47301 (История развития протоколов передачи данных), страница 3

Новые протоколы и их возможности

8 Июня 2000 года появилось сообщение о появлении целой серии новых протоколов для передачи данных по ТфОП. Это протоколы V.92, V.44, V.59. А в ноябре они стали официальными. Чем же они отличаются от своих предшественников?

Начнем рассмотрение с V.92, который позволяет увеличить максимальную исходящую скорость от пользователя с 33,6 (V.90) до 48 Кбит/с. Это достигается за счет изменения способа кодирования информации. Теперь оно осуществляется с помощью ИКМ (импульсно-кодовая модуляция). Но ее применение заставляет придерживаться более жестких требований в отношении оборудования, находящегося на пути следования передаваемой информации - должно быть не более чем одно аналого-цифровое преобразование. Исходящая от пользователя информация может передаваться со скоростями от 24 до 48 Кбит/с с шагом 1,333 Кбит/с как и в протоколе V.90. Кроме того, уменьшается время вхождения в связь с 20 (V.90) до 10 с.

Второй протокол V.44 позволяет увеличить степень сжатия передаваемых данных как 6:1, то есть на 25 % в сравнении с V.42bis, который обеспечивал сжатие 4:1. То есть производительность сможет увеличиться до 300 Кбит/с. Но это преимущество не удастся испытать тем, кто использует последовательный порт компьютера, скорость которого ограничена и составляет 115,2 Кбит/с. В качестве алгоритма сжатия используется LZJH, разработанных US-based Hughes Network System.

И, наконец, третий протокол V.59 вводит такую услугу, как возможность прерывания передачи данных на время от 0 до 16 минут и ответ входящему вызову.

Введение данных протоколов, тем более что многие фирмы производители модемов поддержали их, позволит пользователям более активно работать с аудио и видео информацией. Но к сожалению, те кто не мог соединяться по протоколу V.90 не получат ничего. Да и те, кто работает с модемами через последовательный порт с максимальной скоростью 115200 бит/с тоже вряд ли смогут насладиться высокими скоростями.

Прогноз на будущее

Преимущества нового протокола несомненны в сравнении с V.90, который многие считают аналоговым, хотя это не так. В последних двух протоколах V.90 и V.92 используется ИКМ, которая применяется при аналого-цифровом преобразовании. А это значит, что эра аналоговых протоколов передачи данных закончилась с выходом V.34. Что же можно ожидать в будущем? Будет ли продолжена разработка новых модемных протоколов для ТфОП?

Системы сотовой связи и кабельной находятся в постоянном развитии, например, переход с аналогового оборудования на цифровое, что приведет в недалеком будущем к значительному повышению скорости и качества передачи данных. А это значит, что следует ожидать протокол передачи данных у которого скорости в обе стороны будут приближены к 56 Кбит/с. Аналогичные изменения могут коснуться и факсимильных протоколов. Также возможен выпуск модифицированного протокола V.42 для сотовых сетей. Ну и наконец, повышение скорости одновременной передачи голоса и данных, то есть модернизация протокола V.70.

V.90 - выход найден?

Как же удалось в протоколе V.90 поднять скорость передачи данных до 56 Kbps? Оговоримся сразу, что удалось достичь такой скорости передачи данных только в одном направлении - от провайдера к конечному потребителю -- за счет использования режима цифровой (а не аналоговой!) передачи данных. В обратном направлении данные "текут" со скоростями, не превышающими 33600 bps, поскольку они передаются в обычном аналоговом режиме с использованием протокола V.34.

По заявлению ITU-T, введение протокола V.90 позволило провайдерам Internet поднять обслуживание своих клиентов на качественно новый уровень, обеспечив почти двукратное повышение скорости передачи данных до конечного потребителя. Естественно, что за это приходится платить, причем немалую цену. Для обеспечения такого сервиса у провайдера должно быть установлено специальное оборудование, поддерживающее режим цифровой передачи данных. Как правило, это серверы доступа таких известных фирм--производителей, как Ascend, Cisco, Livingston и 3Cом, удельная стоимость которых еще до недавнего времени составляла до тысячи долларов на один канал V.90. Правда, сегодня в Украину уже поставляется оборудование с удельной ценой порта около $400, но и это, согласитесь, немало.

Поэтому, если вы, покупая модем с протоколом V.90, надеетесь соединиться со своим приятелем, у которого тоже модем с V.90, на скоростях до 56 Kbps, то ничего из этого не выйдет! В лучшем случае вы получите скорость 28800 или 31200 bps, а учитывая качество отечественных телефонных каналов связи, и того ниже. Иными словами, купив модем с протоколом V.90, в 90% случаев вы будете соединяться с такими же модемами на скоростях, оговоренных стандартом V.34.

Стандарт V.90 еще называют V.PCM (Pulse Coded Modulation) или стандарт с импульсно-кодовой модуляцией (подробнее об этом см. "Компьютерное Обозрение", #5, 1998). При этом использование данного вида модуляции не нарушает требований протокола V.34 и других морально устаревших аналоговых стандартов. Таким образом, согласно V.90 поток данных, поступающих от провайдера к конечному потребителю, не проходит фазу аналогового кодирования. Вместо этого данные кодируются по методу PCM, причем импульсы передаются на разных уровнях сигнала.

Естественно, что использование протокола V.90 накладывает очень жесткие условия на качество телефонных каналов связи и самой АТС. Причем ваша АТС и АТС провайдера должны быть цифровыми. Это требование не является чрезмерным, поскольку сейчас модемные пулы практически всех ведущих украинских провайдеров установлены на цифровых АТС.

В цифровой телефонии частота сигнала дискретизации составляет 8 kHz, а число уровней дискретизации -- 256, что соответствует восьми разрядам, поэтому максимальная скорость передачи данных может составлять 64 Kbps. Откуда же взялось ограничение в 56 Кbps в протоколе V.90? Дело в том, что понижение уровня передачи данных с 64 до 56 Кbps преследовало две цели. Во-первых, уменьшить нелинейные характеристики аналогового оборудования, которое обеспечивает связь с конечным потребителем, и во-вторых, уменьшить уровень шумов и перекрестных помех между соседними телефонными каналами.

При использовании модемов и обычных телефонных линий связи обмен данными ведется на одной из стандартных скоростей -- 2400, 4800, 7200, 9600, 12000, 14400, 16800, 19200, 21600, 24000, 26400, 28800, 31200 и 33600 bps. отметим, что на указанных скоростях данные могут как приниматься, так и передаваться. При использовании стандарта V.90 модемы могут принимать цифровые данные на одной из следующих скоростей -- 28000, 29333, 30666, 32000, 33333, 34666, 36000, 37333, 38666, 40000, 41333, 42666, 44000, 45333, 46666, 48000, 49333, 50666, 52000, 53333, 54666, 56000 и 57333 bps. Для удовлетворения части 15 правил, принятых Федеральной комиссией по связи (FCC), ограничивающих уровни электромагнитных излучений электрических приборов, передача цифровых данных на скоростях выше 53 Kbps по обычным телефонным каналам запрещена. Поэтому даже при использовании протокола V.90 и отличного телефонного канала скорость передачи данных не превысит 53 Kbps. На практике же модемы крайне редко соединяются на скоростях, превышающих 44 Kbps.

Рисунок демонстрирующий работу модема cтандарта V.90

При тестировании протокола V.90 автору статьи удалось получить устойчивое соединение с одним из киевских провайдеров Internet на скорости 49333 bps. Правда, следует уточнить, что связь осуществлялась в пределах одной цифровой АТС.

Подытоживая все сказанное выше, можно отметить, что V.90 почти наверняка окажется самым последним протоколом передачи данных по аналого-цифровым телефонным линиям связи. По мнению самого ITU-T, дальнейшее развитие этого V.90 возможно только в рамках принятых стандартов. А это означает, что ничего принципиально нового в этой области придумать уже нельзя. Конечно, сама реализация протокола V.90 будет со временем совершенствоваться, возможно, несколько возрастут средние скорости связи (больше чем 44 Кbps), улучшится качество обработки сигнала, что позволит повысить устойчивость соединения. Но кардинального скачка скорости без перехода на новые каналы связи и методы чисто цифровой передачи сигнала в обозримом будущем уже не будет. И в заключение некоторая численная информация на тему выбора модема. Покупая новый модем, вы должны поинтересоваться, реализован ли в нем протокол V.90. Тогда, подключившись к провайдеру Internet, который поддерживает этот протокол, вы сэкономите свои деньги, поскольку в случае почасовой оплаты она останется на том же уровне, а скорость получения данных возрастает почти в два раза. В таблице приведены сравнительные скорости передачи данных для разных модемов без учета фактора качества линий связи. На практике эти значения могут отличаться в меньшую сторону на 10--20%. Принимая окончательное решение, естественно, необходимо учитывать, с АТС какого типа вам предстоит работать.

Модемы V.90: конец пути

Война модемных стандартов окончена. После года громких заявлений о высокой производительности и ожесточенной борьбы на рынке оба 56-килобитных лагеря (x2 и K56flex) пришли к принятию нового стандарта V.90. Кто же победил? В конечном счете - покупатели модемов. Им больше не придется бояться ошибиться при выборе стандарта: сегодня в большинстве случаев V.90 - единственный вариант.

Но эта победа с горьковатым привкусом. Стандарт V.90 имеет те же проблемы, что и недавно враждовавшие протоколы. Прежде всего, не ждите, что удастся устанавливать соединение действительно со скоростью 56 кбит/с. Как показали тесты, протокол V.90 по сравнению с V.34 обеспечивает лишь 50%-ное повышение производительности. А ваши результаты могут быть еще ниже, поскольку на скорость передачи данных влияют зашумленность линии, сетевой трафик и другие факторы. В "до-V.90" времена скорость, приближающаяся к 56 кбит/с, достигалась лишь при приеме данных. Когда же нужно было отослать информацию с ПК, полоса сжималась до 33,6 кбит/с или даже менее. Кроме того, не все провайдеры Internet быстро и полностью перешли на стандарт V.90; часть их точек доступа будет оставаться на базе протоколов x2 или K56flex.

Так кому же имеет смысл покупать модем стандарта V.90? Любому, кто пользуется модемом со скоростью 33,6 кбит/с и менее, регулярно подключается к Internet и имеет телефонную линию, позволяющую передавать информацию быстрее 33,6 кбит/с. Судя по всему, модем стандарта V.90 будет последним аналоговым модемом. "Теоретический предел составляет 64 кбит/с, - поясняет аналитик компании Dataquest Лайза Пелгрим. - Большого смысла в переходе от 56 к 64 кбит/с нет, поскольку необходимые для научно-исследовательских работ деньги производитель может потратить на что-нибудь другое". Свои собственные недостатки имеют и более быстрые цифровые протоколы. Так, ISDN отличается дороговизной установки и использования, а DSL и кабельные модемы требуют модернизации оборудования. В случае, когда вам нужно недорогое и широкодоступное ныне решение, наилучшим вариантом будет V.90, особенно потому, что цены на модемы сегодня низки как никогда ранее.

Однако V.90 подойдет не всем. Если ваше рабочее место или дом расположены далее 5,5 км от телефонного узла, есть вероятность, что максимально вы сможете достичь не более 33,6 кбит/с. Если ваша телефонная линия сильно зашумлена (необязательно звуковыми шумами) и модему стандарта V.34 редко удавалось соединяться со скоростью свыше 21,6 кбит/с, трудности могут возникнуть и при соединении на скоростях V.90. Дополнительные неприятности может вызвать перегруженная телефонная линия; четыре и более подключенных к одной линии устройств способны препятствовать соединению со скоростью 56 кбит/с. Если вы уже пользуетесь модемом с протоколом x2 или K56flex, то, вероятно, заботиться о модернизации не стоит: при переходе на V.90 вряд ли можно получить какое-либо повышение производительности.

Какой бы модем вы ни выбрали, можно с уверенностью утверждать, что заплатите вы за него меньше, нежели когда-либо ранее. Для начала скажем, что средняя цена рассмотренных в данном обзоре устройств менее 100 долл. Год назад средняя цена пяти лучших внутренних модемов находилась на отметке 155 долл. А самый дешевый протестированный модем - NetPacer Pro фирмы Maxtech - стоит сейчас всего 45 долл.

Все дело в скорости

Скорость модема, указанная на упаковочной коробке (обычно это 33,6 или 56 кбит/с), не всегда соответствует тому, что вы получите. Реально на нее влияют четыре фактора.

Во-первых, "прошитое" в модеме матобеспечение и драйверы. Компании, производящие модемы, иногда обновляют код контроллера (собственную операционную систему модема), после чего пользователи могут модернизировать свои устройства. Часто обновляются и драйверы - программные инструкции, используемые компьютером для общения с модемом. Как правило, чем новее код контроллера и драйверы, тем выше производительность.

Во-вторых, модемы, имеющие собственную микросхему контроллера, обеспечивают обычно более высокую производительность, поскольку им для работы не требуется центральный процессор ПК.

В-третьих, скорость зависит от примененного в модеме набора микросхем. Стандарт V.90 призван устранить различия между x2 и K56flex, однако некоторая разница остается. Если набор микросхем модема V.90 изначально предназначался для протокола x2 (как, например, набор от USR/TI), он обычно работает быстрее при соединении с модемом провайдера, также рассчитанного на x2. То же самое относится и к модемам, начавшим свою жизнь как устройства K56flex; обычно они выполнены на базе набора микросхем Rockwell. Тесты показали, что при соединении моделей x2 с x2 и K56flex с K56flex производительность повышается до 23%. Этот результат неудивителен, так как V.90 является смесью протоколов x2 и K56flex. Поставщики модемов не стали создавать для нового стандарта абсолютно новую технологию, а просто модернизировали имеющуюся. 

Наконец, в-четвертых, непосредственное влияние на производительность оказывает надежность соединения. К примеру, модем, устанавливающий связь с провайдером в 90% случаев, может опередить более быстрое устройство, у которого удачными оказываются лишь 80% попыток соединения, поскольку он экономит время на ожидании и повторном наборе номера.