Модемы различных фирм-производителей

    Наиболее  дешевыми оказываются услуги телефонных сетей, так как их коммутаторы оплачиваются большим количеством абонентов, пользующихся телефонными услугами, а не только абонентами, которые объединяют свои локальные сети. Телефонные сети делятся на аналоговые и цифровые в зависимости от способа мультиплексирования абонентских и магистральных каналов. Более точно, цифровыми называются сети, в которых на абонентских окончаниях информация представлена в цифровом виде и в которых используются цифровые методы мультиплексирования и коммутации, а аналоговыми — сети, которые принимают данные от абонентов аналоговой формы, то есть от классических аналоговых телефонных аппаратов, а мультиплексирование и коммутацию осуществляют как аналоговыми методами, так и цифровыми. В последние годы происходил достаточно интенсивный процесс замены коммутаторов телефонных сетей на цифровые коммутаторы, которые работают на основе технологии TDM. Однако такая сеть по-прежнему останется аналоговой телефонной сетью, даже если все коммутаторы будут работать по технологии TDM, обрабатывая данные в цифровой форме, если абонентские окончания у нее останутся аналоговыми, а аналого-цифровое преобразование выполняется на ближней к абоненту АТС сети. Новая технология модемов V.90 смогла использовать факт существования большого количества сетей, в которых основная часть коммутаторов являются цифровыми.

    Пока  географическая распространенность аналоговых сетей значительно превосходит распространенность цифровых, особенно в нашей стране, но это отставание с каждым годом сокращается. 

    Модемы для работы на коммутируемых аналоговых линиях

    Для передачи данных по аналоговым коммутируемым  телефонным каналам используются модемы, которые:

• поддерживают процедуру автовызова абонента;
• работают по 2-проводному окончанию, так как в телефонных сетях для коммутируемых каналов предусмотрено именно это окончание.

    Чаще  всего сегодня для коммутируемых  каналов используются те же модели модемов, что и для выделенных, так как последние стандарты  определяют два режима работы — по выделенным каналам и по коммутируемым. Естественно, такие комбинированные модели дороже моделей, поддерживающих только один режим работы — по коммутируемым каналам.

    Для передачи данных по коммутируемым каналам CCITT разработал ряд основных стандартов, определяющих скорость и метод кодирования сигналов.

    Стандарты первой группы являются основными и состоят из следующих спецификаций:

• V.21 – дуплексная асинхронная передача данных на скорости 300 бит/с;
• V.22 – дуплексная асинхронная/синхронная передача данных на скорости 1,2 Кбит/с;
• V.22 bis – дуплексная асинхронная/синхронная передача данных на скоростях 1,2 и 2,4 Кбит/с;
• V.26 ter – дуплексная асинхронная/синхронная передача данных на скоростях 1,2 и 2,4 Кбит/с;
• V.32 – дуплексная асинхронная/синхронная передача данных на скоростях 4,8 и 9,6 Кбит/с;
• V.32 bis – дуплексная асинхронная/синхронная передача на скорости до 14,4 Кбит/с;
• V.34 – дуплексная передача на скорости до 28,8 Кбит/с;
• V.34+ – дуплексная передача на скорости до 33,6 Кбит/с.

    На  практике сегодня в основном применяют  модемы, поддерживающие стандарт V.34+, которые могут адаптироваться к качеству линии.

    Для реализации функций автовызова современные  модемы поддерживают несколько способов. При работе с модемом по асинхронному интерфейсу обычно используется система команд, предложенная компанией Hayes для своей модели Smartmodem в начале 80-х годов. Каждая команда состоит из набора обычных символов, передаваемых модему в старт-стопном режиме. Например, для указания набора номера в импульсном режиме необходимо послать модему команду ATDP. Это можно сделать даже вручную, если модем подключен к обычному алфавитно-цифровому терминалу через интерфейс RS-232C.

    Для синхронных интерфейсов между модемом  и DTE используются два стандарта автонабора номера: V.25 и V.25bls. Стандарт V.25 требует, чтобы, помимо основного интерфейса для передачи данных, модем соединялся с DTE отдельным интерфейсом V.25/RS-366 на специальном 25-контактном разъеме. В стандарте V.25 bis для передачи команд автовызова предусмотрен тот же разъем, что и в основном интерфейсе, то есть RS-232C. Интерфейсы V.25 и V.25 bis могут работать не только в синхронном режиме с DTE, но и в асинхронном, но в основном характерны для синхронных интерфейсов, так как в асинхронном режиме для автовызова чаще используются Hayes-команды.

    Для модемов, работающих с DTE по асинхронному интерфейсу, комитет CCITT разработал протокол коррекции ошибок V.42. До его принятия в модемах, работающих по асинхронному интерфейсу, коррекция ошибок обычно выполнялась по протоколам фирмы Microcom, еще одного лидера в области модемных технологий. Эта компания реализовала в своих модемах несколько различных процедур коррекции ошибок, назвав их протоколами MNP (Microcom Networking Protocol) классов 2-4.

    В стандарте V.42 основным является другой протокол — протокол LAP-M (Uric Access Protocol for Modems). Однако стандарт V.42 поддерживает и процедуры MNP 2-4, поэтому модемы, соответствующие рекомендации V.42, позволяют устанавливать свободную от ошибок связь с любым модемом, поддерживающим этот стандарт, а также с любым MNP-совместимым модемом. Протокол LAP-M принадлежит семейству HDLC и в основном работает так же, как и другие протоколы этого семейства — с установлением соединения, кадрированием данных, нумерацией кадров и восстановлением кадров с поддержкой метода скользящего окна. Основное отличие от других протоколов этого семейства — наличие кадров XID и BREAK. С помощью кадров XID (eXchange Identification) модемы при установлении соединения могут договориться о некоторых параметрах протокола, например о максимальном размере поля данных кадра, о величине тайм-аута при ожидании квитанции, о размере окна и т. п. Эта процедура напоминает переговорные процедуры протокола PPF. Команда BREAK (BRK) служит для уведомления модема-напарника о том, что поток данных временно приостанавливается. При асинхронном интерфейсе с DTE такая ситуация может возникнуть. Команда BREAK посылается в ненумерованном кадре, она не влияет на нумерацию потока кадров сеанса связи. После возобновления поступления данных модем возобновляет и отправку кадров, как если бы паузы в работе не было.

    Почти все современные модемы при работе по асинхронному интерфейсу поддерживают стандарты сжатия данных CCITT V.42bis и MNP-5 (обычно с коэффициентом 1:4, некоторые модели — до 1:8). Сжатие данных увеличивает пропускную способность линии связи. Передающий модем автоматически сжимает данные, а принимающий их восстанавливает. Модем, поддерживающий протокол сжатия, всегда пытается установит! связь со сжатием данных, но если второй модем этот протокол не поддерживает, то и первый модем перейдет на обычную связь без сжатия.

    При работе модемов по синхронному интерфейсу наиболее популярным является протокол компрессии SDC (Synchronous Data Compression) компании Motorola.

    Новый модемный стандарт. V.90 является технологией, направленной на обеспечение недорогого и быстрого способа доступа пользователей к сетям поставщиков услуг. Этот стандарт обеспечивает асимметричный обмен данными: со скоростью 56 Кбит/с из сети и со скоростью 30-40 Кбит/с в сеть. Стандарт совместим со стандартом V.34+.

    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 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-аналотовых и два аналогово-цифровых преобразования. Каждое преобразование сигнала на телефонной станции из аналогового в цифровой добавляет значительные шумы, возникающие при квантовании в восьмибитном аналогово-цифровом преобразователе. Внутри модемов преобразование из аналогового сигнала в цифровой происходит практически без появления шумов, так как в модемах применены 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 малым для качественной передачи данных. 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 разработке технологии 56 кбит/с. 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 в одну сторону и 33,6 Кбит/с в другую.

    Исходя  из описанного принципа, несколько  компаний разработали 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 Rokwell и Lucent и получил название K56flex. Через некоторое время компания U.S. Robotics разработала свой собственный протокол скоростной связи и назвала его х2.

    Летом 1998 года положение несколько изменилось. К тому времени ITU - организация, ответственная за установку стандартов в области телекоммуникаций, приняла решение о протоколе V.90. Этот протокол, призванный стать единым стандартом для всех производителей, включает в себя лучшие технические решения из обоих конкурирующих протоколов.

    Производители 56К модемов, как с протоколом K56flex, так и с протоколом х2, обеспечили в свое время модернизацию своих  изделий до V.90 путем простого перепрограммирования ППЗУ (микросхемы на плате модема).

    Кроме того, все модемы 56К совместимы со стандартом ITU V.34, поэтому если пользователь соединяется с провайдером, который не поддерживает 56К технологию, связь будет установлена по стандарту V,34, то есть со скоростью до 33,6 Кбит/с.

    Достоинством  новой технологии является то, что  для ее внедрения не требуется  вносить какие-либо изменения в  оборудование телефонной станции —  нужно лишь изменить программу в  цифровых модемах, установленных в  стойках у поставщика услуг, а  также загрузить в пользовательский модем новую программу либо заменить микросхему памяти в зависимости от модели и производителя.

    Технологии  асимметричных модемов рассчитаны на то, что сервер удаленного доступа  поставщика услуг корпоративной  или публичной сети с коммутацией пакетов подключен к какой-либо АТС телефонной сети по цифровому интерфейсу, например BRI ISDN, или же по выделенному каналу Т1/Е1. Так что цифровой поток данных, идущий от сервера, постоянно пересылается сетью в цифровой форме и только на абонентском окончании преобразуется в аналоговую форму. Если же сервер удаленного доступа подключен к телефонной сети по обычному аналоговому окончанию, то даже наличие модема V.90 у сервера не спасет положение — данные будут подвергаться аналого-цифровому преобразованию, и их максимальная скорость не сможет превысить 33,6 Кбит/с. При подключении же модемов V.90 к телефонной сети с обеих сторон обычным способом, то есть через аналоговые окончания, они работают как модемы V.34+. Такая же картина будет наблюдаться в случае, если в телефонной сети на пути графика встретится аналоговый коммутатор. 

    Модемы  для работы на коммутируемых  цифровых линиях

    К телефонным сетям с цифровыми  абонентскими окончаниями относятся  так называемые службы Switched 56 (коммутируемые  каналы 56 Кбит/с) и цифровые сети с интегральными услугами ISDN (Integrated Services Digital Network). Службы Switched 56 появились в ряде западных стран в результате предоставления конечным абонентам цифрового окончания, совместимого со стандартами линий Т1. Эта технология не стала международным стандартом, и сегодня она вытеснена технологией ISDN, которая такой статус имеет.

    Сети ISDN рассчитаны не только на передачу голоса, но и компьютерных данных, в том числе и с помощью коммутации пакетов, за счет чего они получили название сетей с интегральными услугами. Однако основным режимом работы сетей ISDN остается режим коммутации каналов, а служба коммутации пакетов обладает слишком низкой по современным меркам скоростью - обычно до 9600 бит/с.

    Новое поколение сетей с интеграцией услуг, названное B-ISDN (от broadband — широкополосные), основано уже целиком на технике коммутации пакетов (точнее, ячеек технологии АТМ), поэтому эта технология будет рассмотрена в разделе, посвященном сетям с коммутацией пакетов.

    Особенности ISDN-модемов будет рассмотрена ниже. 

    Модемы  различаются не только поддерживаемыми  протоколами, но и определенной ориентацией на область применения. Различают профессиональные модемы, которые предназначены для работы в модемных пулах корпоративных сетей, и модемы для применения в небольших офисах или на дому (ранее уже названные “обычными”).

    Профессиональные  модемы отличаются высокой надежностью, способностью устойчиво работать в  непрерывном режиме и поддержкой средств удаленного централизованного управления. Обычно система управления модемными стойками поставляется отдельно и оправдывает себя в условиях большого предприятия. Стандарт V.34 выделяет в общей полосе пропускания линии отдельную полосу для управления модемом по тому же каналу, по которому передаются и пользовательские данные. 
 

    2.3 Сравнение модемов  различающихся исполнением 

    2.3.1 Внутренне исполнение 

Рисунок 3 – Внутренне исполнение

    Внутренний (internal) модем (рисунок 3) вставляется  в компьютер как плата расширения (вставляемая в слот системной шины компьютера). По внешнему виду различить такой модем можно, разве что, по наличию двух телефонных разъемов.