protocls (Классификация модемных протоколов), страница 3

2.3.2. Информационные сигналы

Октеты передаваемых сигналов распределяются по нескольким категориям:

• функции вызова;

• режим модуляции;

• протокол;

• вид доступа к КТСОП (через сотовую сеть или нет).

Используемый метод кодирования позволяет расширить перечень категорий информации для специального применения, причем в большинстве случаев со­храняются короткие сигналы (сохраняющие минимальное число октетов).

Первой категорией информации в последовательности должна быть функ­ция вызова, для последующих категорий очередность следования может быть произвольной. Вся информация одной категории передается в одном октете, либо, если это необходимо, в определенной последовательности октетов (с по­мощью так называемых октетов расширения).

Биты b0-b3 первого октета указывают категорию информации, а биты b5-b7 определяют ее возможные варианты. Если все возможные варианты Данной категории информации не могут быть определены с помощью битов b5-b7, используются октеты расширения, в которых для задания вариантов отводится 5 бит. В табл. 2.6 приведены варианты, определенные для каждой категории информации.

Для совместимости со следующими версиями Рекомендации V.8 приемники должны игнорировать все биты, коды и октеты, зарезервированные для будущих расширений.

Таблица 2.6. Варианты категорий информации сигналов протокола V.8

2.3.3. Процедуры вызывающего модема

На рис. 2.3. схематически изображен обмен сигналами между вызываю­щим и отвечающим модемами в начале сеанса передачи данных согласно Ре­комендации V. 8.

Вызывающий модем после установления соединения и паузы длительнос­тью 1 с начинает передачу сигнала вызова CI, СТ или CNG, либо не передает никаких сигналов, так как в большинстве рекомендаций на модемы передача и обнаружение сигналов вызова являются необязательными. Независимо от того, используется или нет эта функция, работа модема, соответствующего Рекомен­дации V.8, при получении CI нарушаться не должна.

Использование сигнала CI в качестве сигнала вызова является необязатель­ными. Для обеспечения совместимости с некоторыми существующими отвечаю­щими терминалами требуется использование сигналов CNG или СТ.

Д
алее модем приступает к обнаружению сигнала ANS, ANSam или sigA, характеризующего приемлемый протокол модуляции.

Рис. 2.3. Обмен сигналами в начале сеанса передачи данных

Если обнаружен подходящий сигнал sigA, то дальнейший режим работы модема будет определяется этим сигналом.

При обнаружении сигнала ANS модем работает согласно Рекомендации V.32bis, Рекомендации Т.30, или другой подходящей Рекомендации.

В случае обнаружения сигнала ANSam модем не передает никаких сигналов в течение интервала Те, длящегося до начала передачи сигнала СМ. Интервал Те является интервалом молчания, позволяющим нейтрализовать работу устройств управления эхо-компенсаторами. Он начинается по окончании сигнала вызова, а при отсутствии сигнала вызова — после обнаружения сигнала ANSam. Минимальное значение Те составляет 0,5 с. Однако, если нужно обеспечить нейтрализацию сетевого эхо-компенсатора способом, определенным в Рекомендации V.25, выбирается Те 1 с.

По окончании интервала Tе вызывающий модем начинает передачу сигнала СМ и настраивает свой приемник на обнаружение сигнала JM.

Получив не менее двух идентичных последовательностей сигнала JM, вызывающий модем завершает передачу текущего октета и связанных с ним стартового и стопового битов, а затем передает сигнал CJ. После этого вызывающий модем не передает никаких сигналов в течение (75±5) мс, затем передает sigC и далее работает согласно выбранному протоколу модуляции серии V.

Если в JM указаны нули для всех режимов модуляции, то вызывающий модем после передачи CJ может отключиться.

2.3.4. Процедуры отвечающего модема

После подключения к линии в течение 0,2 с отвечающий модем "молчит затем, если он поддерживает обмен сигналами CM/JM, передает сигнал ANS

Если во время передачи ANSam обнаружен подходящий сигнал sigC, модем не должен передавать сигналы в течение (75±5) мс, потом передать соответствующий sigA и продолжить работу согласно соответствующей Рекомендациции на модем.

Если во время передачи ANSam не обнаружено сигнала СМ или подходящего сигнала sigC, модем не передает сигналы в течение (75±5) мс, а затем продолжает работу согласно Рекомендации V.32bis, Рекомендации Т.30 или другой подходящей Рекомендации. Передача сигнала ANSam продолжается в течение (51) с, если она не прекращена при получении СМ или подходящего sigC.

Получив не менее двух идентичных последовательностей СМ, модем пере­дает последовательность JM.

Если предложенная вызывающим модемом функция вызова доступна, то сигнал JM кодируется для указания той же функции вызова, что и в сигнале СМ, и режимов модуляции, доступных как для вызывающего, так и для отве­чающего модемов.

Если функция вызова не доступна, то отвечающий модем может указать другую, доступную ему функцию вызова, которая отличается от имеющейся в СМ. При этом сигнал JM должен содержать столько же октетов режимов моду­ляции, сколько их в СМ, и для всех режимов указать нули.

При отсутствии общих режимов модуляции у вызывающего и отвечающего модемов последовательность JM должна содержать столько же октетов режимов модуляции, сколько СМ, где для всех режимов модуляции установлены нули .

Пересылка JM должна продолжаться до обнаружения сигнала CJ и получе­ния всех трех октетов CJ. Если CJ не принят правильно, для завершения пере­дачи JM может быть использован другой критерий, например обнаружение сигнала sigC, отвечающего выбранному режиму модуляции, или отсутствие СМ в течение приемлемого интервала времени.

Передача JM может быть завершена до того, как будет полностью передана последовательность JM. В этом случае в течение (75±5) мс модем не передает­ся никаких сигналов. Далее передается сигнал sigA, удовлетворяющий выбран­ному режиму модуляции.

Если в JM для всех режимов модуляции указаны нули, то отвечающий модем может отключиться после приема CJ.

В следующем за процедурами Рекомендации V.8 сеансе передачи данных должен использоваться заданный в сигнале JM режим модуляции с наимень­шим номером пункта кодовой таблицы, соответствующий максимально доступ­ной обоим модемам скорости передачи.

Во время начала сеанса передачи данных согласно Рекомендации V.8 ника­ких специфических требований на связь между DTE и модемом не предъявля­ется. Поэтому состояние цепей стыка DTE—DCE может определяться проце­дурами, которые выполняются до и после процедур Рекомендации V.8.

3. ПРОТОКОЛЫ МОДУЛЯЦИИ

3.1. Общие сведения

Основная функция модема — преобразование несущего гармонического колебания (одного или нескольких его параметров) в соответствии с законом изменения передаваемой информационной последовательности. Такое преобразование аналогового сигнала называется модуляцией.

Способ модуляции играет основную роль в достижении максимально возможной скорости передачи информации при заданной вероятности ошибочного приема. Предельные возможности системы передачи можно оценить с помощью известной формулы Шеннона, определяющей зависимость пропускной способности С непрерывного канала с белым гауссовским шумом от используемой полосы частот F и отношения мощностей сигнала и шума P_S / P_N:

C=F log₂ ( 1+ P_S / P_N ),

где P_S = E_b V — средняя мощность сигнала; E_b — энергия, затрачиваемая на передачу одного бита информации; V — скорость передачи информации P_N =N₀ /2 — средняя мощность шума в полосе частот F; N₀ /2 — спектральная плотность мощности шума.

Пропускная способность определяется как верхняя граница реальной скорости передачи информации V. Приведенное выше выражение позволяет найти максимальное значение скорости передачи, которое может быть достигнуто

Рис. 3.1. Зависимость удельной скорости передачи от отношения сигнал/шум

в гауссовском канале с заданными значениями F и P_S / P_N . Например, если отношение сигнал/шум равно 20 дБ, т.е. мощность сигнала на входе модема в 100 раз выше мощности шума, и используется полная полоса телефонного ка­нала тональной частоты (3100 Гц), то максимально достижимая скорость не может превышать 20640 бит/с.

Вероятность ошибочного приема бита в конкретной системе передачи опре­деляется отношением E_b / No . Из формулы Шеннона следует, что возрастание удельной скорости передачи V/AF требует увеличения энергетических затрат (E_b) на один бит (рис. 3.1).

Любая система передачи может быть описана точкой, лежащей ниже приве­денной на рисунке кривой (область В). Эту кривую часто называют границей или пределом Шеннона. Для любой точки в области В можно создать такую систему связи, вероятность ошибочного приема у которой может быть настоль­ко малой, насколько это требуется. История развития как систем связи в це­лом, так и модемной техники, в частности, представляет собой непрекращаю­щуюся серию попыток приблизить их к границе Шеннона, сохраняя при этом низкую вероятность ошибочного приема информационного бита (такие систе­мы используют современные способы модуляции и кодирования).

Современные системы передачи данных требуют, чтобы вероятность необ­наруженной ошибки была не выше величины 10^-7 ...10^-12 . Эти значения обес­печивают протоколы исправления ошибок типа MNP1 — MNP4 и V.42, которые будут рассмотрены ниже.

3.2. Способы модуляции

В модемах для телефонных каналов, как правило, используются три вида модуляции: частотная, относительная фазовая (фазоразностная) и квадратурная амплитудная модуляция, часто называемая многопозиционной амплитудно-фазовой.

3.2.1. Частотная модуляция

При частотной модуляции (ЧМ, FSK — Frequency Shift Keying) значениям "0" и "1" информационной последовательности соответствуют определенные частоты аналогового сигнала при неизменной амплитуде. Частотная модуляция весьма помехоустойчива, поскольку помехи телефонного канала искажают в основном амплитуду, а не частоту сигнала. Однако при частотной модуляции неэкономно расходуется ресурс полосы частот телефонного канала. Поэтому этот вид модуляции применяется в низкоскоростных протоколах, позволяющих осуществлять связь по каналам с низким отношением сигнал/шум.

3.2.2. Относительная фазовая модуляция