Под коррекцией ошибок подразумевается способность некоторых модемов обнаруживать ошибки, возникшие при передаче, и самостоятельно повторять передачу тех данных, которые были повреждены. Для того, чтобы это было возможно, оба модема должны работать в одном стандарте, К счастью, большинство изготовителеи модемов придерживаются одних и тех же протоколов. V. 42. Протокол коррекции ошибок V. 42 построен на основе 4-й версии ММР, который рассматривается далее. Так как в стандарте V. 42 предусмотрена совместимость с МMР, все работающие в стандарте ММР 4 устройства могут устанавливать связь с модемами V. 42. В рассматриваемом стандарте используется процедураLАРМ. Этой процедурой, как и протоколом ММР, предусмотрена автоматическая повторная передача испорченных данных, что гарантирует прохождение через модемы только достоверной информации. Стандарт V. 42 превосходит ММР 4, так как обеспечивает за счет интеллектуальных алгоритмов более высокую (на 20%) скорость передачи данных.
Стандарты компрессии данных
В некоторых модемах данные перед передачей "упаковываются", что позволяет сэкономить время и деньги на оплате услуг междугородней связи. В зависимости от типов передаваемых файлов, их размер может уменьшиться в два раза по сравнению с первоначальным, что фактически удваивает быстродействие модема. V. 42bis. Стандарт компрессии данных V42bis, разработанный СС1ТТ, аналогичен ММР 5, но степень сжатия при его использовании примерно на 35% выше. Стандарт V42bis несовместим с ММР, но почти во всех модемах V42bis предусмотрен режим работы в стандарте MMP. В зависимости от способа компрессии, реальная скорость передачи данных может увеличиться в четыре раза. Этот факт часто становится основой для недобросовестной рекламы: например, утверждают, что пропускная способность модема—9600 бит/с, хотя на самом деле это устройство со скоростью передачи данных 2400 бит/с, работающее в стандарте V42bis, и такая пропускная способность реально достижима только при передаче текстовых файлов, сжать которые можно очень существенно. Сейчас изготовители модемов V. 42bis-9600 бит/с аналогичным образом заявляют о том, что их пропускная способность— 38, 4 кбит/с, ни слова не говоря о компрессии данных. Стандарт V42bis лучше, чем ММР 5, в том смысле, что в нем сначала производится анализ данных и определяется, нужно ли ихкомпрессировать. После этого производится сжатие только тех данных, для которых это необходимо. Некоторые файлы уже бывают "упакованы" (программамиARJ, PKZIP и др. ), и попытка компрессировать их еще раз приводит к увелиению их размеров. По протоколу MMP 5 попытки сжать данные предпринимаются всегда, что уменьшает реальную пропускную способность при передаче ранее упакованных файлов. В стандарте V. 42bis компрессия производится только в том случае, когда она дает выигрыш.
Для связи в стандарте V. 42bis должен быть использован протокол V. 42. Поэтому в модемах с компрессией данных в стандартеV. 42bis, естественно, предполагается коррекция ошибок в соответствии со стандартом V. 42. В результате совместного использования обоих протоколов обеспечивается безошибочная передача данных с максимальной компрессией. Фирменные стандарты
Наряду с протоколами модуляции, исправления ошибок и компрессии данных, являющимися промышленными стандартами и признанными или введенными CC1TT, некоторые фирмы разработали свои протоколы и используют их без официального одобрения. Некоторые из этих протоколов получили широкое распространение и стали в каком-то смысле "псевдостандартами".
Наибольшим успехом пользуются протоколы МХР фирмы М1сгосот. Эти протоколы исправления ошибок и компрессии данных используют и другие изготовители модемов. Пользуются известностью также протоколы модуляции НSТ фирмыUS Roboticks, Благодаря активной пропаганде своих изделий, упомянутые фирмы сумели завоевать значительную часть рынка сбыта. Мы рассмотрим сейчас эти и некоторые другие фирменные стандарты.
НSТ. Этот модифицированный полудуплексный протокол модуляции со скоростями передачи данных 14 400 и 9600 бит/с разработан фирмой. US Roboticks Хотя сейчас он довольно широко распространен, по-видимому, вскоре он "сойдет со сцены" по мере все более широкого внедрения стандарта V. 32. В модемахНSТ передача данных в одном направлении производится со скоростью 9600 или 14 400 бит/с, а в обратном—300 или 450 бит/с. Такой протокол очень удобен для интерактивных обменов. Так как схемы подавления эха при этом не используются, стоимость модемов не слишком высока.
Фирма US Roboticks выпускает также модемы со стандартными протоколами и модемы, работающие в двух стандартах— V32bis и
НSТ. Такие модемы позволяют соединяться практически с любым "партнером" и передавать данные с максимально возможной в данной ситуации скоростью. DIS. В устройствах, использующих этот протокол модуляции (9600 бит/с) фирмы Сотри-Сот, применяется так называемая динамическая стабилизация импеданса. благодаря которой удается повысить помехозащищенность системы, по сравнению со стандартомV. 32 (речь идет, по-видимому, об оперативной подстройке согласования передатчика и приемника с линией связи). Сами модемы довольно дешевые, но их, так же, как HST, производит только одна фирма. По-видимому, по мере снижения стоимости модемов V. 32 и V32bis этот фирменный стандарт исчезнет.
MMP. Протокол ММР позволяет обнаруживать и исправлять ошибки по всему тракту прохождения сигналов, т. е. модемы замечают возникающие при передаче сбои и запрашивают повторную передачу испорченных данных. В стандартах ММР некоторых уровней предусматривается компрессия данных.
При разработке МMР были определены различные классы устройств, различающихся тем, какие из возможностей полного протокола ММР в них реализованы. Большинство современных модемов относятся к классам 1 - 5. Обычно к более высоким классам относятся устройства, производимые самой фирмойMegosot, поскольку характерные для них возможности реализуются только в рамках фирменного протокола.
Преимущество протокола МMР заключается в его способности исправлять ошибки, но устройства, относящиеся кклассам 4 и 5, отличаются еще и повышенной производительностью, а в классе 5, кроме того, предусмотрена компрессия данных в реальном времени. Низшие классы стандарта не представляют особого интереса для владельцев модемов. • МMР класс 4. К нему относятся устройства с повышенной производительностью, которая достигается за счет использования специальных приемов кодирования. Благодаря этому пропускная способность повышается примерно на 5%, хотя реальное ее увеличение зависит от типа связи и может достигать 25 - 50%. • МMР класс 5. В устройствах этого класса используется адаптивный алгоритм компрессии данных в реальном времени. Производительность может быть увеличена в два раза, но фактическое ее повышение зависит от типа передаваемых данных. Наилучшие результаты достигаются при передаче текстовых файлов, программные файлы сжимаются хуже. Однако при работе с уже упакованными файлами (например, программамиARJ, РКZIР и др. ) производительность снижается, поэтому в системах типа ВВЗ этот стандарт обычно не используется. V29bis. Протокол Hayes используется фирмой Hayes в некоторых своих устройствах. По мере распространения дешевых модемов, работающих в стандартах V. 32 и V. 32bis (той же фирмыHayes), протокол V29bis используется все реже. Он представляет из себя модифицированный протокол V. 29, который иногда называют "протоколом игры в пинг-понг", так как при трансляции сигналов в двух направлениях поочередно организуются два канала передачи данных: один высокоскоростной, а другой— "медленный".
СSР. Протокол СSР фирмы СоmриСоm обеспечивает коррекцию ошибок и компрессию данных в модемах 018 фирмы СоmриСоm. Рекомендации по выбору модема
Сейчас стоимость модемов со скоростью передачи данных 9600 бит/с снизилась примерно до 100 долларов. Вполне приличный модем со скоростью передачи данных 14 400 бит/с может стоить меньше 200 долларов.
В большинстве устройств сейчас предусматривается несколько способов коррекции ошибок и компрессии данных. Основываясь на полученных ранее сведениях, можно подобрать модем с оптимальным сочетанием быстродействия, надежности исправления ошибок и компрессии данных. По-видимому, наиболее универсальным является модем Соиrier фирмы US Roboticks, который может работать как в соответствии с протоколом V32bis, так и в собственном стандарте фирмы. Более того, предусмотрена возможность переключения в стандартV42bis со скоростью передачи данных 38, 4кбит/с. Это означает, что данный модем может работать практически с любым "партнером", причем последний сможет полностью реализовать все свои возможности, и эффективность связи будет зависеть только от последнего. Единственный недостаток указанного модема—его высокая стоимость (которая, правда, постепенно снижается), но большие возможности устройства оправдывают дополнительные расходы.
Связь с помощью модемов
Состояние телефонных линий на сегодняшний день в Академии оставляет желать лучшего. Чтоб по возможности улучшить качество связи (повысить скорость передачи) необходимы каналы по которым будут связываться корпуса выделить на АТС, освободив их таким образом от дребезжания реле и шумов усилителей. После этих преобразований на канал связи будет влиять только наводимые помехи на линию.
По исследованиям журнала PC Magazine из всех модемов , которые присутствуют на рынке на данный момент, соотношение цена/производительность самая высокая у модема US Robotics Courier 33. 600. Этот модем поддерживает все существующие на сегодняшний день протоколы. Дополнительно в этом модеме присутствует фирменный US Robotics протокол, V2. Если на линии связывается два таких модема, то используя этот протокол возможна скорость до 56, 6 кБит/сек. Желательно использование модемов во внешнем исполнении, т. к. при зависании встроенного модема, необходимо перегружать весь компьютер, что останавливает работу сети. При зависании внешнего модема, необходимо перегружать только сам модем. В связи с тем, что модем может работать только с компьютером, необходимо в каждой точке доступа установить компьютер-сервер связи. Для этих целей подойдет компьютер с минимальной конфигурацией, которая предлагается фирмами по продаже компьютеров на данный момент. Т. к. всего 4 точки доступа, то необходимо 4 компьютера. (рис. 5)
Рис. 5.
Сервер связи, который располагается в УК-1 должен поддерживать 4 модема, т. к. компьютер обычной конфигурации поддерживает только 2 COM порта, то необходимо еще плату расширения COM портов. Каждый компьютер снабжается сетевой платой. Компьютеры находящиеся в 8 экипаже и УК-1 работают с обоими вертуальными сетями, следовательно им необходимо по 2 сетевые платы.
Для того, чтобы серверы связи могли разделять данные между модемами и сетевыми платами по сетевым адресам, необходимой операционной системой является OC Windows NT Server. Данная ОС хорошо зарекомендовала себя как сетевая операционная система. Кроме этого данная ОС осуществляет поддержку большого количества встроенного и внешнего оборудования на сервере, является мультизадачной операционной системой, использующей защищенный режим работы процессора.
В последующем при объединении корпусов каким-нибудь другим способом эти точки доступа можно использовать для решений задачи удаленной связи в сеть Академии. Соединение корпуса радиоспециальности ДВГМА по радиоканалу
Радиомодемы и виды передачи радио-Ethernrt
Передача цифровых потоков по радиоканалу не является новейшим достижением науки и техники, однако раньше применение соответствующих систем ограничивалось их высокой стоимостью и ориентацией на стационарных пользователей и большие объемы трафика. В начале 90 гг. произошел технологический прорыв в области производства компонентов СВЧ- оборудования и обработки цифровых сигналов, что привело к перевороту на рынке средств радиосвязи. Принятие международных стандартов, выделение новых частотных диапазонов, а также обвальное падение цен на аппаратуру способствовали интенсивному развитию этой отрасли за рубежом. В последнее время объединение территориально-распределенных компьютеров в единую радиосеть с целью решения коммерческих задач стало не только технически целесообразным, но и экономически выгодным. Всплеск спроса на сетевое радиооборудование - это не временное явление, поскольку современные хозяйственные механизмы нуждаются в эффективной и мобильной связи для большого числа пользователей, а эту возможность предоставляет только радио. Обширная номенклатура радиооборудования, предлагаемого различными компаниями, может быть разделена на следующие категории.
Компактные радиорелейные системы с пропускной способностью 2-20 Мбит/с. Дальность связи более 100 км обеспечивается за счет сегментирования линии по 15-30 км. Полный комплект оборудования для одного сегмента стоит не менее 30 тыс. дол. Радиомодемы производительностью 0, 1-2 Мбит/с используются для быстрого построения персональных линий связи длиной до 100 км. Могут применяться в режиме радиорелейных линий. Пара модемов и сопутствующее оборудование стоят около 10-20 тыс. дол.
Сетевое радиооборудованиепредназначено для беспроводного объединения множества пользователей, которые распределены на площади до 1 км2, в общую сеть, подобную кабельной. Это оборудование также позволяет объединять ЛС, разнесенные на расстояния до 15 км. Пропускная способность - до 10 Мбит/с. Стоимость пары мостов, необходимых для связи двух сетей, составляет приблизительно 5 тыс. дол.
Технология ШПС
Возможность одновременной работы, осуществляемой в асинхронном режиме, независимых многопользовательских радиосистем в общей частотной полосе наиболее эффективно обеспечивается кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access, CDMA). Этот метод множественного доступа к каналу связи основан на применении широкополосных (или шумоподобных) сигналов (ШПС), которые часто обозначают и термином Spread Spectrum ("распределенный спектр"). В системах связи используются, в основном, два метода получения широкополосной несущей: кодовая фазовая модуляция, или метод прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS), и кодовая перестройка частоты, или метод частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS).
Следует отметить, что термин ШПС не вполне приемлем при описании коммерческих систем связи, поскольку в них относительная ширина спектра сигналов не превышает 3% . Это приводит к неполному использованию преимуществ ШПС (база более 10 тыс. , относительная полоса - свыше 20%). К сожалению, ШПС с большой базой недоступны для коммерческих систем связи, поскольку национальные стандарты для гражданских систем связи ограничивают ширину спектра сигналов. Всеми "достоинствами" такого вида сигналов пользуются только военные. Однако системы FSSS для диапазона 900 МГц, использующие 3% полосы частот, имеют некоторое преимущество перед другими системами с точки зрения интерференционных замираний.
ШПС получил свое название в связи с тем, что его энергия равномерно распределена в широкой полосе, а это характерно для шумовых процессов. Спектр ШПС должен быть много шире передаваемого информационного сигнала. Следует подчеркнуть, что, в отличие от шума, ШПС является периодическим сигналом. Его период определяется длиной образующего кода, которая в большинстве случаев весьма невелика. В качестве образующего кода DSSS обычно используются бинарные псевдослучайные последовательности. Чем длиннее код, тем вероятнее появление блоков различной длительности и "шумоподобнее ШПС". Большинство систем DSSS применяют для кодирования 11-символьную последовательность Баркера. Ширина спектра DSSS определяется длительностью одного элемента кода. В случае формирования ШПС по методу частотных скачков каждому элементу кода соответствует конкретная частота. При этом спектр ШПС характеризуется большей равномерностью в полосе частот и, следовательно, большей шумоподобностью. При передаче информации с помощью ШПС длительность каждого информационного символа соответствует периоду кодовой последовательности. Для наложения информационного сигнала на широкополосную несущую используются стандартные приемы амплитудной, частотной или фазовой модуляции. Отношение ширины спектров шумоподобной несущей и информационного сигнала, называемое базой ШПС (processing gain), определяет коэффициент подавления помех по мощности (примерно квадратный корень из величины базы ШПС ). Для систем DSSS база ШПС соответствует числу элементов образующего кода. Если частоты несущих не повторяются и их спектры не перекрываются, то база сигнала FHSS равна количеству парциальных переключаемых несущих.
При передаче информации с помощью ШПС требуется синхронизация приемной и передающей сторон по несущей частоте, по тактовым частотам кода и информационного сигнала. Абоненты беспроводной сети должны быть синхронизированы по этим параметрам при вхождении в связь. Протоколы работы радиосети обязательно включают в себя передачу специальных синхронизирующих последовательностей при пересылке каждого пакета, что ограничивает пропускную способность сети. Инициирующие последовательности содержат также идентификационные коды, которые призваны сделать "взаимоневидимыми" сети, работающие в одном диапазоне.
Идентификаторы не изолируют две (или более) независимые системы связи на физическом уровне. До тех пор, пока базы используемых ШПС малы, корреляционная обработка не способна "подавить" мешающие ШПС. Во избежание коллизий пакетов требуется, чтобы протокол обеспечивал "молчание" всех устройств, находящихся в пределах радиовидимости, пока хоть одно из них работает в режиме передачи. Практически, при одновременной работе нескольких территориально перекрывающихся независимых сетей пересылка пакета в любой из них приводит к переводу в режим ожидания всех устройств в остальных сетях. Это неизбежно n-кратно снижает пропускную способность каждой из них (n - число таких систем). Ухудшение пропускной способности связано и с задержками распространения сигнала. Так, при дальности связи 3 км протокол доступа в сети Radio-Ethernet должен обеспечивать защитные интервалы не менее 10 мкс, а при 30 км - 100 мкс; отсюда необходимость накопления пакетов и более продолжительное использование радиоканала.
