Телефонные линии с точки зрения модемной связи

В зависимости от параметров линий связи доступные скорости передачи могут различаться в сотни раз. Качество линии определяет возможную частоту измене­ния состояния сигнала в линии. Единицей измерения этого параметра является бод (baud) – количество изменений состояния за одну секунду. В простейшем случае модуляции используются два состояния сигнала (например, две частоты), и тогда скорость передачи двоичной информации, определяемая как число бит, передаваемых за 1 секунду, bps (bit per second, бит/с), будет совпадать со скоростью передачи в бодах. Однако в более эффективных методах модуляции приме­няют множество возможных состояний сигнала. Это позволяет одним состояни­ем сигнала кодировать несколько бит данных, в результате чего скорость передачи данных bps превышает скорость изменения сигнала baud. Конечного пользователя больше интересует эффективная скорость передачи полезной ин­формации, которую измеряют в количестве переданных байт или символов за секунду – cps (characters per second). Казалось бы естественным соотношение cps-bps/8 (для восьмибитных символов), но на самом деле оно ниже за счет служебных бит (старт- и стоп-биты) и накладных расходов протокола передачи. .

Работу модемов осложняет масса факторов, обусловленных линиями связи. Это и затухание сигнала, которое может быть различным и меняться даже в тече­ние сеанса связи, и фазовые и частотные искажения, и эхо-сигналы, и перекрест­ные помехи и шумы. Предел скорости передачи данных определяется свойства­ми телефонного канала, соединяющего точки подключения абонентских моде­мов. Телефонные станции, в него входящие, могут принадлежать к разным поко­лениям. Самые старые из существующих используют чисто аналоговые способы передачи и коммутацию с помощью шаговых искателей. Эти станции вносят большой уровень помех. Следующее поколение при том же аналоговом методе передачи использует лучшие коммутаторы. Станции между собой могут связы­ваться как аналоговыми, так и цифровыми линиями. В современных станциях на стороне абонента имеется ЦАП и АЦП, к абоненту идет аналоговая линия, а ма­гистральная связь с другими АТС производится по цифровым каналам. Если оба модема подключены к таким станциям и между ними не попадается аналоговых линий (рис. 26, а), то тракт передачи информации в каждом направлении будет содержать две относительно короткие аналоговые линии (“последние мили”), АЦП, ЦАП и цифровой канал передачи. “Неприятным” элементом в этом тракте является АЦП, который всегда вносит шум квантования. На таком тракте дости­жима скорость передачи 33 600 бит/с (V.34+). Если АТС абонентов связаны между собой каналами, включающими и аналоговые участки, то в тракте добав­ляется еще по крайней мере пара АЦП/ЦАП и аппаратура частотного уплотне­ния каналов, что явно не улучшает качество линии. В чисто аналоговых линиях АЦП/ЦАП нет, зато есть аппаратура частотного уплотнения каналов; дальние аналоговые связи сильно подвержены действиям помех. В этих случаях дости­жимая скорость передачи будет ниже.

Исключить принципиально шумящий ацп позволяет схема, на которую ориентирован стандарт V.90 (рис. 26, б). Здесь один из абонентов (Р) должен подключаться к цифровому интерфейсу телефонной сети, что может себе позво­лить, например, провайдер услуг Интернета. Тогда в тракте передачи от него до обычного абонента (А) АЦП отсутствует, но в обратном тракте АЦП есть. К свойствам ЦАП и линии модем может приноровиться: во время установления соединения модем Р посылает серию известных кодов, из которых модем А выбирает наиболее различимые. Поскольку между цифровым интерфейсом и вхо­дом модема стоит только 8-битный ЦАП и не очень длинная линия, в принци­пе, можно использовать все 256 возможных кодов. Однако коды сигнала со значением близким к нулю сильно подвержены действию шумов. В последую­щем обмене данными используется часть кодов, например, 128 (7 бит), что дает соотношение bps/baud=7. По направлению от Р к А достижима скорость 56 кбит/с, в обратном направлении – 33,6 кбит/с. Эта асимметрия весьма удачна с точки зрения подключения к Интернету, поскольку основной поток данных идет от провайдера. Модемы V.90 делятся на клиентские и серверные: клиент­ские подключаются к аналоговой телефонной линии, серверные – только к циф­ровой. Между двумя аналоговыми модемами V.90 связь может устанавливаться по стандарту V.34 – 33,6 кбит/с, если не помешают аналоговые линии между АТС. Стандарт V.90 основан на технологии х2 фирмы US Robotics (ныне входит в 3Com). Похожими свойствами обладает и протокол К56flех, разработанный компаниями Lucent и Rockwell, но он несовместим со стандартом V.90.

Стандарты модуляции,