Протоколи підключення. Інакше ці протоколи називають фізи-чними інтерфейсами, оскільки вони забезпечують зв’язок на фізич-ному рівні. Серед основних модемних протоколів підключення мо-жна назвати: RS-232, що апаратно реалізується як послідовний адаптер і роз’ємне з’єднання (DB25 і DB9—відповідно на 25 і на 9 кон- тактів). RS-422A (10 Мбіт/с), RS-423A (10 Кбіт/с) описують електричні характеристики інтерфейсу. RS-449 (V.36) — інформація про параметри сигналів (30), типи рознять, розміщення контактів. V.35 (48 Кбіт/с) (34 контакти) -//- Все це більш нові стандарти порівняно з RS-232, які дозволяють забезпечити високошвидкісну роботу на великих відстанях між DTE і DCE. Застосовуються також Х.21, Х.21bis. Деякі фірми-виробники розглядають паралельний інтерфейс як гідну альтернативу RS-232 з огляду на підвищення швидко-стей передачі даних. Реалізується за допомогою адаптера пара-лельного порту. Стандартний паралельний порт призначений лише для односторонньої передачі інформації. EEP — покращений паралельний порт, двонаправлений, в шість разів швидший від звичайного, сумісний зі звичайним, розроблений рядом фірм, серед яких Intel. ЕСР — порт із розширеними функціями (стиснення даних), більш швидкий. ІЕЕЕ-1284 може працювати з будь-яким з двох попередніх. Крім того, для організації взаємодії DTE — DCE використо-вуються протоколи канального рівня: Xon/Xoff — служить для управління потоком, реалізується на програмному рівні; CTS/RTS — для одно- і двонаправленого управління потоком, реалізується на апаратному рівні. (У низький логічний стан пе-реводиться рівень сигналу на лініях «Готовий до передачі», «За-пит передачі».) Протоколи взаємодії. Для виконання своїх функцій модеми повинні взаємодіяти між собою та різноманітним кінцевим обла-днанням. V.8 описує процедури взаємодії двох модемів на етапі встано-влення зв’язку. V.25 (RS-366A) і V.25bis — визначають інтерфейс і функції обладнання автоматичного виклику і зв’язку. Протоколи модуляції. Основною функцією модема є моду-ляція — перетворення потоку даних на сигнали, що надсила-ються в телефонну лінію. Протилежна дія — демодуляція. У модемах для телефонних каналів найчастіше використову-ються три види модуляції: частотна (FSK), відносна фазова (DPSK) і квадратурна амплітудна (QAM). Спосіб модуляції відіграє основну роль у досягненні певної швидкості передачі інформації. Граничні можливості системи в цьому плані можна оцінити за допомогою відомої формули Шенно-на, що визначає залежність пропускної здатності каналу від викори-стовуваної смуги частот і відношення потужностей сигналу й шуму. Основні протоколи модуляції наведено в табл. 1. Фірмові протоколи модуляції наведено в табл. 2. Протоколи виправлення похибок. Боротьба з похибками, що виникають під час передачі даних каналами зв’язку, ведеться на різних рівнях ВВС — переважно на перших чотирьох. Формат кадру (повідомлення) протоколів з виправленням похи-бок має містити контрольну послідовність кадру (FCS — Frame Check Sequence), яка часто називається також полем циклічного надлишкового коду (CRC — Cyclical Redundancy Check). Ця послі-довність використовується для виявлення похибок передачі. Так, DCE-відправник визначає FCS і вводить її до складу кадру, DCE-приймач здійснює аналогічні обчислення над повідомленням і порі-внює отриманий результат із полем FCS. Якщо виявлено розбіж-ність — відправляє негативне підтвердження NAK, яке означає, що передачу кадру необхідно повторити. Таблиця 1 ОСНОВНІ ПРОТОКОЛИ МОДУЛЯЦІЇ Протокол Швидкість моду-ляції, бод Швидкість передачі, біт/с Режим передачі Дуплекс/ напівдуплекс V.17(fax) 2400 14400, 9600 7200, 1200 синх пдп V.21 Bell103j 300 300 люб дпл V.22 600 1200, 600 люб дпл V.22bis 600 2400, 1200 люб дпл V.23 1200, 600 1200, 600 люб дпл V.26 1200 2400 синх дпл V.26bis 1200 2400, 1200 синх пдп V.26ter 1200 2400, 1200 люб дпл V.27(fax) 1600 4800 синх люб V.27bis (fax) 1200, 1600 4800, 2400 синх люб V.27ter (fax) 1200, 1600 4800, 2400 синх пдп V.29(fax) 2400 9600, 7200 4800 синх люб V.32 2400 9600, 4800, 2400 синх дпл V.32bis 2400 14400, 9600 7200, 4800, 1200 синх дпл V.32terbo 2400 19200, 16800 синх дпл V.33 2400 14400, 12 000 синх дпл V.34 2400—3429 28800 — 2400 синх дпл V.34bis (V.34+), V.Fast 33600 синх дпл Таблиця 2
Назва Фірма Швидкість модуляції, бод Швидкість передачі, біт/с Режим передачі Дуплекс/ напівдуплекс HST, RHST U.S. Robotics 2400 16800—300 21600—300 синх дпл ZyX, ZyCELL ZyXEL Commun. 2400, 2743 19200—7200 синх *пл PEP TurboPEP Telebit 2400 19600 синх дпл PEP — Packetized Ensemble Protocol. HST — High Speed Technology.
Для виявлення похибок у передаваних даних використовуються різні методи: • посимвольний контроль парності; • поблочний контроль парності; • розрахунок контрольної суми; • контроль циклічним надлишковим кодом (СRC) — найпотужніший засіб для виявлення похибок на рівні блоків даних — алго-ритм хеширування, який відображає (хеширує) елементи більшого набору на елементи меншого набору. Повторна передача (ARQ) здійснюється різними способами, оскільки отримані на нього відповіді можуть оброблятися по-різному: • стартстопний (передача з зупинкою та очікуванням, SAW — Stop And Wait) — блочний метод; • із поверненням на N кадрів (GBN) — потоковий метод (кадри передаються неперервно); • метод вибіркового (селективного) повтору (SR — Selective Repeat), коли дані передаються неперервно, але повторюється лише кадр, на якого отримано негативну відповідь. Основні протоколи виправлення похибок (MNP — Microcom Network Protocols) наведено в табл. 3. LAРM (Link Access Procedure for Modems) — можливостями схожа на MNP4, але забезпечує підвищену швидкість передачі не якісними телефонними каналами і добре узгоджена з іншими стандартами групи HDLC. Так, ця процедура близька до LAPB і LAPD, що використовуються в мережах X.25 і ISDN. Протоколи стиснення інформації. Стиснення інформації (compression) — зменшення розмірів даних завдяки використанню їхньої надмірності. Стиснення буває з втратами та без них. Втрати допустимі за сти-снення та відновлення деяких видів даних (відео, аудіоінформація). Найбільш популярним є метод стиснення з втратами MPEG2 (Motion Pictures Expert Group), який забезпечує коефіцієнт стиснен-ня до 20:1. Але цей метод не використовується у модемах. Існує багато алгоритмів стиснення даних без втрат, які поділя-ються на декілька основних груп: Таблиця 3 Назва Режим передачі Дупл/ напівдуплекс Швидкість, біт/с Характеристика MNP1 асинхр пдп 300 не використовується MNP2 асинхр дпл 2000 надмірність — старт-стопні біти MNP3 асинхр/ синхр 2600 не використовує старт-стопні біти MNP4 синхр 2900 дозволяє керувати розміром пакета MNP6 синхр дпл/пдп 300 — 9600 настроює швидкість на приймач MNP9 стиснення, ARQ-SR, сумісний з V.32 MNP10 для змінних умов (стільнико-вих систем) V.42 (LAРM) може взаємодіяти з MNP4
• Кодування повторів (RLE — Run-Length Encoding) — один із найстаріших і найпростіших. Використовується в основному для стиснення графічних файлів (наприклад, формату РСХ). Для стис-нення текстових або виконуваних файлів неефективний, тому в сис-темах зв’язку практично не використовується. • Ймовірнісні методи стиснення (алгоритми Шеннона—Фано, Ха-ффмена) — кожному символові присвоюється код, довжина якого обернено пропорційна частоті появи цього символу. Застосовуються у програмах-архіваторах (ARC, PKZIP та ін.). Для стиснення даних, що передаються модемами, використовуються рідко. • Арифметичні методи — рядок символів замінюється дійсним чи-слом, більшим від нуля та меншим, ніж одиниця. Вимагають значних обчислювальних ресурсів. • Метод словників (LZ — Lempel-Ziv). Вперше описаний 1977 р. Якобом Зівом та Абрагамом Лемпелем. Нині є найпоширенішим. В його основі — ідея заміни найчисленніших послідовностей символів (рядків) у потоці інформації посиланнями на «зразки», що зберіга-ються в спеціально створеній таблиці. Модифікації: LZW, LZ77, LZSS, BTLZ. Основні протоколи стиснення даних наведено в табл. 4. Отже, V.42bis ефективніший, ніж протоколи MNP, але останнім часом ведеться робота із заміни методів стиснення протоколів MNP на метод, оснований на алгоритмі Лемпеля—Зіва—Уелча (LZW), для забезпечення стиснення 4:1. Таблиця 4 Назва Характеристика протоколу V.42bis стиснення даних до 4:1 з використанням алгоритмів BTLZ (British Telecom Lempel—Ziv), заміна часто вживаних ланцюгів коротшими позначеннями, пе-ретворення на синхронний потік, корекція похибок MNP5 стиснення даних до 2:1 MNP7 стиснення даних до 3:1
Найкориснішим є стиснення для інтерактивних сеансів. Якщо ж надсилаються файли, то стиснення до пересилки архіваторами є ефективнішим. Не варто стискати з допомогою модема вже ущіль-нені дані! Важливо, щоб дані пересилалися лінією, вільною від по-хибок. Протоколи передачі файлів. Основні функції цих протоколів — керування потоком даних, передача даних і допоміжної інформації, захист з’єднання (перевірка пароля). Типові протоколи передачі файлів наведено в табл. 5. Якщо використовуються протоколи з апаратною корекцією по-хибок, то краще застосовувати Yмodem-g і Zmodem. Модеми підтримують давніші стандарти. Так, модем зі станда-ртом V.42bis підтримує V.42, V.32 і т. д. Це означає, що модеми сумісні. Тобто, високошвидкісні модеми можуть знижувати свою швидкість (відкат), відмовлятися від корекції похибок чи стиснен-ня даних, якщо модем на зв’язку не може підтримувати відповід-ний протокол. Реальна швидкість модема залежить від характеристик стис-нення даних і корекції похибок. Ці характеристики збільшують пропускну здатність модема. Під час сеансу два модеми на кінцях телефонної лінії намага-ються використати найвищий за номером стандарт (він має більше можливостей). Домовленість про стандарт обміну встановлюється під час з’єднання. Таблиця 5 Назва Характеристика протоколу ASCII без корекції похибок Bitmodem одночасна передача файлів у двох напрямках. Можна рівночасно з передачею файла «говорити» з віддаленим комп’ютером за рахунок набору на клавіатурі XModem корекція похибок і перевірка цілісності, звідси — повільний, напів-дуплексний протокол пересилки файлів блоки даних кратні 128 байт, метод виявлення похибок — SAW XModem-CRC метод виявлення похибок — CRC XModem-1 K блоки даних 1024 байти YModem покращений XModem-CRC, блок 1024 байти, передача декількох кадрів за раз — групова (пакетна) Yмodem-g підвищена швидкість і захист від похибок Zmodem найпоширеніший, швидкий протокол пересилки; процедура SBN, CRC, можливість «докачування» файлів у разі обриву зв’язку, пакетна передача, корекція похибок Kermit Колумбійський університет, 1981 р., для передачі файлів між комп’ютерами різних типів, в умовах сильних перешкод і затримок. Використовує пакети змінної довжини Super Kermit забезпечує стиснення даних Чим більше можливостей надає модем, тим він дорожчий. Тому, вибираючи модем, потрібно визначити перелік його характеристик і визначити необхідні. Тут можна керуватися такими умовами: 1. Що більші обсяги інформації необхідно «перекачувати» через модем, то більшу швидкість для модема слід вибирати. За похви-линної оплати користування каналом зв’язку невисока швидкість може призвести до значних витрат. У цій ситуації слід подумати про модеми зі стисненням даних. 2. Визначити якість каналу зв’язку — наскільки сильні перешко-ди в каналі (чим старіше обладнання АТС, тим сильніші перешко-ди). Якість можна визначити, «позичивши» модем для перевірки ка-налу або зв’язавшись із телефонною компанією. Якщо перешкоди в каналі зв’язку значні, то слід вибрати модем з корекцією похибок (протокол V.42bis / MNP). 3. Якщо модем купується для зв’язку з іншою організацією, то слід з’ясувати, які характеристики модема там, і якщо модем буде використовуватися лише для зв’язку з цією організацією, купувати модем із більшими характеристиками не варто. 4. Вибір зовнішнього або внутрішнього модема визначається на-явністю вільних портів або слотів у машині. На вибір модема можуть вплинути і інші характеристики: мож-ливість автонабору номера, мовний супровід, автовизначення харак-теристик зв’язаного модема і т. ін.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Модемні протоколи» з дисципліни «Телекомунікації в бізнесі»
