Модемы и коммуникационные протоколы (стр. 4 из 5)

На сегодняшний день K56flex практически полностью вытеснен протоколом x2 с рынка коммуникационного оборудования. По сути, K56flex и х2 – близнецы-братья, просто за х2 стоит более крупный производитель – US Robotics, точнее – корпорация 3Com.

Технология х2, разработанная USRobotics позволяет модемам принимать данные со скоростью до 56Kbps на обычных коммутируемых линиях. х2 преодолевает теоретический порог, наложенный на стандартные аналоговые модемы, задействуя цифровые соединения, которые в подавляющем большинстве используются Интернет-провайдерами вплоть до аналоговой части обычных линий.

Обычно, единственным аналоговым соединением в телефонной сети является телефонный кабель от абонента до АТС. За последние несколько месяцев телефонные компании начали процесс замены частей изначально аналоговых соединений цифровыми. Однако самым отстающим звеном в этом деле остается тот кабель, который соединяет вас и вашу АТС.

х2 не требует никаких изменений в телефонных сетях, которые сейчас используются. Все, что необходимо для изменения качественного уровня пула модемов провайдера – программный апгрейд. USRobotics назвал модемы, имеющие прямое цифровое соединение с аналоговыми линиями х2-серверными модемами. Аналогично, преобразование аналогового модема Courier V.Everything в х2-клиет модем также просто, как установка новой программы.

Почему V.34 не оказался последним достижением в передаче данных?

Модемы V.34 оптимизированы для работы на полностью аналоговых линиях. Hо сегодня имеет смысл принять во внимание тот факт, что сервисные провайдеры обладают цифровыми каналами вплоть до обычной телефонной линии.

V.34-модемы оптимизированы для соединений типа аналог-аналог

Hесмотря на то, что большая часть сети цифровая, модемы, работающие на протоколе V.34 используют ее как полностью аналоговую. V.34-модемы очень мощны, но тем не менее, они не могут получить максимум выигрыша от расширенной полосы пропускания, открывающейся, если на одном из концов цифровая линия. Эти модемы были разработаны, исходя из предположения, что
оба конца линии испытывают резкое ухудшение связи из-за помех АЦП.

Рисунок 1 Соединение V34

Аналоговая информация должна быть преобразована в цифровую, чтобы быть посланной по телефонной сети. Исходный аналоговый сигнал изменяется 8000 раз в секунду, и каждый раз его амплитуда записывается в виде PCM-кода. Система, производящая преобразование (модуляцию) использует 256-дискретный 8-битный PCM код.

В связи с тем, что аналоговый сигнал непрерывен, а цифровая информация дискретна, данные, посылаемые по линии приблизительно соответствует оригинальному сигналу. Разница между исходным сигналом и восстановленным демодулированным сигналом называется модуляционными помехами, которые и ограничивают скоростные качества модемов.

Вышеописанные помехи ограничивают скорость передачи данных приблизительно до 35Kbps. Однако они [помехи] влияют только на преобразование аналог-цифра, но не на цифра-аналог. Это и является основой технологии х2: Если между х2-сервер-модемом и коммутируемой линией нет преобразования аналог-цифра, и если модулятор использует 255-дискретное преобразование сигнала, то тогда исходная цифровая информация в точности достигает клиента.

Отношение Сигнал-Шум

Даже при самых благополучных обстоятельствах, когда сигнал претерпевает аналого-цифровое преобразование, отношение составляет 38-39 dB ("нижний шумовой порог"), которое и ограничивает скорости на V.34 до 33.6 Kbps.

Итак:

1. Сервер подключается по цифровому каналу к кабелю телефонной компании.

2. Сигналы сервера заставляют использовать только 256 PCM модуляционного шума, код. Иными словами, нет появляющегося при конвертации аналоговых сигналов к кодам. дискретным PCM

3. Эти PCM коды преобразуются в соответствующий дискретный аналоговый сигнал и отсылается клиенту по тем же коммутируемым аналоговым линиям. Hет никаких потерь информации (см.график "Соединение х2".)

4. Клиент принимает сигнал и восстанавливает исходные PCM коды из аналогового сигнала.

Каналы: туда и сюда. Ассиметричные х2 соединения используют одну часть двунаправленного канала (туда и сюда). Клиентский х2 модем способен принимать данные с большей скоростью по одной части канала по той причине, что часть информации не теряется при цифра-аналог преобразованиях. Однако при посылке данных клиентским модемом по второй части канала (туда), сигнал претерпевает преобразование аналог-цифра, что и ограничивает возможность использования х2 и навязывает V.34.

Подробнее о кодировании

Как уже было рассказано, данные, посланные с х2-сервер модема передаются по телефонной линии в двоичной форме. Hо чтобы удовлетворить условиям пункта 2 (см.выше), х2-сервер модем передает данные (восемь битов в секунду) к ЦАП (цифро-аналоговому преобразователю) с той же частотой,на которой работает телефонная линия (8000 герц). Это означает, что частота модема должна совпадать с частотой линии.

Рисунок 2 Соединение x2

Во время установления связи, х2 модемы испытывают линию на использование аналог-цифровых преобразователей в сторону клиента. При обнаружении подобных конвертаций, модемы соединятся просто на V.34. Клиентский модем также пытается установить связь на V.34 при невозможности серверного модема использования х2.

Задача х2-клиентского модема – распознать в сигнале PCM-коды с частотой 8000 герц. Если это удается, тогда скорость в сторону клиента будет около 64 килобит/с (8000*8 бит в коде). В то же время, некоторые проблемы все таки возникают, что немного сокращает скорость.

Во-первых, несмотря на то, что модуляторный шум удален, другой, намного меньший шум возникает при работе цифра-аналогового преобразователя и местной АТС. Этот шум возникает в связи с различными нелинейными искажениями и посторонними шумами от других соединений.

Во-вторых, телефонные ЦАПы - не линейные преобразователи, а используют несколько иной закон конвертации (µU Law - в США, А Law - в других странах).

В результате, PCM коды представляющие собой слабые сигналы получаются на выходе ЦАПа слабыми сигналами, тогда как большие сигналы-коды получаются большими после выхода (Т.е. скачкообразно изменяющийся сигнал вместо линейного, постепенно меняющегося - прим. перевода).

Эти две проблемы исключают возможность использованию всех 256 дискретных кодов, так как соответствующий выходной после ЦАПа сигнал (слабый) слишком тесно зажат в границах пропускной способности локальной АТСи не может абсолютно корректно анализировать данные. (Замечание: каждый PCM-код соотносится с выходным после ЦАПа сигналом). Таким образом, х2 кодировщик использует различные уровни 256-кодов, что делает ЦАП более чувствительным к помехам. Hапример, 128 уровней используется для передачи данных со скоростью 56 кбит/с, 92 - 52 кбит/с и так далее. Использование еще более меньшего числа уровней деет большую надежность, но и снижает скорость.

Требования х2

х2 требует выполнения следующих условий:

1. Цифровой канал в одном конце. Один конец соединения должен оканчиваться на магистральную цифровую линию, например, T1, ISDN PRI или ISDN BRI.

Локальные линии T1 не будут давать нужных результатов, так как на них будут иметь место дополнительные преобразования аналог-цифра и цифра-аналог. В магистральных каналах сигнал преобразовывается лишь однажды, а после этого свободно достигает по каналам Т1, PRI или BRI серверного х2-модема.

2. х2 должен поддерживаться модемами на обоих концах соединения: у клиента и на сервере провайдера. Предполагается, что клиентским модемом станет USRobotics Sportster, Courier TM или Megahertzo, а у провайдера USRobotics MP I-Modem, NetServer I-Modem, Courier I-Modem или Total
Control Enterprise NetWork Hub.

3. Может быть только одно преобразование аналог-цифра на пути от клиентского модема до сервера. Если используется линия Т1, то это должна быть магистральная линия, а не локальная. Применяя локальное соединение Т1, местные телефонные компании используют обычно еще ряд дополнительных преобразований.

Только USRobotics может обеспечить технологию х2

Оборудование USRobotics, такое как например Total Control Enerprise Network Hub, уже сейчас позволяет обрабатывать цифровые сигналы с цифровых линий. Серверное оборудование может быть модернизировано до х2 программным путем. Другие компании, не производящие цифровых моделей модемов, должны будут затратить большое количество финансов и времени на
разработку собственных изделий.

Модемы USRobotics поставляемые сейчас позволяют модернизировать их до технологии х2.

Глоссарий

Basic Rate InterFace (BRI)

Линия ISDN, дающая возможность использования двух 64-килобитных В-каналов и одного 16-битного D-канала на одной двупроводной телефонной линии. В-каналы переносят данные или голосовую информацию, а D-канал управляющие сигналы для передачи данных.

Цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor – DSP)

Процессор, оптимизированный для работы со сложными математическими операциями, происходящими при обработке цифровых сигналов. Дискретный процессор может быть перепрограммирован. Процессор же интегрированный в чипсет обычно несет в себе микросхему ROM и как следствие не может быть перепрограммирован.

Е1

Четырех проводная цифровая линия, магистраль, которая переносит данные со скоростями до 2 мегабит/с.