protocls (Классификация модемных протоколов), страница 7

Аналоговые системы сотовой связи первоначально были разработаны для голосовой связи. Они используют компандирование и предварительную коррекцию, которые вносят дополнительные искажения в передаваемый сигнал. Очень сильный сигнал может исказиться компандером при его ограничении по амплитуде. Слишком слабый сигнал даст низкое отношение сигнал/шум на приемной стороне. Поэтому для установки оптимального уровня передаваемого сигнала используется процедура автоматической регулировки уровня передачи (АТРА — Automatic Transmit Power Adjustment).

Протокол ZyCELL для быстрого выбора рабочей скорости передачи и режимов кодирования с целью максимизации пропускной способности предусматривает димал<мческмй сотовый выбор скорости (DCSS — Dynamic Cellular Speed Selection).

Улучшенная процедура квитирования (RHE — Reliable Handshake Еп-hancments) обеспечивает надежное вхождение в связь без повторных попыток даже на линиях с очень высоким уровнем шума.

Протокол ZyCELL обеспечивает скорость передачи данных в диапазоне от 2400 до 14400 бит/с. В нем используется два новых фирменных метода модуляции: ZyCELL-T и ZyCELL-C.

Метод ZyCELL-Т используется при относительно низком уровне помех и обеспечивает передачу данных со скоростями 14400, 12000, 9600, 7200 и 4800 бит/с. При этом используются СКК на 128, 64, 32, 16 и 8 сигнальных позиций соответственно. В режиме ZyCELL-Т на скорости 4800 бит/с реализация СКК-8 дает более высокие показатели допустимого отношения сигнал/шум, по сравнению с режимом ДОФМ протокола V.32 для такой же скорости.

Метод ZyCELL-C применяется при относительно высоком уровне помех и обеспечивает передачу данных со скоростями 4800, 3600 и 2400 бит/с при использовании 8-позиционной СКК. В этом режиме используется кодирование CFEC.

При работе по каналам низкого качества модем может автоматически переключаться между режимами ZyCELL-Т и ZyCELL-C, выбирая наилучший из них для текущих условий передачи. В обоих режимах при всех скоростях передачи скорость модуляции равна 2400 Бод.

Сотовый режим работы можно рекомендовать не только для использования с мобильным сотовым радиотелефоном, но и для работы на обычных телефонных линиях с повышенным уровнем помех. Особенно эффективно его использование на фоне преобладания импульсных помех, кратковременных пропаданий сигнала и повышенном уровне шума.

По результатам тестов ряда авторитетных специализированных журналов ZyCELL признан лучшим, по сравнению с другими протоколами для сотовых систем связи, такими как ETC фирмы AT&T и MNP10.

3.5.3. Протоколы HST, RHST

Протокол HST (High Speed Technology) разработан компанией U.S Robotics и реализован в ее модемах серии Courier. Это асимметричный дуплексный протокол с частотным разделением каналов. Скорость передачи по обратному каналу может составлять 300 или 450 бит/с. Основной канал обеспечивает скорость передачи 4800, 7200, 9600, 1200, 14400 и 16800 бит/с. Скорость модуляции равна 2400 Бод. Применены сигнально-кодовые конструкции на основе решетчатого кодирования. Протокол HST относительно прост и помехоустойчив, так как отсутствует взаимное влияние встречных каналов передачи и не требуется эхо-компенсация.

За счет использования процедуры ASL (Adaptive Speed Leveling) протокол HST позволяет подстраивать скорость передачи под текущее качество используемого телефонного канала. Данная процедура позволяет не только снижать скорость передачи при ухудшении качества канала связи, но и повышать ее при улучшении параметров телефонного канала. Благодаря этому в каждый момент времени передача данных происходит с максимально возможной скоростью для текущего состояния канала.

Отечественное расширение протокола HST, носящее название RHST отличается от базового варианта следующими характеристиками:

• максимальная скорость передачи повышена до 21600 бит/с;

• на скоростях 16800 бит/с и ниже используется более устойчивый вид модуляции сигнала;

• введен режим расширенного управления скоростью передачи. Протокол RHST поддерживается только модемами Русский Курьер 21600.

3.5.4. Протоколы PEP, TurboPEP

Протоколы семейства PEP (Packetized Ensamble Protocol) разработаны фирмой Telebit и реализованы в ее модемах серий TrailBlaizer (PEP) и WorldBlaizer (TurboPEP). Данные протоколы являются полудуплексными. Согласно этим протоколам для обеспечения высокоскоростной передачи полоса пропускания канала тональной частоты разбивается на множество узкополосных частотных подканалов, в каждом из которых происходит независимая передача порции бит из общего двоичного потока. Такие протоколы называют многоканальными, параллельными или протоколами с множеством несущих (multicarrier).

В протоколе PEP полоса тонального канала разбивается на 511 подканалов. В каждом подканале шириной около 6 Гц данные передаются со скоростью модуляции от 2 до 6 Бод. С помощью КАМ один сигнальный элемент переносит от 2 до 6 бит. Максимальная скорость передачи по протоколу PEP составляет 19200 бит/с.

При установке соединения каждый отдельный подканал тестируется на предмет возможности его использования, выбора скорости модуляции и скорости передачи данных в нем. Протокол предусматривает возможность изменения параметров подканалов или их полного отключения в зависимости от изменяющейся помеховой обстановки в течение сеанса связи. При этом дискретность изменения скорости передачи не превышает 100 бит/с.

Протокол TurboPEP за счет увеличения числа частотных подканалов и количества кодируемых бит одним сигнальным элементом может обеспечивать скорость передачи до 23000 бит/с. В отличие от PEP, протокол TurboPEP предусматривает применение СКК с решетчатым кодом, что увеличивает его помехоустойчивость.

Преимущество данных протоколов, по сравнению с традиционными, основанными на модуляции одной несущей, заключается в малой чувствительности к неравномерности АЧХ канала и влиянию импульсных помех.

3.6. Рекомендации по выбору протоколов модуляции

Основные характеристики рассмотренных выше протоколов модуляции, используемых в модемах для КТСОП представлены в табл. 3.7. Под режимом передачи в данной таблице понимается режим передачи (синхронный либо асинхронный) собственно в канале связи.

Рекомендация	Скорость модуляции, Бод	Скорость передачи, бит/с	Режим передачи	Дуплекс/ полудуплокс	Модуляция	Тип линии	Тип окончания
V. 17 (fax)	2400	14400.1200, 9600,7200	Синхр	ПДП	СКК128.64, 32,16	Комм.	2ПР
V.21	300	300	Любой	ДПЛ	чм	Комм, выд.	2ПР
V.22	600	1200,600	Любой	ДПЛ	ДОФМ, ОФМ	Комм, выд.	2ПР
V.22Di8	600	2400,1200	Любой	ДПЛ	КАМ16, КАМ4	Комм.	2ПР
V.23	1200,600	1200,600	Любой	ДПЛ	ЧМ	Комм.	2ПР, 4ПР
V.26	1200	2400	Синхр.	ДПЛ	ДОФМ	Выд.	4ПР
V.26blS	1200	2400,1200	Синхр.	ПДП	ДОФМ, ОФМ	Комм.	2ПР
V.26ter	1200	2400,1200	Любой	ДПЛ	ДОФМ, ОФМ	Комм.	2ПР
V.27 (fax)	1600	4800	Синхр.	Любой		Выд.	4ПР
V.27bi8 (fax)	1200, 1600	4800,2400	Синхр.	Любой	ОФМ8, ДОФМ	Выд.	2ПР.4ПР
V.27ter (fax)	1200, 1600	4800,2400	Синхр.	ПДП	ОФМ8, ДОФМ	Комм.	2ПР
V.29 (fax)	2400	9600,7200,4800	Синхр.	Любой	КАМ16, 8	Выд.
V.32	2400	9600, 4800. 2400	Синхр.	ДПЛ	СКК32,16, КАМ4, ОФМ	Комм.	2ПР.4ПР
V.32bi8	2400	14400,1200,9600, 7200,4800	Синхр.	ДПЛ	СКК128.64, 32. 16	Комм.	2ПР.4ПР
V.32terbo	2400	19200,16800	Синхр.	ДПЛ	СКК256.512	Комм.	2ПР.4ПР
V.33	2400	14400,12000	Синхр.	ДПЛ	СКК128.64	Выд.	4ПР
V.34	2400, 2743, 2800,3000. 3200.3429	28800,26400, 24000,21600, 19200,16800, 14400,1200, 9600,7200,4800, 2400	Синхр.	ДПЛ	Многомерные СКК	Комм., выд.	2ПР
V.34bis (V.34+)		33600	Синхр.	ДПЛ	Многомерные СКК	Комм., выд	2ПР
Belll03j	300	300	Любой	ДПЛ	ЧМ	Комм.	2ПР
Bell 202		1200	Любой	ДПЛ	ЧМ	Комм., выд.
Bell 208		4800		ДПЛ		Комм.
Bell 212a		1200		ДПЛ		Комм.	2ПР
HST	2400	300, 450/4800, 7200, 9600. 1200, 14400,16800	Синхр.	Асимм. ДПЛ		Комм.	2ПР

Таблица 3.7. Характеристики протоколов модуляции модемов для КТСОП.

Приведенные характеристики протоколов модуляции необходимо учитывать на этапе выбора модема и исходя из задач, для решения которых планируется его использовать. Зная только перечень поддерживаемых модемом протоколов модуляции, можно определить его максимальную скорость работы, а также возможности по передаче факсимильных сообщений и работе по каналам определенного типа.

Как правило, по умолчанию модемы настроены на автоматических выбор протокола модуляции и его параметров. Это происходит на этапе установления соединения. Модемы стараются выбрать наиболее скоростной из совместно поддерживаемых протоколов модуляции. К сожалению, реальная скорость передачи данных часто оказывается слишком низкой из-за частых повторных передач искаженных информационных блоков протоколов исправления ошибок и (или) протоколов передачи файлов. Принудительное снижение скорости или выбор другого протокола модуляции в таких случаях может привести к значительному увеличению реальной скорости передачи.

Для обоснованного выбора требуемого протокола модуляции и соответствующего модема необходимо знать характеристики качества, а точнее дестабилизирующие факторы, используемого канала связи. Основными из них являются отношение сигнал/шум, уровень мощности принимаемого сигнала, дрожание и скачки фазы, смещение несущей частоты, эхо-затухание на ближнем и дальнем концах линии, параметры импульсных помех и др. В табл. 6.12 приведены основные требования к характеристикам канала, необходимые для нормальной работы модемов с протоколами V.22, V.22bis, V.33, V.32bis и V.34.

Узнать перечисленные выше характеристики используемого канала можно только при помощи специальных измерительных приборов, например отечественного анализатора телефонных каналов AnCOM TDA-3 производства НПП "Аналитик-ТС".

Ряд модемов позволяет измерять некоторые из характеристик канала и выводить из значения либо на жидкокристаллическое табло, либо выдавать в компьютер по соответствующей АТ-команде. Это в основном касается профессиональных моделей модемов.

Наиболее информативными в этом смысле из модемов, являются отечественные модемы серии ST-2442 производства НПП "Аналитик-ТС".

	Скорость в линии, бит/с
Дестабилизирующий фактор	V.34		V.34biS, V.32			V.22MS, V.22
	28800	19200	14400	9800	4800	2400	1200
Допустимое количество транзитов по ТЧ для каналов АСП.п	0...2	0...4	0...6			2...12
Отношение сигнал/шум, дБ	29...42	23...34	>23	>16	>9	14...18	7...10
Чувствительность, дБм	не хуже -30		-38...-50			-42...-56
Дрожание фазы (размах), угловых градусов	0...2		>8	>15	>45	15...50	>45
Скачки фазы, утл. град.	0...2		>5	>15	>60	15...20	>б0
Смещение несущей частоты, Гц	—		К7...24)
Эхо-сигнал передающего модема	не более 1 -го эхо с задержкой не более 10. „250 мс					не влияет на помехозащищенность
Затухание эхо-сигнала принимающего модема, дБ	—		>28	>20	>12	>20	>12
Пачки (серии длительностью более 1 с) импульсных помех, шумовые всплески и замирания сигнала, в том числе:	распознавание срыва синхронизации и запроса переустанова соединения (retrain) с возможным понижением скорости				retrain, но возможно и самовосстановление синхронизма		самовосстановление
— допустимая величина кратковременного (2 с) провала или скачка мощности, дБ	не хуже 1		2...10			3...40	6...40
—допустимое кратковременное (2 с) превышение уровня шума над сигналом, дБ	—		>9	>7	>14	0...40

Таблица 3.8. Диапазоны помехозащищенности модемов

Эти модемы имеют так называемый измерительный интерфейс, базирующийся на стандартном механизме АТ-команд и предоставляющий возможность доступа к внутренней памяти DSP со стороны микроконтроллера. Поставляемая вместе с модемами программа ST24view позволяет в графическом виде отобразить мгновенные и осредненные значения параметров, полученных от модема:

мощность принимаемого и передаваемого сигналов, отношение сигнал/шум, частота несущей принимаемого сигнала, искажения спектра сигнала в полосе приема, групповое время прохождения, ошибки систем тактовой и фазовой синхронизации, значения коэффициентов адаптивного корректора, результаты принятия решения о бодовом значении сигнального элемента.

Полученные тем или иным способом характеристики канала, могут быть использованы для обоснования выбора необходимого модема и его протокола модуляции. При этом могут быть использованы данные из табл. 3.8 и рис. 3.4.

Если вы вынуждены использовать низкий по качеству канал и не можете его улучшить, то резонно будет остановиться на низкоскоростном протоколе и соответственно недорогом модеме.

4 ПРОТОКОЛЫ ИСПРАВЛЕНИЯ ОШИБОК

4.1. Протоколы MNP

4.1.1. Общие сведения

Одним из первых протоколов исправления ошибок стал протокол MNP (Microcom Networking Protocol), разработанный фирмой Microcom. Он оказался настолько удачным, что претерпел девять модификаций и расширений, которые получили название Классов протоколов MNP. Классы 1 — 4 обеспечивают исправление ошибок, классы 6, 9,10 — кроме исправления ошибок, выполняют и другие функции.

MNP1 используется для асинхронного побайтного полудуплексного обмена данными. Он был разработан для того, чтобы устройства с минимальными аппаратными ресурсами могли осуществлять контроль ошибок. Из-за своей чрезвычайно низкой эффективности протокол в современных модемах больше не используется.

MNP2 позволяет исправлять канальные ошибки при асинхронной полнодуплексной передаче данных и требует реализуется в модемах с микропроцессорным управлением. Протокол также характеризуется повышенной избыточностью, поскольку в нем при асинхронном режиме передачи в каждый передаваемый символ включаются стартовые и стоповые биты.

MNP3 обеспечивает обмен данными между модемами по протоколу SDLC (Synchronouse Data Link Control) в синхронном режиме, в то время как обмен данными с компьютером остается асинхронным. Из байт данных, принимаемых от DTE, формируются блоки данных (кадры), называемые в терминах MNP пакетами. Каждый пакет передается как один синхронный кадр второго канального уровня модели OSI. Скорость передачи информации при использовании MNP3 повышается за счет того, что уже не требуется передавать дополнительные стартовые и стоповые биты для каждого байта.

•MNP4 предусматривает возможность изменения размера пакета в процессе процедуры согласования параметров передачи, называемой также процедурой адаптивной сборки пакетов (Adaptive Packet Assembly). Пакет может содержать 32, 64, 128, 192 или 256 байт. При большом уровне шумов передаются пакеты меньших размеров. В результате этого увеличивается вероятность безошибочной передачи пакета данных. По высококачественным каналам пересылаются пакеты больших размеров; при этом уменьшается количество избыточной служебной информации. Управление размером пакета со стороны пользователя часто возможно при помощи АТ-команды \Аn.

Протокол MNP4 позволяет повысить скорость передачи за счет оптимизации фазы (режима) передачи данных (Data Phase Optimization), поскольку не требует передавать не изменяющийся заголовок для каждого нового пакета.

Благодаря этому большая часть информационной пропускной способности канала используется для передачи данных.

MNP6 рассчитан на работу со скоростями от 300 до 9600 бит/с. Модем начинает работу на скорости 2400 бит/с и затем изменяет ее в зависимости от типа удаленного модема. Этот протокол предусматривает возможность автоматического переключения из полудуплексного режима в дуплексный и обратно.

MNP9 обеспечивает совместимость с протоколом модуляции V.32 и предусматривает процедуру сжатия, а также повышает эффективность передачи за счет реализации режима селективного повтора искаженных пакетов (ARQ типа SR).

MNP10 предназначен для обеспечения передачи данных при неблагоприятных или изменяющихся условиях на линии связи, характерных, например, для сотовых систем связи. Протокол включает возможность многократных попыток установления связи, динамическую подстройку уровня передачи и размера передаваемого пакета. MNP10 также имеет возможность изменения скорости передачи не только в сторону ее уменьшения, но и в сторону увеличения.

4.2. Протокол V.42

4.2.1. Основные характеристики

С
тандарт V.42, принятый ITU-T в ноябре 1988 года, определяет процедуру LAPM (Link Access Procedure for Modems), схожую по возможностям с MNP4. Преимущества LAPM по сравнению с MNP4 заключаются в повышенной скорости передачи по плохим телефонным каналам и хорошей согласованности с другими стандартами, основанными на протоколе HDLC. Процедура LAPM

Рис. 4.1. Функции DCE без аппаратной коррекции ошибок

очень близка к процедурам LAPB и LAPD, применяемых в сетях Х.25 и в сетях интегрального обслуживания ISDN.

Согласно V.42 требуется реализация как процедуры LAPM, так и протокола MNP4, как альтернативного варианта повышения достоверности. Это означает, что модем V.42 может взаимодействовать с модемами типа MNP4. Однако при таком соединении не будут задействованы все возможности V.42. Во время установления связи модем V.42 проверяет, может ли удаленный модем работать согласно полного протокола V.42 или только по протоколу MNP4. При этом предпочтение отдается протоколу V.42. Таким образом, модем V.42 пытается использовать процедуры коррекции ошибок согласно V.42, и если это не получается, то производится попытка запустить MNP4. Если и эта попытка оказывается безуспешной, устанавливается связь без коррекции ошибок.

В отличие от аппаратуры канала данных без аппаратного исправления ошибок (рис. 4.1), рекомендация V.42 выделяет в функциональной схеме DCE дополнительный блок защиты от ошибок (рис. 4.2).

Согласно V.42 блок управления модема должен определять, поддерживает ли удаленная аппаратура функции исправления ошибок, и координировать согласование соответствующих процедур.