Основная | О фирме  | Новости  | Продукция |  Продажа  | Поддержка  | Разное |

Как работает V.90 ?

Вступление

    Сравнительно недавно скорость модемов непрерывно росла. И вот когда была достигнута скорость 33,6 Кбит/с, все без исключения производители модемов были непреклонны. "Все, достигнут предел - говорили ведущие специалисты, - при том соотношении сигнал/шум, который существует сейчас в телефонных линиях, более высокая скорость передачи информации теоретически невозможна".
    Прошло некоторое время. Все свыклись с мыслью о том, что обмениваться информацией со скоростями свыше 33,6 Кбит/с простому смертному не придется. И вдруг некоторые компании сделали модем, теоретически поддерживающий скорости до 56 Кбит/с. Конечно, они не победили законы физики, но все-таки то, что им удалось добиться скорости, близкой к 56 Кбит/с, на обычной телефонной линии смело можно назвать крупной победой человеческого разума.
    V.34 модемы оптимизированы для полного аналогового соединения. Несмотря на то, что в некоторых случаях между телефонными станциями проложено цифровое соединение, V.34 модемы работают с телефонной сетью так, как будто она была полностью аналоговой. Модемы на V.34 очень надежны и хороши, но они не могут извлечь максимум скорости из увеличенной полосы пропускания, ставшей возможной, когда один из концов соединения - цифровой.
    Технология передачи информации на скорости 56 Кбит/с несколько отличается от технологии, применяемой в модемах со скоростями 33,6 Кбит/с и ниже. При традиционном способе передачи информация, представленная в компьютере в цифровом виде, с помощью модема преобразуется в аналоговый сигнал, который проходит через аналоговую телефонную линию на телефонную станцию. На телефонной станции аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму и передается по оптоволоконному каналу в уплотненном виде на другую станцию. На другой станции он разжимается и вновь преобразуется в аналоговую форму. Затем он по аналоговой линии абонента передается к другому модему. Другой модем преобразует полученный сигнал в цифровую форму и полученную информацию передает в компьютер. В итоге получается, что данные на пути к месту назначения проходят два цифро-аналоговых и два аналогово-цифровых преобразования.

Технология передачи информации на V.34

Шум, возникающий при оцифровке аналогового сигнала

    Аналоговая информация (звук) должна быть преобразована в цифровую форму для того, чтобы быть переданной через цифровые каналы городской телефонной сети. Входящий аналоговый поток сэмплируется с частотой 8000 раз в секунду и каждый раз амплитуда сигнала записывается как PCM код. Поскольку звук непрерывен, а бинарная информация дискретна, цифровой поток, отправленный через городскую телефонную сеть, восстанавливается на другом конце приблизительно в виде исходных звуковых волн. Разница между оригинальным и восстановленным звуком называется шумом квантования и ограничивает скорость модема.
    Шум квантования ограничивает скорость передающего канала примерно до 35kbps. Но шум квантования приводит к деградации только аналогово-цифровых соединений и не сказывается на цифро-аналоговых. Это и есть ключ к V.90: если не будет аналогово-цифровых преобразований между сервером V.90 и городской телефонной сетью, то отправленный цифровой сигнал в целости и сохранности дойдет до модема на стороне клиента, без каких-либо потерь.
    Внутри модемов преобразование из аналогового сигнала в цифровой происходит практически без появления шумов, так как в модемах применяются АЦП с большей разрядностью, чем на телефонной станции, и значения младших "шумящих" битов просто отбрасываются. При достижении определенного порога (называемого порогом Шеннона) соотношение сигнал/шум становится слишком низким для качественной передачи данных.

Передача информации по технологии 56К

    Так как большинство каналов, связывающих телефонные станции, выполнены цифровыми оптоволоконными линиями уплотнения, то для того чтобы уменьшить количество шума, линию от провайдера Internet до телефонной станции стали делать цифровой. Благодаря этому, сигнал от провайдера до телефонной станции пользователя стал весь путь проходить в цифровом виде, то есть удалось избавиться от АЦП на телефонной станции провайдера. Это позволило значительно повысить соотношение сигнал/шум, так как удалось избежать "шумящего" аналогово-цифрового преобразования телефонной станции. Описанный принцип и явился ключом к разработки технологии 56 Кбит/c.
    Следует заметить, что в обратном направлении сигнал по-прежнему проходит АЦП (на станции пользователя), и достижение столь высокой скорости в этом направлении невозможно. То есть канал связи получился несимметричным: 56 Кбит/с от провайдера Internet к пользователю и 33,6 Кбит/с в обратном направлении.

Технология передачи информации на V.34

    Теоретическая скорость связи при данном подходе могла бы достигать 64 Кбит/с, но пришлось пожертвовать одним информационным битом. Такая необходимость возникла по нескольким причинам. Во-первых, в системах уплотнения "старого" типа (для нас они новые) использовались 8-битные АЦП/ЦАП, что при передаче сигнал, кодированного 256 уровнями (8 бит), приводило к появлению шума в последнем бите. Впоследствии стала производится аппаратура уплотнения, в которой применяли АЦП/ЦАП большей разрядности, но использовали только 8 старших бит. Это позволило избежать появления шума в младшем бите, но кое-где осталась аппаратура старого образца, поэтому надеяться на исчезновение шума не приходилось. Во-вторых, из-за того, что при разговоре по телефонной линии сигнал значительно меняет амплитуду (можно говорить шепотом, а можно кричать), для корректной передачи тихих звуков на входе аппаратуры уплотнения применяют нелинейное преобразование, а на выходе - обратное ему. Это вызвало дополнительное возникновение шумов из-за неточности преобразований.
    В результате этих и других менее значимых причин было принято решение - не использовать младший бит для передачи данных. Из-за этого теоретически возможная скорость соединения снизилась до 56 Кбит/с. На самом деле и эта скорость практически не может быть достигнута, так как при работе на скорости 56 Кбит/с пиковая мощность сигнала от модема провайдера превышает стандарты для телефонных линий. Модемы с таким превышением не могут быть допущены к использованию. Из-за снижения пиковой мощности сигнала до допустимых пределов максимальная скорость соединения снизилась до 53 Кбит/с. Так что по поводу высоких скоростей при работе в Internet не следует обольщаться, увеличение производительности по отношению к модемам 33,6 Кбит/с, конечно, будет заметно, но не настолько, на сколько хотелось бы.

Протокол V.90

    Исходя из описанного принципа, несколько компаний разработало технологию, с помощью которой можно достичь более высокой скорости передачи информации. Различными фирмами было разработано два, несовместимых друг с другом протокола для связи на скоростях до 56 Кбит/с. первый протокол был разработан компаниями Rockwell и Lucent и получил название K56flex. Через некоторое время компания U. S. Robotics разработала свой собственный протокол скоростной связи и назвала его x2 (умножить на 2, но большинство читает как "икс два"). К этому времени ITU (International Telecommunication Union) - организация, ответственная за установку стандартов в области телекоммуникаций, приняла рекомендацию V.90. Этот протокол стал единым стандартом для всех производителей и включает в себя лучшие технические решения из обоих конкурирующих протоколов. Эта технология также может лучше использовать схемы сжатия такие, как V.42 bis, для дальнейшего увеличения скоростных данных.
    Все модемы V.90 совместимы со стандартом ITU V.34, поэтому если пользователь соединяется с провайдером, который не поддерживает данный стандарт, то связь будет установлена по стандарту V.34, т.е. со скорость до 33,6 Кбит/с. Во время установки связи модемы, поддерживающие протокол V.90, испытывают линию на предмет наличия аналого-цифрового преобразования по пути между сервером и клиентом. Если соединение по протоколу V.90 установлено, задача модема-клиента восстановить 8000 PCM кодов в секунду и обработать их. Рассмотрим теперь необходимые условия для подключения к Internet с помощью протокола V.90.

  • Наличие модема, поддерживающего протокол V.90. Такой модем приобрести не проблема. К настоящему времени такие модемы производятся многими известными фирмами, такими как U. S. Robotics, ZyXEL, Rockwell, Motorola.

  • Провайдер, который поддерживает протокол V.90. Количество таких провайдеров непрерывно растет. Один конец V.90 соединения должен оканчиваться на цифровом канале, что означает линии E1, ISDN PRI (по линиям Т1 или Е1) или ISDN BRI.
    В конфигурации trunk-side, данные от пользователя однажды претерпев преобразование остаются цифровыми вплоть до достижения цифрового модема через E1, PRI или BRI.

  • Подходящий телефонный канал. К сожалению, протокол V.90 может работать далеко не на любом телефонном канале.

    Для того, чтобы работать со скоростью 56 Кбит/с, необходимо, чтобы на пути прохождения сигнала между провайдером Internet и пользователем сигнал преобразовывался из аналогового в цифровой только один раз. Это условие применимо только в том случае, если между вашей телефонной станцией (даже если она координатная) и телефонной станцией провайдера (она всегда электронная), применено цифровое уплотнение с применением оптоволоконного кабеля. В противном случае получать информацию со скоростью более 33,6 Кбит/с вы не сможете.