Протоколы передачи данных

Передача данных и их преобразования в модемах выполняются в соответствии с принятыми протоколами.

Протокол передачи данных — это совокупность правил, регламентирующих фор­мат данных и процедуры их передачи в канале связи. В протоколе, в частности, может подробно указываться, как представить данные, какой способ модуляции данных избрать с целью ускорения и защищенности их передачи, как выполнить соединение с каналом, преодолеть действующие в канале шумы и обеспечить достоверность передачи данных.

Стандарт обычно включает в себя совокупность протоколов, реже один протокол. Официальным законодателем в области протоколов передачи данных для модемов является МККТТ — Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (часто встречается в литературе его французская аббревиатура CCITT). Этот Комитет недавно переименован в Международный институт телекоммуникаций (ITU — International Telecommunication Union).

Практически все модемные стандарты передачи данных установлены этой организацией; некоторые характеристики важнейших из них приведены в табл. 11.2.

Таблица 11.2.Протоколы передачи данных по телефонным каналам связи

В протоколах передачи, начиная с V.22, используются сложные методы кодирования данных, при которых в каждый момент времени элемент данных представлен не двумя, а большим количеством значений модулируемого параметра сигнала. Это позволило резко поднять скорость передачи данных, но ухудшило помехозащищенность сигналов.

Хотя при фильтрации сигнала, выполняемой при демодуляции, помехозащищен­ность повышается, этого оказалось недостаточно для эффективного подавления ошибок передачи данных, возникающих из за помех и шумов в каналах связи. Поэтому в середине 80-х годов были предложены более действенные протоколы защиты от ошибок семейства MNP (Microcom Network Protocol), используемые

в большинстве современных модемов. Эти протоколы основаны на использовании корректирующих кодов с обнаружением и исправлением ошибок, поэтому модемы существенно усложнились.

Этими же протоколами предусмотрено дальнейшее совершенствование модемов, связанное с внедрением в них функции сжатия данных, позволившей существенно поднять скорость передачи данных. Принцип сжатия данных основан на анализе потоков данных, замене часто встречающихся в передаваемом блоке символов двоичными кодами меньшей длины, чем коды, используемые для кодирования редко встречающихся символов, а также в определении повторяющихся последовательностей символов и передаче взамен их коротких блоков-описателей. Это еще более усложнило конструкцию модема.

Протоколы семейства NMP-1-NMP-10 в последние годы стали вытесняться протоколами LAPM (Link Access Procedure for Modem), V.42, V.42bis, позволяющими более эффективно выполнять коррекцию ошибок и сжатие данных.

Используемый в подавляющем большинстве современных модемов стандарт V.90 — это протокол дуплексной передачи информации, обеспечивающий скорость передачи 56 000 бит/с и объединивший существовавшие долгое время спецификации х.2 и K56flex. По этому протоколу модем может принимать данные со скоростью до 56 000 бит/с (реально, даже на хороших каналах связи, эта скорость недостижима), а передавать данные со скоростью до 33 600 бит/с. Этот стандарт предусматривает выполнение тестирования канала связи, позволяющего определить оптимальный для него режим работы модемов (несущая частота, полоса пропускания, скорость передачи, уровень передаваемого сигнала). В соответствии с этим стандартом начальное соединение осуществляется на минимальной скорости 300 бит/с — такая связь возможна даже на линиях самого низкого качества. В дальнейшем происходит идентификация модемов на обоих концах канала связи, определяется возможность поддержки протоколов коррекции ошибок и сжатия данных, тип используемой модуляции и выбирается эффективная скорость передачи данных.

Сейчас заканчивается разработка нового протокола V.92, который, не увеличивая скорость приема данных (56 кбит/с — теоретический предел), поднимает максимальную скорость передачи данных до 48 кбит/с. Из полезных нововведений но­вого протокола следует отметить функцию временного удержания соединения (Modem—on-hold), которая делает возможным ответ на телефонный вызов в момент, когда телефонная линия занята модемом, находящимся на связи. Телефонная линия не будет занята при работе в Интернете, и пользователь может ответить на телефонный вызов и вести разговор в течение 16 мин (или в течение интервала времени, разрешенного Интернет-провайдером) без разрыва модемной связи.

Для передачи файлов установлены свои протоколы, регламентирующие дополнительно процедуры разбиения информации на блоки, использования кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок, повторной пересылки неверно принятых блоков, восстановления передачи после обрыва и т. д. К наиболее распространенным протоколам этой группы следует отнести протоколы Xmodem, Ymodem, Kermit, Zmodem. Первые три не очень эффективно работают на российских телефонных линиях, Zmodem сейчас является, пожалуй, самым распространенным протоколом передачи файлов и с полным основанием может быть рекомендован для использования.