатные платы, другие тащили связки кабелей, третьи вешали на двери таблички «Обновление — временный выход из строя».
«Каждый год так», — громко сказал главный инженер, поскольку сигнал тревоги был слишком громким: «Вышла новая версия Wi-Fi — 802.11n нужно модернизировать до 802.11ac, и в комнате Wi-Fi придётся полностью перепаять всё оборудование. Сеть GSM выводится из эксплуатации, и эту комнату необходимо переделать под LTE. Телевидение переходит с аналогового на цифровое вещание, поэтому всю электронику в той комнате нужно заменить целиком. Мобильная связь переходит с 4G на 5G… А комната для 5G ещё даже не завершена!»
Алиса увидела трогательную картину: техники, словно муравьи-рабочие, бегали по коридорам — одни несли осциллографы, другие тащили паяльные пистолеты, третьи везли целую тележку резисторов и конденсаторов. Каждая комната открывалась, перестраивалась, в неё впаивались новые компоненты. В некоторых помещениях из-за длительного времени модернизации у дверей скопилась пыль — старые функции уже отключены, а новые ещё не введены в строй.
«Каждое обновление проходит так?» — спросила Элис.
«Каждый раз». Голос главного инженера стал хриплым: «При каждом обновлении замок полностью парализуется. Все помещения поочерёдно выводятся из строя, все техники работают сверхурочно, все цепи перепаиваются заново. Обновление завершено, новые функции запущены — а через два года снова обновление».
Он указал на комнаты в конце коридора, где шли строительные работы: «Видите? Эти комнаты строятся для следующего поколения стандартов. Когда мы ещё использовали 4G, комнаты для 5G уже строились; когда мы ещё использовали Wi-Fi 5, для Wi-Fi 6 уже велись проектировочные работы. Пока в старых комнатах ещё не завершена пайка электрических цепей, планирование новых комнат уже готово».Вечно гонимся, вечно повторяем。 ”
V. Вопросы Алисы
Наконец прекратился звук тревоги. Техники постепенно вернулись в свои помещения и продолжили пайку и наладку. Коридор снова стал тихим, однако эта тишина была пропитана усталостью.
Алиса стояла в центре коридора и смотрела на двери по обеим сторонам — сто пятнадцать дверей, за каждой из которых находилась запаянная электрическая схема, фиксированная функция и аппаратное обеспечение, которое невозможно обновить.
Ей вдруг пришла в голову одна проблема.
«Главный инженер», — спросила она, — «Вы когда-нибудь задумывались о том, чтобы не строить отдельные помещения поодиночке, а…»Построить универсальное большое помещение«В одной комнате находятся универсальная печатная плата, универсальные интерфейсы и универсальная антенна. Сегодня вы хотите принимать AM — загружаете программу AM; завтра вам нужен FM — загружаете программу FM; послезавтра вы хотите использовать систему в качестве радара — загружаете программу радара. Не нужно паять компоненты «намертво», не нужно бегать туда-сюда, не нужно при каждом обновлении строить заново целую комнату!»
Главный инженер долго молчал.
Он смотрел на плотно закрытые двери по обеим сторонам коридора, на свет, пробивающийся из-под каждой двери — отдельный для каждой комнаты, на переплетённые и хаотично разбросанные кабели на потолке, каждый из которых принадлежал отдельной комнате, а затем медленно и тихо рассмеялся.
В этом смехе не было насмешки.
Только один глубокий, усталый вздох.
«Девочка», — сказал он, — «тот „универсальный большой зал“, о котором вы только что упомянули… мы называем его „Software-Defined Radio (SDR)“. Инженеры из ста пятнадцати лабораторий мечтали о нём, но никто так и не смог его построить на самом деле».
Он обернулся и посмотрел в конец коридора. Там была дверь, отличавшаяся от остальных: её цвет был серым, а вместо множества наклеек, как у других дверей, она оставалась пустой. Из-под двери не пробивался свет, что говорило о том, что её давно не открывали.
«Потому что это слишком сложно», — сказал главный инженер. — «Универсальность означает необходимость сверхвысокоскоростных АЦП, сверхширокой полосы пропускания и сверхмощных процессоров. Сто лет назад этого сделать было невозможно, пятьдесят лет назад — тоже невозможно, двадцать лет назад лишь начали появляться первые попытки. Сегодня такие разработки существуют, но путь ещё очень долог».
«Та дверь», — Алиса указала на серую большую дверь. — «Куда она ведёт?»
Главный инженер не ответил. Он лишь покачал головой, повернулся и вошёл в ближайшую комнату, тихо закрыв за собой дверь.
Алиса стояла в коридоре, глядя на сто пятнадцать заваренных комнат и одну плотно закрытую серую дверь.
Она вспомнила Белого Кролика — фигуру в футболке с надписью «GNU Radio», держащую синюю печатную плату.
Она вспомнила блок-схемы на стенках колодца — они постоянно перестраивались и менялись: один и тот же фундамент, но разное расположение кубиков, а значит — совершенно иные функции.
Она вспомнила надпись над дверным проёмом: «Аппаратное обеспечение — это тело, программное обеспечение — душа».
Она пошла к этим большим серым дверям.
Дверь не заперта.
Она положила палец на щель двери и слегка толкнула.
Дверь открылась.
Внутри царило сияние — не тёплое жёлтое или холодное голубое освещение какого-либо помещения, а…Подвижный, постоянно изменяющийся светкак бесчисленные строки кода, прокручивающиеся на бесконечно большом экране, или как десять тысяч блок-схем обработки сигналов, одновременно вращающихся, перестраивающихся, эволюционирующих и итерирующихся в воздухе.
Она переступила порог.
В коридоре позади него сто пятнадцать дверей одновременно издали едва слышный вздох — как будто сто пятнадцать функций, ранее навсегда заваренных, вдруг увидели возможность, когда их больше не придётся заваривать.
(Продолжение следует. Следующая глава: «Манифест программного обеспечения» — Элис встретит «Пророка программного обеспечения», увидит каменную плиту с надписью «A/D как можно ближе к антенне» и поймёт, почему Software-Defined Radio (SDR) является третьей революцией в области связи. А свет за серой дверью постепенно превратится в строки живого спектра, которые можно записать в виде кода… 🌅📡💻)
[Глава 1. Повторение ключевых понятий]
В этой главе заложены «сказочные семена» следующих ключевых понятий:
| Связь / концепция Software-Defined Radio (SDR) | Олицетворение сказки |
| «Аппаратное обеспечение определяет функциональность» в традиционных радиосистемах | Сто пятнадцать комнат, каждая из которых имеет собственную специализированную электрическую цепь. |
| Различные радиостандарты несовместимы друг с другом. | Между комнатами требуется «грузчик», который вручную переключает сигнал. |
| Сложность модернизации аппаратного обеспечения | «Шторм обновлений» — при каждом обновлении требуется перепаять всё оборудование в помещении. |
| Расточительство ресурсов, дублирующее строительство | Каждый раз при появлении нового стандарта необходимо построить новое помещение. |
| Идея «универсальной платформы» для Software-Defined Radio (SDR) | «Единый большой зал», предложенный Алисой — одна и та же плата, но разное программное обеспечение. |
| Основные проблемы, решаемые SDR | Серые ворота — выход из старого мира, вход в новый мир |
Анонс следующей главы
Алиса вошла через серые ворота и встретила «Провидца программного обеспечения». Провидец показал ей каменную плиту с высеченными на ней основными законами: «Аналого-цифровой преобразователь (ADC) следует размещать как можно ближе к антенне, всё остальное — пусть выполняет программное обеспечение». Она увидела третью революцию в области связи: скачок от аппаратных решений к программным. А под этой плитой скромной строкой было написано: «1992 г., Митола, впервые произнёс это слово». 🌅📜💡
Это оригинальный материал. При перепечатке, пожалуйста, укажите автора, название официального аккаунта в WeChat и официальный веб-сайт.https://www.dyaotech.com), запрещается вносить изменения и использовать в коммерческих целях без разрешения; нарушители будут привлечены к ответственности!