Модемна технологія K56flex, Мережі.
K56flex чи x2? Як неможливе стало можливим Звідки беруться шуми квантування За результатами досліджень, проведених у США, до 90% кібермандрівників продовжують застосовувати
K56flex чи x2?
У списку батьків-засновників фігурувала і фірма 3Com, яка на виставці Comdex'96 заявила про підтримку тоді ще самостійної технології V.flex2 компанії Lucent. Напередодні виставки Rockwell і Lucent повідомили, що домагаються сумісності своїх фірмових технологій (К56Plus і V.flex2 відповідно), тому 3Com автоматично ставала прихильницею К56flex. Однак того ж дня, коли було анонсовано консорціум Open 56 Forum, 3Com та U.S. Robotics оголосили про своє рішення об'єднатися в одну компанію. В результаті 3Com очолила табір прихильників протоколу Х2, розробленого інженерами U.S. Robotics. З відомих виробників до цього альянсу приєдналися Texas Instrument (постачальник мікросхем для модемів US Robotics), IBM і Cirrus Logic.
Таблиця 1.Виробники K56flex-модемів.
Конкуренція наростала. Аналітики заговорили про "війну модемних протоколів". Суперникам доводилося діяти особливо енергійно, щоб залучити на свій бік більше прихильників з числа незалежних виробників модемів, провайдерів доступу до Інтернету та користувачів (індивідуальних та корпоративних). Для останніх дуже важливою є відповідність придбаних пристроїв відкритим стандартам, що забезпечує взаємодію продуктів різних постачальників. Оскільки з самого початку було зрозуміло, що стандарт на 56К-модеми з'явиться не раніше 1998 р., майже всі виробники (у тому числі компанії Ascend і Zoom, лідери у виробництві відповідно вузлових та користувальницьких пристроїв K56flex),пропонуючи 56К-продукти, обіцяли їхню безкоштовну модернізацію після набуття чинності єдиною специфікацією.
Які проблеми доводиться вирішувати під час підготовки єдиного протоколу? Щоб зрозуміти це, розглянемо особливості 56К-технології.
Як неможливе стало можливим
Модеми всіх попередніх стандартів, включаючи V.34, розроблялися з урахуванням того, що ТФОП встановлено як аналогове, так і цифрове обладнання, яке з'єднане між собою як цифровими, так і аналоговими лініями. Таким чином, під час подорожі від передавального прийомного модему сигнал піддається численним перетворенням з аналогової в цифрову форму і назад, а також впливу різних перешкод на аналогових ділянках шляху. Всі ці "зворотності" не дозволяють забезпечити величину відношення корисного сигналу до шумів вище 30-35 дБ. Відповідно до закону Шеннона теоретично можлива швидкість у такому каналі зв'язку обчислюється за такою формулою:
Нова технологія призначена для сучасних ТФОП. У таких мережах залишилася аналоговою лише невелика абонентська ділянка – від місцевої АТС до квартири користувача. Вся транспортна мережа, обладнання АТС, вузлів провайдерів Internet та великих компаній, а також лінії зв'язку, що з'єднують ці вузли з найближчими АТС, є повністю цифровими.
Розробники 56K-модемів виходили з відомого факту, що цифрові канали практично не схильні до впливу зовнішніх електронних перешкод. Відповідно, вони здатні забезпечити більше значення співвідношення корисний сигнал/шум, а отже, підвищити швидкість модемних з'єднань. Однак на шляху до швидкості 56 кбіт/с залишалися дві дуже серйозні перешкоди: наявність шумів квантування і короткої, але поки що "неминучої" аналогової абонентської ділянки з усіма її перешкодами.
Перша перешкода була подолана завдяки тому, що сучасні цифрові мережі не вимагають здійснення аналого-цифрового перетворення при передачі сигналу користувачеві від вузлів доступу до Інтернету або корпоративної мережі, оскільки в розвинених країнах (і все частіше у нас) останні підключені до найближчих АТС цифрових каналів зв'язку (Т1, Е1 чи ISDN). Справа в тому, що шуми квантування - різницю між переданим і прийнятим сигналами - є результатом аналого-цифрового перетворення (див. врізання).
Другу проблему вдалося вирішити завдяки тому, що 56К-устройства (для позначення яких використовують термін ІКМ-модем), у сенсі слова є модемами. Як звичайний модем стандарту V.34 вони працюють лише у двох випадках: при передачі висхідного трафіку (в напрямку від користувача до вузла доступу в Internet або корпоративну мережу) і якщо з якихось причин не вдалося з'єднатися по одному з 56К-протоколів. Так, K56flex-модем, встановлений на вузлі Internet-провайдера, автоматично переходить у режим V.34, якщо пристрій підтримує протокол х2 або V.34.
Сигнальний процесор вузлового модему перетворює біти інформації, що надходять з комп'ютерної мережі, сигнали типу АІМ, що відповідають рівням квантування ІКМ. Потім восьмизначні коди цих рівнів передаються цифровою мережею до найближчої до користувача АТС. Кодек останньої генерує аналогової абонентської лінії напруга, величина якого змінюється відповідно до рівня квантування. Головна складність для абонентського модему полягає у необхідності впізнати кожен рівень напруги, причому робити це треба 8 тис. разів на секунду.
Теоретично технологія ІКМ-модемів здатна забезпечити швидкість 64 кбіт/с (передачу за кожну секунду 8000символів по 8 біт у кожному), проте на практиці такої швидкодії досягти неможливо. Назвемо лише головні причини.
1. Розробники ІКМ-модемів, зокрема компанія Rock-well, відмовилися від використання всіх рівнів квантування. Це наступним: що вищий рівень, то менше крок квантування, тобто. відстань між послідовними рівнями квантування, отже, абонентському модему важче розпізнавати конкретні символи. Крім того, зі збільшенням рівнів напруги зростають амплітудні спотворення, що також ускладнює розпізнавання сигналів, що приймаються (символів).
Саме тому розробники протоколу К56flex вирішили використати максимум 128 рівнів квантування. Отже, навіть у сприятливому разі крок (одним символом) можуть передаватися лише 7 біт (табл. 2); відповідно, максимально можлива швидкість становила 56 кбіт/с. У процесі встановлення зв'язку вузловий та абонентський модем "домовляються" між собою про кількість рівнів напруги, що розпізнаються, при поточному стані абонентської лінії. Швидкість з'єднання протоколу K56flex встановлюється від 32 до 56 кбіт/с з кроком по 2 кбіт/с.
Таблиця 2.Напруга визначає швидкість.