Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


Історія розвитку протоколів передачі даних





Скачати 50.12 Kb.
Дата конвертації15.08.2018
Розмір50.12 Kb.
Типреферат

Розвиток протоколів передачі даних

Вперше автору довелося зіткнутися з модемами в 1993 році і так склалося, що з тих пір його робота нерозривна пов'язана з цими пристроями. Для передачі інформації використовувалися різні мережі. Це Телефонна мережа загального користування (ТМЗК), Цифрова мережа ділового обслуговування (ЦСДО) Іскра-2, виділені аналогові канали. У той час як апаратури передачі даних використовувалися звичайні 2-провідні модеми нічим не відрізняється від тих, які можна було придбати на ринку, наприклад, Discovery 2400 CM / D. Цей модем підтримував протокол передачі V.22 bis (дивись табл. 1, де представлена ​​еволюція протоколів передачі даних Міжнародного союзу електрозв'язку відділу телефонії (ITU-T), колишній МККТТ (CCITT)), створений в 1957 році, і протокол стиснення MNP-5 (дивись табл. 4) і протокол корекції помилок MNP-4. Вісім років тому ця був непоганий модем і було б також непогано, якби він працював на максимальній швидкості, але, на жаль, справи йшли не дуже добре. З'єднання часто рвалося, якість інформації, що передається було низько, та й швидкість не завжди відповідала максимальній. У чому ж були причини цього, перш за все, звичайно, в каналах зв'язку і найголовніше в прямих проводах, які йшли від АТС (автоматична телефонна станція) або МТС (міжміський телефонний станція) до користувача.

Через деякий час після виходу протоколу V.32 bis в нашій країні з'явилися модеми забезпечують максимальну швидкість 14400 біт / с. Були придбані модеми підтримують даний протокол. Це були Unicom 1414 VQE, USRobotics, ZyXEL. Крім цього протоколу останні містили і фірмові, такі як HST та ZyX (дивись табл. 3, де представлені різні фірмові протоколи передачі даних). Перераховані вище модеми дозволяли працювати зі швидкостями до 14400 - 16800 біт / с, але в реальності швидкість передачі даних рідко перевищувала 4800 - 9600 біт / с. Таким чином, виникло питання: "Чому?" І почалися спроби з'ясування причин впливають на швидкість і якість передачі даних.

Табл. 1. Протоколи передачі даних Міжнародного союзу електрозв'язку

стандарт

рік затвердження

Максимальна швидкість, біт / с

Дуплекс / напівдуплекс

Комутовані / виділені

Тип модуляції

V.21

1964/1984

200/300

FDX (FDM)

PSTN

FSK

V.22

1980/1988

1200

FDX (FDM)

PSTN

DPSK

V.22 bis

1984/1988

2400

FDX (FDM)

PSTN

QAM

V.23

1964/1988

1200

HDX

PSTN

FSK

V.26

1968/1984

2400

HDX

Private

DPSK

V.26 bis

1972/1984

2400

HDX

PSTN

DPSK

V.26 ter

1984/1988

2400

FDX (EC)

PSTN

DPSK

V.27

1972/1984

4800

HDX

Private

DPSK

V.27 bis

1976/1984

4800

HDX

Private

DPSK

V.27 ter

1976/1984

4800

HDX

PSTN

DPSK

V.29

1976/1988

9600

HDX

Private

QAM

V.32

1984/1988

9600

FDX (EC)

PSTN

QAM / TCM

V.33

1985/1988

14400

FDX

Private

TCM

V.17

тисячу дев'ятсот дев'яносто один

14400

FDX (EC)

PSTN

TCM

V.32 bis

тисячу дев'ятсот дев'яносто один

14400

FDX (EC)

PSTN

TCM

V.34

1996

33600

FDX

PSTN

QAM

V.90

1998

56700/33600

FDX

PSTN

PCM / QAM

V.92

2000

56700/48000

FDX

PSTN

PCM

Перший значний прорив у відповіді на питання "Чому?" Стався в 1994 році після покупки вимірників каналів тональної частоти (ТЧ) TDA-2 і TDA-3 у фірми "Аналітик-ТС" і більш уважного вивчення протоколів передачі даних і норм на канали ТЧ , тоді ще наказ № 50. Обговорення перших результатів вимірювань з Андрієм Кочерова, співробітником "Аналітик-ТС", внесли деяку ясність в існуючу у нас проблему, а значить стала ясна спрямованість подальших наших дій.

Як видно з табл. 1, перші протоколи мали низьку швидкість передачі даних, що обумовлювалося, тим, що в пору їх створення існуючі телефонні мережі мали поруч характеристик, які не дозволяли передавати по ним інформацію з більшою швидкістю. Обладнання, що використовується на мережах зв'язку, в більшості своїй було аналогове, що вносило наступні негативні характеристики:

o обмеження смуги пропускання каналу. Ця характеристика пов'язана з завалами частоти на краях каналу, крім того, його ширина могла значно зменшиться при неодноразовому проходженні через ділянки НЧ (низько-частотний) переприйому. Цей параметр характерний для каналообразующей апаратури з частотним поділом каналів (ЧРК), зокрема К-60П. Стандартно канал ТЧ має смугу пропускання від 300 до 3400 Гц. При 12 транзитних ділянках з апаратурою К-60П ефективно передана смуга звужується до меж 450 - 2850 Гц.

o зсув частоти.Він викликається відсутністю синхронізму між задають генераторами в кінцевих пристроях апаратури з ЧРК.

o нерівномірність групового часу проходження (ГВП). Це проявляється у вигляді неодночасність приходу бічних смуг до приймача, що перешкоджає відновленню сигналу.

o імпульсні перешкоди. Вони можуть бути пов'язані з комутаційним обладнанням, перехресними наведеннями від викличних імпульсних струмів.

o перерви зв'язку. Вони викликаються поганими контактами в роз'ємах, реле, шукачів, що характерно для декадно-крокових автоматичних телефонних станцій (АТСДШ).

У зв'язку з перерахованим вище перші протоколи розроблялися для обмеженої смуги частот на якій такі заважають чинники, як ГВП та звуження смуги пропускання, не чинили значного впливу. Як виду модуляції використовувалася частотна і фазоразностной. Як протоколів використовують цей вид модуляції можна привести V.21 - V.27, а також протоколи AT & T, наведені в табл. 2. Так як на виділених каналах не використовується комутація, то і якість інформації, що передається на них значно перевершує коммутируемую мережу, так і з'явився протокол V.29, який використовує квадратурну амплітудну модуляцію і велику, неже чи нижчі протоколи смугу частот.

Табл. 2. Протоколи передачі даних AT & T

стандарт

Максимальна швидкість, біт / с

Дуплекс / напівдуплекс

Комутовані / виділені

Тип модуляції

Bell 103J

300

FDX (FDM)

PSTN

FSK

Bell 108

300

FDX (FDM)

PSTN

FSK

Bell 113

300

FDX (FDM)

PSTN

FSK

Bell202

1200

FDX (FDM)

Private

DPSK

Bell212A

1200

FDX (FDM)

PSTN

DPSK

Bell 201

2400

HDX

PSTN

DPSK

Bell 208

4800

HDX

Private

QAM

Час минав, йшов розвиток комутаційного і каналоутворюючого обладнання, а також розвиток мікропроцесорів, як наслідок поліпшуються характеристики каналів зв'язку, а значить з'являється можливість створення більш високошвидкісних модемів. Але заміна каналоутворюючого обладнання відбувалася не в один момент, і тому випуск більш швидкісних протоколів, таких як V.33 для виділених каналів і V.32, V.32 bis для ТМЗК, був націлений все ще на те, щоб використовувати не всю можливу смугу частот каналів ТЧ, а тільки її частину - від 600 до 3000 Гц. Цим страждали і інші фірмові протоколи, які представлені в табл. 3:

o Express 96 "Ping Pong Protocol". Цей протокол з'явився в модемах Hayes в 1987 році марки Smartmodem 9600. Модем використовував приватний протокол модуляції, званий Express 96 (також відомий як Hayes "Ping Pong Protocol"). За своєю суттю він був близький до V.32. На сьогоднішній день він не використовується.

o CompuCom CSP. У той час, коли кожен виробник модему переходив на V.32, компанія CompuCom в 1991 році випустила модем SpeedModem Champ. Це був модем зі швидкістю 9600 біт / с з приватним протоколом модуляції, званим CSP. SpeedModem Champ був модемом з приватним протоколом, який коштує менше, ніж модем з V.32. CompuCom розпалася в 1992 році.

o HST. Протокол HST розроблений фірмою USRobotics і реалізований в модемах фірми серії Courier в 1989 році.

Табл. 3. Фірмові протоколи передачі даних

стандарт

рік затвердження

Максимальна швидкість, біт / с

Дуплекс / напівдуплекс

Комутовані / виділені

Тип модуляції

CSP

тисячу дев'ятсот дев'яносто один

9600

FDX (EC)

PSTN

QAM / TCM

Express96

1987

9600

FDX (EC)

PSTN

QAM / TCM

V.32 ter

+1993

19200/16800

FDX (EC)

PSTN

TCM

V.32 ter / ASL

21600

FDX (EC)

PSTN

TCM

ZyX

19200/16800

FDX (EC)

PSTN

TCM

HST

одна тисяча дев'ятсот дев'яносто дві

16800/14400

FDX

PSTN

TCM

HST / ASL

21600

FDX

PSTN

TCM

PEP

1988

19200

HDX

PSTN

QAM

TurboPEP

23000

HDX

PSTN

TCM

V.fast

1994

28800

FDX

PSTN

TCM

X2

1 997

56700/33600

FDX

PSTN

PCM / QAM

K56Flex

1 997

56700/33600

FDX

PSTN

PCM / QAM

Виняток становили лише напівдуплексні протоколи сімейства PEP розроблені фірмою Telebit і реалізовані в модемах фірми серій TrailBlazer (PEP) і WorldBlazer (TurboPEP), починаючи з 1985 року, які в 1988 році досягли швидкості 19200 біт / с, а в наслідку і 23000 біт / с .Вони намагалися використовувати всю можливу смугу каналів ТЧ і показували непогану якість роботи і високі швидкості передачі даних. Але, на жаль, були вони досить дорогі і закриті, що позначилося на їх поширення і звичайно ж на швидкості. Тому організація де я працював не могла дозволити собі купити подібну апаратуру, а обходилася більш дешевими моделями модемів.

Але не все виявилося так погано. Тривале вимір виділених каналів, приведення їх параметрів в норму значно змінило стан речей. У ряді випадків відбулося підвищення швидкостей роботи апаратури передачі даних, а в більшості своїй мало, що змінилося, і через деякий час з'ясувалося чому - в наших бідах виявилися винними прямі дроти, які йшли від МТС до кінцевих користувачів і помилкова впевненість їх в тому, що чим вище рівень сигналу, що передається, тим краще. Це добре проходило з прямими проводами, але було не припустимо для аналогових систем передачі.

Це були проблеми міжміських виділених каналів, а ось справи з комутованою мережею йшли значно гірше. Встановлення з'єднання в цьому випадку відбувається кожному по різному, звичайно, якщо не використовується внутристанционного з'єднання, і знайти ділянку який винен в низькій швидкості не представляється можливим, тим більше, що на ТМЗК досі переважають механічні АТС, і чималу частину займають АТСДШ. Для цих АТС характерні перерви зв'язку, через швидке зношення ковзають контактів, а також порушення контактів з-за вібрації стійок, пов'язаної з встановленням з'єднання. На ЦСДО "Іскра-2" системи типу АТСДШ відсутні, тому спостерігаються значно кращу якість і більш високі швидкості.

Таким чином вплинути на комутовані мережі було неможливо і тому вся увага була приділена виділеним міжміським каналах. "Вилизування" каналів дало свої плоди, і з часом швидкості апаратури передачі даних вже рідко опускалися нижче 14400 - 9600 біт / с, але потрібно більше. Ці швидкості вже не задовольняли кінцевих користувачів, при цьому врахуйте, при передачі даних використовувався синхронний режим при якому не можна було скористатися як протоколами стиснення, так і протоколами корекції помилок. Потреби росли. З'явилася необхідність передавати одночасно дані і голос. Таким чином, ми перейшли до іншого типу передачі інформації.

Одночасна передача даних і голосу

Існує ще один напрямок в розробці протоколів передачі даних - це одночасна передачі даних і голосу, яка буває просто необхідна, наприклад, при роботі лікарів і людей інших спеціальностей, при роботі яких необхідний одночасний обмін даних і голосу. Роботи в даному напрямі велися починаючи з 60-х років. Як було сказано раніше, характеристики каналів в той час, та й техніка не дозволяли працювати апаратурі передачі даних з високими швидкостями, тому в якості речепреобразующего пристроїв використовувалися вокодари: формантний і смугової, яким було достатньо швидкості 1200 - 2400 біт / с. Передача мови йшла, або на шкоду передачі даних, тобто вона переривала останню, або спільно, тобто на кожну з передач виділялася смуга, в якій вони і велися. Мова виходила синтезована, з чого випливала погана розбірливість - нижче 90%, і погана впізнаваність. З подібною технікою автору довелося працювати, так що він знайомий з нею не з чуток. Дані системи не отримали комерційного розвитку, а використовувалися в основному для службових переговорів, або в спецапаратури.

Перші протоколи, які реалізують подібну послугу для комерційного використання, з'явилися на початку 90-х. Як приклад можу навести протокол MSP Multi-Tech System. Чим же відрізняються способи об'єднання мови і даних?

Протокол ASVD, наприклад V.61, обробляє голос, дані, та інформацію управління як роздільні об'єкти. Користувачеві, це забезпечує певний комфорт, тому що голос не цифровий.

Протокол DSVD, наприклад V.70, обробляє всю інформацію, яку він отримує як цифрову. Мовним пакетам дан пріоритет над пакетам даних, але вони передаються через ту ж саму схему як і дані. Нічого не робиться для того, щоб збільшувати швидкості передачі даних, виявивши паузу. Швидкість передачі даних збільшується тільки за рахунок використання протоколів стиснення модему.

Але подібні нововведення вимагають досить високій швидкості і якості переданих даних, що рідко забезпечувалося на практиці. Таким чином, назріла необхідність введення нового протоколу передачі даних.

поява V.34

Необхідність в високих швидкостях передачі даних змусила розробити і випустити на ринок такі протоколи: HST, ZyX, V.32terbo зі швидкостями від 16800 до 19200 біт / с. Вони розроблялися на основі протоколу V.32bis. Але і цих швидкостей стало не вистачати. Різні компанії починають розробку модему, що працює зі швидкістю 28800 біт / с - V.fast. І в 1996 році був оголошено про вихід V.34, який включав в себе різні технології запатентовані 17 компаніями. Цей протокол на відміну від попередніх, за винятком PEP і TurboPEP, використовує всю ширину аналогового каналу. Це і багато іншого дозволяє йому працювати на швидкостях до 33600 біт / с по аналоговому каналу, але робота модему на максимальній швидкості не можлива через апаратуру з ЧРК, так як відбувається вихід за межі каналу ТЧ, тому максимальна швидкість для каналу ТЧ становить 31200 біт / с, що теж не погано. Цей протокол з'явився останнім аналоговим протоколом передачі даних.

Автор вирішив дізнатися, чим відрізняється новий протокол від попередніх. Для цієї мети була створена протокол для збору статистики на каналах ТЧ, а також програма його реалізує, яка дозволила зібрати великий обсяг статистичної інформації в сукупності з протоколами вимірювань приладом TDA-3, який згадувався раніше. Для збору статистики використовувалися наступні модеми: Paradyne COMSPHERE 3920 Plus, ZyXEL 2864, ZyXEL 288S, ZyXEL 1496, ZyXEL 1496 Plus, Unicom 1414VQE, US Robotics Courier V. Everything, Discovery CM / D 2400.

Дослідження встановили, що на якість переданої інформації впливають такі характеристики каналів ТЧ - це перерви зв'язку, скачки фази, амплітуди, імпульсні перешкоди. Знання цього факту дозволило автору передбачати якість передачі даних для певної швидкості, яку стало можливим визначати за допомогою методики компанії "Аналітик-ТС". Крім того, було виявлено, що використання нового протоколу (V.34) на малих швидкостях (до 9600 біт / с) не вигідно. Його рекомендується використовувати лише на більш високих швидкостях. Таким чином, результати проведених багаторічних досліджень дозволили створити деяку методику, слідуючи якій можна було підвищити якість інформації, що передається. На рис. 1 представлена ​​реальна ситуація при якій було значно підвищено якість переданої інформації. Виявилося, що у апаратури передачі даних був завищений рівень на передачу, і його зниження до норми призвело до результатів представленим на рис. 1.

Мал. 1. Імовірність появи помилкового пакету на каналі Калінінград - Москва: 1 - 3 - прогнозована ймовірність появи помилкового пакету при довжинах 1024, 512, 256 і менше відповідно, 4 - реальна ймовірність помилкового пакету, 5 - реальна ймовірність помилкового пакету після настройки АПД

Час не стоїть на місці. На початку 1997 року з'явилися модеми, що працюють зі швидкостями до 56700 біт / с по протоколах X2 (3Com-USRobotics) і K56Flex (Lucent Technologies (AT & T), Motorola, Rockwell), а восени 1998 року був прийнятий протокол V.90 ITU, що включає в себе 11 пунктів зі стандарту K56Flex і 1 пункт з X2. Ці модеми призначені для робіт з цифровими АТС. Той, хто йде до абонента потік може передаватися зі швидкостями до 56700 біт / с, а від нього на швидкостях до 33600 біт / с, тобто по V.34. Цей протокол використовують ІКМ (імпульсно-кодова модуляція) і забезпечують взаємодію аналогових і цифрових мереж. Так як швидкості первинного каналу ЦСП (цифровий системи передачі) складають 32, 40, 64 Кбіт / с, то протокол V.90 забезпечують безперервність передачі даних.

Що ж це дало для кінцевого користувача? Перш за все це дозволило повноцінно працювати з Інтернет, адже в даній мережі більше інформації йде до користувача, а від нього лише команди управління. Але ці переваги отримало меншість, так як я вже писав вище, в Росії переважають електромеханічні АТС і аналогові канали зв'язку, так що підвищення швидкості мало позначилося на підвищенні продуктивності. Максимальна швидкість можлива на каналі ТЧ не перевищує 3100 біт / с. Це пов'язано з тим, що в реальності протокол V.34 намагається використовувати велику смугу частот, ніж дозволяє канал ТЧ. У цьому випадку на допомогу приходять протоколи стиснення і корекції помилок.

Протоколи корекції помилок і стиснення

Одночасно з розвитком протоколів передачі даних йшло і розвиток протоколів стиснення корекції помилок. Це було пов'язано з тим, що була потрібна передача великих обсягів інформації, ніж дозволяли існуючі модеми, крім того, як було сказано вище, якість каналів обіцяло бажати кращого. Тому фірми - виробники модемів розробляли для своєї апаратури передачі даних необхідні їй протоколи стиснення і корекції помилок. Деякі з них наведені в табл. 4. Безсумнівно, кращими серед них є V.42 і V.42bis, які увібрали в себе найкраще з з'явилися раніше протоколів. Майже всі представлені в табл. 4 протоколи призначені для асинхронної передачі даних, за винятком SDC, який найбільш ефективний для підвищення якості і швидкості передачі трафіку X.25, Frame Relay, SDLC, PPP.

Табл. 4. Протоколи стиснення і корекції помилок

Назва

Чий протокол,

рік прийняття

призначення

V.41

ITU, 1968, 1972

корекція помилок

V.42

ITU, 1988

корекція помилок

V.42bis

ITU, 1990.

стиснення

V.43

ITU, 1998.

корекція помилок

V.44

ITU, 2000.

стиснення

BTLZ

British Telecom

стиснення

ADC

Hayes

стиснення

ACT

Formula

стиснення

MNP1

Microcom

стиснення

MNP2

Microcom

корекція помилок

MNP3

Microcom

корекція помилок

MNP4

Microcom

корекція помилок

MNP5

Microcom

стиснення

MNP7

Microcom

стиснення

MNP9

Microcom

стиснення

MNP10

Microcom

корекція помилок

ETC

AT & T, 1993

корекція помилок

SDC

Motorola

Стиснення, корекція помилок

Стільникові мережі зв'язку

Поява стільникових мереж змусило розробляти спеціальні протоколи для них (Автору не доводилося з ними працювати, але для повноти огляду без них не обійтися.), Так як цей вид мереж відрізняється від мережі загального користування тим, що має зовсім іншу середу поширення - радіохвилі. Таким чином, системи стільникового зв'язку мають свої специфічні проблеми при передачі даних. Наприклад, відбувається руйнування даних в результаті короткочасних збоїв передачі, коли система стільникового зв'язку перемикає виклики з однієї частоти на іншу, щоб уникнути накладення з викликами на найближчих частотах або перейти на звільнився канал більш високої якості. Крім того, можливе руйнування даних, викликане загасанням стільникового сигналу, що відбувається досить часто. Тому рідко вдається працювати зі швидкостями вище 9600 біт / с. У зв'язку цим були розроблені спеціальні протоколи: MNP10, ETC, HST, ZyCELL.

Протокол ETC працює спільно з V.32bis і V.42. Він дозволяє здійснювати контроль за амплітудою сигналу, що передається, автоматично змінює швидкість з'єднання в залежності від стану каналу (зменшення відносини сигнал / шум, коливання фази), допускає перехід в режим більш ранніх стандартів, таких як V.22 зі швидкістю 1200 біт / с, якщо канал зв'язку не в змозі забезпечити навіть 4800 біт / с, забезпечує швидкий запуск, використовує менший розмір кадру, 32 байта замість 128 байт, має можливість селективного відмови, робить до 20 спроб повторно надіслати кадр, куди вкралася помилка.

Стабільність роботи протоколу MNP10 досягається за рахунок багаторазового повторення спроби встановити зв'язок, зміни розміру пакетів і навіть динамічного зміни протоколу з'єднання в залежності від якості каналу зв'язку.

ZyCELL автоматично змінює швидкість в залежності від характеристик каналу, при переході з одного осередку в іншу від 0,2 до 1,2 с не перериває зв'язок і швидко синхронізується, змінює рівень сигналу.

Але, на жаль, постає питання про реальну швидкість передачі даних через стільникову мережу. А це близько 4800 біт / с, що сьогодні недостатньо. З початку 1998 року МСЕ поставив собі за мету розробити стандарт для стільникових систем нового покоління, який отримав назву UMTS. Цей стандарт дозволить користувачам збільшити багаторазово швидкість обміну інформацією. Зокрема 144 Мбіт / с для швидко переміщаються абонентів, 384 Мбіт / с для пішоходів, 2 Мбіт / с для фіксованих терміналів.

Нові протоколи і їх можливості

8 Июня 2000 року з'явилося повідомлення про появу цілої серії нових протоколів для передачі даних по ТМЗК. Це протоколи V.92, V.44, V.59. А в листопаді вони стали офіційними. Чим же вони відрізняються від своїх попередників?

Почнемо розгляд з V.92, який дозволяє збільшити максимальну вихідну швидкість від користувача з 33,6 (V.90) до 48 Кбіт / с. Це досягається за рахунок зміни способу кодування інформації. Тепер воно здійснюється за допомогою ІКМ (імпульсно-кодова модуляція). Але її застосування змушує дотримуватися більш жорстких вимог щодо обладнання, що знаходиться на шляху проходження інформації, що передається - має бути не більше ніж одне аналого-цифрове перетворення. Що виходить від користувача інформація може передаватися зі швидкостями від 24 до 48 Кбіт / с з кроком 1,333 Кбіт / с як і в протоколі V.90. Крім того, зменшується час входження в зв'язок з 20 (V.90) до 10 с.

Другий протокол V.44 дозволяє збільшити ступінь стиснення даних, що передаються як 6: 1, тобто на 25% в порівнянні з V.42bis, який забезпечував стиснення 4: 1. Тобто продуктивність зможе збільшитися до 300 Кбіт / с. Але ця перевага не вдасться випробувати тим, хто використовує послідовний порт комп'ютера, швидкість якого обмежена і складає 115,2 Кбіт / с. В якості алгоритму стиснення використовується LZJH, розроблених US-based Hughes Network System.

І, нарешті, третій протокол V.59 вводить таку послугу, як можливість переривання передачі даних на час від 0 до 16 хвилин і відповідь входить викликом.

Введення даних протоколів, тим більше що багато фірм виробники модемів підтримали їх, дозволить користувачам більш активно працювати з аудіо і відео інформацією. Але на жаль, ті хто не міг з'єднуватися по протоколу V.90 не отримають нічого. Та й ті, хто працює з модемами через послідовний порт з максимальною швидкістю 115200 біт / с теж навряд чи зможуть насолодитися високими швидкостями.

Прогноз на майбутнє

Переваги нового протоколу безсумнівні в порівнянні з V.90, який багато хто вважає аналоговим, хоча це не так. В останніх двох протоколах V.90 і V.92 використовується ІКМ, яка застосовується при аналого-цифровому перетворенні. А це означає, що ера аналогових протоколів передачі даних закінчилася з виходом V.34. Що ж можна очікувати в майбутньому? Чи буде продовжена розробка нових модемних протоколів для ТМЗК?

Системи стільникового зв'язку і кабельної знаходяться в постійному розвитку, наприклад, перехід з аналогового обладнання на цифрове, що призведе в недалекому майбутньому до значного підвищення швидкості і якості передачі даних. А це означає, що слід очікувати протокол передачі даних у якого швидкості в обидві сторони будуть наближені до 56 Кбіт / с. Аналогічні зміни можуть торкнутися і факсимільних протоколів. Також можливий випуск модифікованого протоколу V.42 для стільникових мереж. Ну і нарешті, підвищення швидкості одночасної передачі голосу і даних, тобто модернізація протоколу V.70.

V.90 - вихід знайдено?

Як же вдалося в протоколі V.90 підняти швидкість передачі даних до 56 Kbps? Обмовимося відразу, що вдалося досягти такої швидкості передачі даних тільки в одному напрямку - від провайдера до кінцевого споживача - за рахунок використання режиму цифрової (а не аналогової!) Передачі даних. У зворотному напрямку дані "течуть" зі швидкостями, що не перевищують 33600 bps, оскільки вони передаються в звичайному аналоговому режимі з використанням протоколу V.34.

За заявою ITU-T, введення протоколу V.90 дозволило провайдерам Internet підняти обслуговування своїх клієнтів на якісно новий рівень, забезпечивши майже дворазове підвищення швидкості передачі даних до кінцевого споживача. Природно, що за це доводиться платити, причому чималу ціну. Для забезпечення такого сервісу у провайдера має бути встановлено спеціальне обладнання, що підтримує режим цифрової передачі даних. Як правило, це сервери доступу таких відомих фірм - виробників, як Ascend, Cisco, Livingston і 3Cом, питома вартість яких ще донедавна становила до тисячі доларів на один канал V.90. Правда, сьогодні в Україні вже поставляється обладнання з питомою ціною порту близько $ 400, але і це, погодьтеся, немало.

Тому, якщо ви, купуючи модем з протоколом V.90, сподіваєтеся з'єднатися зі своїм приятелем, у якого теж модем з V.90, на швидкостях до 56 Kbps, то нічого з цього не вийде! У кращому випадку ви отримаєте швидкість 28800 або 31200 bps, а з огляду на якість вітчизняних телефонних каналів зв'язку, і того нижче. Іншими словами, купивши модем з протоколом V.90, в 90% випадків ви будете з'єднуватися з такими ж модемами на швидкостях, обумовлених стандартом V.34.

Стандарт V.90 ще називають V.PCM (Pulse Coded Modulation) або стандарт з сигнал PCM (докладніше про це див. "Компьютерное Обозрение", № 5, 1998). При цьому використання даного виду модуляції чи не порушує вимог протоколу V.34 і інших морально застарілих аналогових стандартів. Таким чином, згідно з V.90 потік даних, що надходять від провайдера до кінцевого споживача, не проходить фазу аналогового кодування. Замість цього дані кодуються за методом PCM, причому імпульси передаються на різних рівнях сигналу.

Природно, що використання протоколу V.90 накладає дуже жорсткі умови на якість телефонних каналів зв'язку і самої АТС. Причому ваша АТС і АТС провайдера повинні бути цифровими. Ця вимога не є надмірним, оскільки зараз модемні пули практично всіх провідних українських провайдерів встановлені на цифрових АТС.

У цифрової телефонії частота сигналу дискретизації становить 8 kHz, а число рівнів дискретизації - 256, що відповідає восьми розрядам, тому максимальна швидкість передачі даних може становити 64 Kbps. Звідки ж узялася обмеження в 56 Кbps в протоколі V.90? Справа в тому, що зниження рівня передачі даних з 64 до 56 Кbps переслідувало дві мети. По-перше, зменшити нелінійні характеристики аналогового обладнання, яке забезпечує зв'язок з кінцевим споживачем, і по-друге, зменшити рівень шумів і перехресних перешкод між сусідніми телефонними каналами.

При використанні модемів і звичайних телефонних ліній зв'язку обмін даними ведеться на одній зі стандартних швидкостей - 2400, 4800, 7200, 9600, 12000, 14400, 16800, 19200, 21600, 24000, 26400, 28800, 31200 і 33600 bps. відзначимо, що на зазначених швидкостях дані можуть як прийматися, так і передаватися. При використанні стандарту V.90 модеми можуть приймати цифрові дані на одній з наступних швидкостей - 28000, 29333, 30666, 32000, 33333, 34666, 36000, 37333, 38666, 40000, 41333, 42666, 44000, 45333, 46666, 48000, 49333, 50666, 52000, 53333, 54666, 56000 і 57333 bps. Для задоволення частини 15 правил, прийнятих Федеральною комісією із зв'язку (FCC), що обмежують рівні електромагнітних випромінювань електричних приладів, передача цифрових даних на швидкостях вище 53 Kbps по звичайних телефонних каналах заборонена. Тому навіть при використанні протоколу V.90 і відмінного телефонного каналу швидкість передачі даних не перевищить 53 Kbps. На практиці ж модеми вкрай рідко з'єднуються на швидкостях, що перевищують 44 Kbps.

Малюнок демонструє роботу модему CТАНДАРТ V.90

При тестуванні протоколу V.90 автору статті вдалося отримати стійке з'єднання з одним з київських провайдерів Internet на швидкості 49333 bps. Правда, слід уточнити, що зв'язок здійснювалася в межах однієї цифрової АТС.

Підсумовуючи все сказане вище, можна відзначити, що V.90 майже напевно виявиться самим останнім протоколом передачі даних по аналого-цифрових телефонних лініях зв'язку. На думку самого ITU-T, подальший розвиток цього V.90 можливо тільки в рамках прийнятих стандартів. А це означає, що нічого принципово нового в цій області придумати вже не можна. Звичайно, сама реалізація протоколу V.90 буде згодом удосконалюватися, можливо, кілька зростуть середні швидкості зв'язку (більше ніж 44 Кbps), покращиться якість обробки сигналу, що дозволить підвищити стійкість з'єднання. Але кардинального стрибка швидкості без переходу на нові канали зв'язку і методи чисто цифрової передачі сигналу в доступному для огляду майбутньому вже не буде. І на закінчення деяка чисельна інформація на тему вибору модему. Купуючи новий модем, ви повинні поцікавитися, реалізований в ньому протокол V.90. Тоді, підключившись до провайдера Internet, який підтримує цей протокол, ви заощадите свої гроші, оскільки в разі погодинної оплати вона залишиться на тому ж рівні, а швидкість отримання даних зростає майже в два рази. У таблиці наведено порівняльні швидкості передачі даних для різних модемів без урахування фактора якості ліній зв'язку. На практиці ці значення можуть відрізнятися в меншу сторону на 10-20%. Приймаючи остаточне рішення, природно, необхідно враховувати, з АТС-якого типу вам належить працювати.

Модеми V.90: кінець шляху

Війна модемних стандартів закінчена. Після року гучних заяв про високу продуктивність і запеклої боротьби на ринку обидва 56-кілобітних табору (x2 і K56flex) прийшли до прийняття нового стандарту V.90. Хто ж переміг? В кінцевому рахунку - покупці модемів. Їм більше не доведеться боятися помилитися при виборі стандарту: сьогодні в більшості випадків V.90 - єдиний варіант.

Але ця перемога з гірким присмаком.Стандарт V.90 має ті ж проблеми, що і недавно ворогували протоколи. Перш за все, не чекайте, що вдасться встановлювати з'єднання дійсно зі швидкістю 56 кбіт / с. Як показали тести, протокол V.90 в порівнянні з V.34 забезпечує лише 50% -ве підвищення продуктивності. А ваші результати можуть бути ще нижче, оскільки на швидкість передачі даних впливають зашумленность лінії, мережевий трафік і інші фактори. В "до-V.90" часи швидкість, що наближається до 56 кбіт / с, досягалася лише при прийомі даних. Коли ж потрібно було відіслати інформацію з ПК, смуга стискалася до 33,6 кбіт / с або навіть менше. Крім того, не всі провайдери Internet швидко і повністю перейшли на стандарт V.90; частина їх точок доступу залишатиметься на базі протоколів x2 або K56flex.

Так кому ж має сенс купувати модем стандарту V.90? Будь-якому, хто користується модемом зі швидкістю 33,6 кбіт / с і менше, регулярно підключається до Internet і має телефонну лінію, що дозволяє передавати інформацію швидше 33,6 кбіт / с. Судячи з усього, модем стандарту V.90 буде останнім аналоговим модемом. "Теоретична межа становить 64 кбіт / с, - пояснює аналітик компанії Dataquest Лайза Пелгрім. - Великого сенсу в переході від 56 до 64 кбіт / с немає, оскільки необхідні для науково-дослідних робіт гроші виробник може витратити на що-небудь інше". Свої власні недоліки мають і більш швидкі цифрові протоколи. Так, ISDN відрізняється дорожнечею установки і використання, а DSL і кабельні модеми вимагають модернізації обладнання. У разі, коли вам потрібно недороге і широкодоступними нині рішення, найкращим варіантом буде V.90, особливо тому, що ціни на модеми сьогодні низькі як ніколи раніше.

Однак V.90 підійде не всім. Якщо ваше робоче місце або будинок розташовані далі 5,5 км від телефонного вузла, є ймовірність, що максимально ви зможете досягти не більше 33,6 кбіт / с. Якщо ваша телефонна лінія сильно зашумлена (необов'язково звуковими шумами) і модему стандарту V.34 рідко вдавалося з'єднуватися зі швидкістю понад 21,6 кбіт / с, труднощі можуть виникнути і при з'єднанні на швидкостях V.90. Додаткові неприємності може викликати перевантажена телефонна лінія; чотири і більше підключених до однієї лінії пристроїв здатні перешкоджати з'єднанню зі швидкістю 56 кбіт / с. Якщо ви вже користуєтеся модемом з протоколом x2 або K56flex, то, ймовірно, піклуватися про модернізацію не варто: при переході на V.90 навряд чи можна отримати будь-яку підвищення продуктивності.

Який би модем ви не вибрали, можна з упевненістю стверджувати, що заплатите ви за нього менше, ніж коли-небудь раніше. Для початку скажемо, що середня ціна розглянутих в даному огляді пристроїв менше 100 дол. Рік тому середня ціна п'яти кращих внутрішніх модемів перебувала на позначці 155 дол. А найдешевший протестований модем - NetPacer Pro фірми Maxtech - варто зараз всього 45 дол.

Вся справа в швидкості

Швидкість модему, зазначена на пакувальній коробці (зазвичай це 33,6 або 56 кбіт / с), не завжди відповідає тому, що ви отримаєте. Реально на неї впливають чотири фактори.

По-перше, "прошита" в модемі матзабезпечення і драйвери. Компанії, що виробляють модеми, іноді оновлюють код контролера (власну операційну систему модему), після чого користувачі можуть модернізувати свої пристрої. Часто оновлюються і драйвери - програмні інструкції, що використовуються комп'ютером для спілкування з модемом. Як правило, чим новіше код контролера і драйвери, тим вища продуктивність.

По-друге, модеми, які мають власну мікросхему контролера, забезпечують зазвичай більш високу продуктивність, оскільки їм для роботи не потрібно центральний процесор ПК.

По-третє, швидкість залежить від застосованого в модемі набору мікросхем. Стандарт V.90 покликаний усунути відмінності між x2 і K56flex, однак деяка різниця залишається. Якщо набір мікросхем модему V.90 спочатку призначався для протоколу x2 (як, наприклад, набір від USR / TI), він зазвичай працює швидше при з'єднанні з модемом провайдера, також розрахованого на x2. Те ж саме відноситься і до модемів, що почав своє життя як пристрої K56flex; зазвичай вони виконані на базі набору мікросхем Rockwell. Тести показали, що при з'єднанні моделей x2 з x2 і K56flex з K56flex продуктивність підвищується до 23%. Цей результат недивний, так як V.90 є сумішшю протоколів x2 і K56flex. Постачальники модемів не стали створювати для нового стандарту абсолютно нову технологію, а просто модернізували наявну.

Нарешті, по-четверте, безпосередній вплив на продуктивність надає надійність з'єднання. Наприклад, модем, який встановлює зв'язок з провайдером в 90% випадків, може випередити більш швидке пристрій, у якого вдалими виявляються лише 80% спроб з'єднання, оскільки він економить час на очікуванні та повторному наборі номера.

При виборі варто також звернути увагу на репутацію компанії-постачальника. Прокотилася за кілька останніх років хвиля закриттів і злиттів фірм довела, що навіть найвідоміші виробники не застраховані від гострої конкуренції на модемном ринку.

У пошуках швидкості

Купівля у добре відомій компанії ще не гарантує того, що ви отримаєте найбільш продуктивний модем.

Як показали тести, модеми, які не мають контролерів (т. Е. Все вироби для шини PCI і модем компанії IBM), забезпечували помітно нижчий відсоток вдалих з'єднань, ніж модеми, оснащені своїми власними мікросхемами контролерів (всі моделі для шини ISA за винятком вироби IBM). На це є принаймні дві причини. Модеми без контролерів залежать від центрального процесора ПК, якому доводиться виконувати набагато більше функцій, включаючи управління з'єднанням, чутливим до часових параметрів. Якщо ЦП навіть на мить відвернеться, скажімо, коли ви вирішили завантажити таблицю Excel, - з'єднання може бути втрачено. Крім того, оскільки PCI-модеми ще дуже нові і у них гірше відпрацьований код контролера, іноді виникають складності з з'єднанням. Дійсно, PCI-плати на деяких завданнях більш продуктивні, особливо при пересиланні і прийомі добре стискаються даних, наприклад графічних і текстових файлів. Однак зупинивши свій вибір на одному з цих нових модемів без контролерів, ви йдете на певний ризик підвищення збоїв при з'єднанні, тому при покупці переконайтеся, що в разі невдачі вам гарантують повернення грошей.

Як правило, модеми працюють найкраще при з'єднанні з провайдером тоді, коли його модем заснований на тому ж наборі мікросхем. Наприклад, модеми на базі мікросхем Rockwell функціонували кілька краще з "провайдерським" модемом Ascend, також виконаним на кристалі Rockwell. Втім, більшість пересічних користувачів навряд чи помітять різницю в швидкості, зафіксовану н ами при з'єднаннях виробів на мікросхемах одного виробника, і крім того, ви все одно не зможете визначити, чи встановлений у вашого провайдера саме той модем, який вам потрібен. На загальну продуктивність може вплинути і версія прошитого в модемі матобеспеченія. Оскільки виробники часто оновлюють ПЗ для прошивки, продуктивність модему з часом може змінюватися.

модернізація

Більшість нових модемів модернізуються програмно. Таким чином, ви зможете скористатися майбутніми версіями протоколу V.90, в яких можуть бути виправлені знайдені помилки і навіть додані деякі функції. Найчастіше фірми постачають свої вироби інструкціями про те, як їх модернізувати або де знайти необхідні кошти на Web-сайті постачальника.

У вас V.90 є, а у провайдера. Немає сенсу влаштовувати вечірку, якщо на неї ніхто не прийде. Подібна аналогія може бути застосована в разі, коли ви купуєте модем з протоколом V.90, а ваш провайдер послуг Internet не підтримує цей стандарт. Ми поговорили з представниками найбільших провайдерів США: більшість з них заявили про плани повної підтримки V.90 в першому кварталі 1999 р Втім, в інших географічних областях впровадження V.90 може бути не таким стрімким.

Отже, ви можете з'єднатися з протоколу V.90 при невеликому трафіку, а якщо він більш напружений, то по x2, K56flex або навіть V.34.

Теоретично слід купувати модем, виконаний на базі тієї ж мікросхеми, яка використовується в модемах провайдера. На жаль, зробити це не так просто. Перш за все, складно отримати необхідну інформацію у самого провайдера. І навіть якщо вам вдасться знайти потрібних технічних фахівців, вони не завжди зможуть дати вам конкретну відповідь. Провайдер може використовувати мережу стороннього постачальника до тих пір, поки число користувачів в місті не досягне критичної маси, і тільки тоді перейти на свою власну систему, що здатне спричинити за собою зміну серверних модемів. Крім того, в одному регіоні провайдер може використовувати модеми одного типу, а в іншому - іншого. Нарешті, якщо ви навіть і з'ясуйте марку серверного модему, провайдеру ніщо не заважає замінити його вже після того, як ви придбаєте відповідний йому. З огляду на сказане вище, має сенс віддати перевагу модем, добре працює з протоколами x2 і K56flex.

Втім, незважаючи на всі труднощі і несумісності, провайдери впроваджують протокол V.90 вельми енергійно.

Поневіряння з модернізацією

У вас є модем стандарту x2 або K56flex, і ви готові модернізувати його до V.90. Які ж будуть ваші дії? Основна маса виробників модемів x2 і K56flex пропонують своїм клієнтам безкоштовні оновлення флеш-ПЗУ. Для їх отримання потрібно відвідати Web-вузол фірми-постачальника модему або звернутися в службу технічної підтримки. У більшості випадків ви можете переписати з Web-вузла файл, який зробить ваш модем таким же функціональним, як і новий виріб стандарту V.90

...........