История развития протоколов передачи данных (стр. 2 из 4)

Это были проблемы междугородних выделенных каналов, а вот дела с коммутируемой сетью обстояли значительно хуже. Установление соединения в этом случае происходит каждом по разному, конечно, если не используется внутристанционное соединение, и найти участок который виновен в низкой скорости не представляется возможным, тем более, что на ТфОП до сих пор преобладают механические АТС, и немалую часть занимают АТСДШ. Для этих АТС характерны перерывы связи, из-за быстрого износа скользящих контактов, а также нарушение контактов из-за вибрации стоек, связанной с установлением соединения. На ЦСДО “Искра-2” системы типа АТСДШ отсутствуют, поэтому наблюдаются значительно лучшее качество и более высокие скорости.

Таким образом повлиять на коммутируемые сети было не возможно и поэтому все внимание было уделено выделенным междугородним каналам. “Вылизывание” каналов дало свои плоды, и со временем скорости аппаратуры передачи данных уже редко опускались ниже 14400 – 9600 бит/с, но требовалось большее. Эти скорости уже не удовлетворяли конечных пользователей, при этом учтите, при передаче данных использовался синхронный режим при котором нельзя было воспользоваться как протоколами сжатия, так и протоколами коррекции ошибок. Потребности росли. Появилась необходимость передавать одновременно данные и голос. Таким образом, мы перешли к другому типу передачи информации.

Одновременная передача данных и голоса

Существует еще одно направление в разработке протоколов передачи данных - это одновременная передачи данных и голоса, которая бывает просто необходима, например, при работе врачей и людей других специальностей, при работе которых необходим одновременный обмен данных и голоса. Работы в данном направлении велись начиная с 60-х годов. Как было сказано раньше, характеристики каналов в то время, да и техника не позволяли работать аппаратуре передачи данных с высокими скоростями, поэтому в качестве речепреобразующих устройств использовались вокодары: формантный и полосовой, которым было достаточно скорости 1200 – 2400 бит/с. Передача речи шла, либо в ущерб передачи данным, то есть она прерывала последнюю, либо совместно, то есть на каждую из передач выделялась полоса, в которой они и велись. Речь получалась синтезированная, из чего следовала плохая разборчивость – ниже 90 %, и плохая узнаваемость. С подобной техникой автору пришлось работать, так что он знаком с ней не понаслышке. Данные системы не получили коммерческого развития, а использовались в основном для служебных переговоров, либо в спецаппаратуре.

Первые протоколы, реализующие подобную услугу для коммерческого использования, появились в начале 90-х. В качестве примера могу привести протокол MSP Multi-Tech System. Чем же отличаются способы объединения речи и данных?

Протокол ASVD, например V.61, обрабатывает голос, данные, и информацию управления как раздельные объекты. Пользователю, это обеспечивает некоторый комфорт, потому что голос не цифровой.

Протокол DSVD, например V.70, обрабатывает всю информацию, которую он получает как цифровую. Речевым пакетам дан приоритет над пакетам данных, но они передаются через ту же самую схему как и данные. Ничего не делается для того, чтобы увеличивать скорости передачи данных, обнаружив паузу. Скорость передачи данных увеличивается только за счет использования протоколов сжатия модема.

Но подобные нововведения требуют достаточно высокой скорости и качества передаваемых данных, что редко обеспечивалось на практике. Таким образом, назрела необходимость введения нового протокола передачи данных.

Появление V.34

Необходимость в высоких скоростях передачи данных заставила разработать и выпустить на рынок следующие протоколы: HST, ZyX, V.32terbo со скоростями от 16800 до 19200 бит/с. Они разрабатывались на основе протокола V.32bis. Но и этих скоростей стало не хватать. Различные компании начинают разработку модема, работающего со скоростью 28800 бит/с - V.fast. И в 1996 году был объявлено о выходе V.34, который включал в себя различные технологии запатентованные 17 компаниями. Этот протокол в отличии от предшествующих, за исключением PEP и TurboPEP, использует всю ширину аналогового канала. Это и многое другое позволяет ему работать на скоростях до 33600 бит/с по аналоговому каналу, но работа модема на максимальной скорости не возможна через аппаратуру с ЧРК, так как происходит выход за пределы канала ТЧ, поэтому максимальная скорость для канала ТЧ составляет 31200 бит/с, что тоже не плохо. Этот протокол явился последним аналоговым протоколом передачи данных.

Автор решил узнать, чем отличается новый протокол от предыдущих. Для этой цели была создан протокол для сбора статистики на каналах ТЧ, а также программа его реализующая, которая позволила собрать большой объем статистической информации в совокупе с протоколами измерений прибором TDA-3, который упоминался ранее. Для сбора статистики использовались следующие модемы: Paradyne COMSPHERE 3920 Plus, ZyXEL 2864, ZyXEL 288S, ZyXEL 1496, ZyXEL 1496 Plus, Unicom 1414VQE, US Robotics Courier V. Everything, Discovery CM/D 2400.

Исследования установили, что на качество передаваемой информации влияют следующие характеристики каналов ТЧ – это перерывы связи, скачки фазы, амплитуды, импульсные помехи. Знание этого позволило автору предсказывать качество передачи данных для определенной скорости, которую стало возможным определять при помощи методики компании “Аналитик-ТС”. Кроме того, было выявлено, что использование нового протокола (V.34) на малых скоростях (до 9600 бит/с) не выгодно. Его рекомендуется использовать лишь на более высоких скоростях. Таким образом, результаты проведенных многолетних исследований позволили создать некоторую методику, следуя которой можно было повысить качество передаваемой информации. На рис. 1 представлена реальная ситуация при которой было значительно повышено качество передаваемой информации. Оказалось, что у аппаратуры передачи данных был завышен уровень на передачу, и его снижение до нормы привело к результатам представленным на рис. 1.

Рис. 1. Вероятность появления ошибочного пакета на канале Калининград - Москва: 1 - 3 - прогнозируемая вероятность появления ошибочного пакета при длинах 1024, 512, 256 и менее соответственно, 4 - реальная вероятность ошибочного пакета, 5 - реальная вероятность ошибочного пакета после настройки АПД

Время не стоит на месте. В начале 1997 года появились модемы, работающие со скоростями до 56700 бит/с по протоколам X2 (3Com-USRobotics) и K56Flex (Lucent Technologies (AT&T), Motorola, Rockwell), а осенью 1998 года был принят протокол V.90 ITU, включающий в себя 11 пунктов из стандарта K56Flex и 1 пункт из X2. Эти модемы предназначены для работ с цифровыми АТС. Идущий к абоненту поток может передаваться со скоростями до 56700 бит/с, а от него на скоростях до 33600 бит/с, то есть по V.34. Этот протокол используют ИКМ (импульсно-кодовая модуляция) и обеспечивают взаимодействие аналоговых и цифровых сетей. Так как скорости первичного канала ЦСП (цифровой системы передачи) составляют 32, 40, 64 Кбит/с, то протокол V.90 обеспечивают непрерывность передачи данных.

Что же это дало для конечного пользователя? Прежде всего это позволило полноценно работать с Интернет, ведь в данной сети больше информации идет к пользователю, а от него лишь команды управления. Но эти преимущества получило меньшинство, так как я уже писал выше, в России преобладают электромеханические АТС и аналоговые каналы связи, так что повышение скорости мало сказалось на повышении производительности. Максимальная скорость возможная на канале ТЧ не превышает 3100 бит/с. Это связано с тем, что в реальности протокол V.34 пытается использовать большую полосу частот, чем позволяет канал ТЧ. В этом случае на помощь приходят протоколы сжатия и коррекции ошибок.

Протоколы коррекции ошибок и сжатия

Одновременно с развитием протоколов передачи данных шло и развитие протоколов сжатия коррекции ошибок. Это было связано с тем, что требовалась передача больших объемов информации, чем позволяли существующие модемы, кроме того, как было сказано выше, качество каналов обещало желать лучшего. Поэтому фирмы - производители модемов разрабатывали для своей аппаратуры передачи данных необходимые ей протоколы сжатия и коррекции ошибок. Некоторые из них приведены в табл. 4. Несомненно, лучшими среди них являются V.42 и V.42bis, которые вобрали в себя лучшее из появившихся ранее протоколов. Почти все представленные в табл. 4 протоколы предназначены для асинхронной передачи данных, за исключением SDC, который наиболее эффективен для повышения качества и скорости передачи трафика X.25, Frame Relay, SDLC, PPP.

Табл. 4. Протоколы сжатия и коррекции ошибок

Название	Чей протокол,год принятия	Назначение
V.41	ITU, 1968, 1972	Коррекция ошибок
V.42	ITU, 1988	Коррекция ошибок
V.42bis	ITU, 1990	Сжатие
V.43	ITU, 1998	Коррекция ошибок
V.44	ITU, 2000	Сжатие
BTLZ	British Telecom	Сжатие
ADC	Hayes	Сжатия
ACT	Formula	Сжатие
MNP1	Microcom	Сжатие
MNP2	Microcom	Коррекция ошибок
MNP3	Microcom	Коррекция ошибок
MNP4	Microcom	Коррекция ошибок
MNP5	Microcom	Сжатие
MNP7	Microcom	Сжатие
MNP9	Microcom	Сжатие
MNP10	Microcom	Коррекция ошибок
ETC	AT&T, 1993	Коррекция ошибок
SDC	Motorola	Сжатие, коррекция ошибок

Сотовые сети связи

Появление сотовых сетей заставило разрабатывать специальные протоколы для них (Автору не приходилось с ними работать, но для полноты обзора без них не обойтись.), так как этот вид сетей отличается от сети общего пользования тем, что имеет совершенно другую среду распространения - радиоволны. Таким образом, системы сотовой связи имеют свои специфические проблемы при передаче данных. Например, происходит разрушение данных в результате кратковременных сбоев передачи, когда система сотовой связи переключает вызовы с одной частоты на другую, чтобы избежать наложения с вызовами на ближайших частотах или перейти на освободившийся канал более высокого качества. Кроме того, возможно разрушение данных, вызванное затуханием сотового сигнала, что происходит довольно часто. Поэтому редко удается работать со скоростями выше 9600 бит/с. В связи этим были разработаны специальные протоколы: MNP10, ETC, HST, ZyCELL.