faqs.org.ru

 Главная > Компьютеры и комплектующие > Коммуникации >

Проблемы использования телефонных каналов для передачи данных

             ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕЛЕФОННЫХ КАНАЛОВ
                        ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ


        1. Каналы для передачи данных в информационных сетях

      Развитие информационных сетей предполагает в качестве непре-
менного условия наличие высоконадежных скоростных систем передачи
данных. Передача данных вне локальных сетей на расстояния, превышаю-
щие 1000 метров, обычно производится с использованием традиционной
коммутируемой телефонной сети или посредством подключения абонентов
к выделенным магистральным телефонным каналам и физическим линиям.
На стыке цифрового потока данных и аналогового телефонного канала
устанавливается модем, и практически сразу же встает проблема обес-
печения максимально возможной скорости и надежности передачи данных.

      Российские магистральные системы связи на 96% образованы ана-
логовыми системами передачи, которые существенным образом искажают
форму передаваемого сигнала. В местных системах связи в ряде случаев
используется устаревшее коммутационное оборудование, что приводит к
существенному ослаблению сигнала и внесению в сигнал мощных помех.
На предприятиях связи, у которых пользователи арендуют каналы, от-
сутствует необходимый опыт эксплуатации телефонных каналов, выделяе-
мых именно для передачи данных, не развита нормативная база и дого-
ворная дисциплина, призванные обеспечить предъявление претензий по
качеству каналов и урегулирование возникающих споров. Эти обстоя-
тельства вынуждают пользователей информационных сетей самим быть
инициаторами постановки и решения задач обеспечения надежной переда-
чи данных. Как же сделать это наболее эффективно?


                  2. Современные телефонные модемы

      Приемники и передатчики большинства современных телефонных мо-
демов строятся с использованием принципа многократной относительной
амплитудно-фазовой модуляции несущего гармонического сигнала. Бурный
прогресс модемостроения в первую очередь ассоциируется с повышением
скорости передачи данных, причиной чему является развитие алгоритмов
модуляции-демодуляции, для аппаратной реализации которых, благодаря
совершенствованию элементной базы, с каждым годом потребны все мень-
шие и меньшие габариты, а цена модемов при этом неуклонно снижается.
Это определяет (при условии неизменности платы за аренду каналов)
устойчивое, наблюдаемое в течение последних 30 лет, уменьшение стои-
мости передачи данных, что и обуславливает прогресс информатизации.
Однако, не следует забывать, что повышение скорости передачи предъ-
являет повышенные требования или к улучшению помеховой обстановки в
линиях связи, или к помехозащищенности модемов (см. рис. 1).

соотношение  32-+---+----+-------+-------+-------+----------XXXXX
сигнал/шум,     +---+----+-------+-------+-------+--------XXXXXXX
         дБ  28-+---+----+-------+-------+-------+-----XXXXXXXXXX
                +---+----+-------+-------+-------+-XXXXXXXXXXX--+
             24-+---+----+-------+-------+---XXXXXXXXXXXXXX-----+
                +---+----+-------+---XXXXXXXXXXXXXXXX-----------+
             20-+---+----+-----XXXXXXXXXXXXXXXXXX+--------------+
                +---+----+--XXXXXXXXXXXX-+-------+--------------+
             16-+---+--XXXXXXXXXX+-------+-------+--------------+
                +---XXXXXXXXXXX--+-------+-------+--------------+
             12-+-XXXXXXXXXX-----+-------+-------+--------------+
                +XXXXXXXXX-------+-------+-------+--------------+
              8-XXXXXXX--+-------+-------+-------+--------------+
                XXXXX----+-------+-------+-------+--------------+
              4-XXX-+----+-------+-------+-------+--------------+
                +---+----+-------+-------+-------+--------------+
              0-+---+----+-------+-------+-------+--------------+
  скорость,     |   |    |       |       |       |              |
      бит/с  300+ 1200  2400     9600    14400   19200      28800
                |   |    |       |       |       |              |
   стандарт  V.21 V.22  V.22bis  V.32    V.32bis V.32terbo   V.34
      МСЭ-Т       V.23  V.26     V.29    V.33

       Рис. 1. Область необходимого качества сигнала, доносимого
               телефонным каналом на вход модема, в зависимости
               от скорости передачи


      Минимизация влияния на работоспособность модема дестабилизиру-
ющих факторов связана с наличием и особенностями построения и взаи-
модействия систем модема: адаптеров, компенсаторов, корректоров и
т.д. Ряд этих систем может отсутствовать в модеме, быть плохо наст-
роенными, спроектированными для мягких условий эксплуатации, что в
конечном итоге и сказывается на помехозащищенности и устойчивости
работы модема. Причем в 100% случаев для конкретного модема невоз-
можно установить параметры помехозащищенности и устойчивости на ос-
нове изучения товарного знака, списка реализованных протоколов и да-
же документации. Многое можно почерпнуть из протокола испытаний,
прилагаемого к сертификату, выдаваемому Министерством Связи. Но не-
которые модемы не имеют сертификатов, да и мало кто имел возможность
детально разобраться в протоколах испытаний, а кроме того известны
случаи, когда сертификат, выдаваемый практически на торговую марку с
указанием скорости передачи и особенностей модема, используется при
распространении модемов, параметры которых уже не имеют с параметра-
ми прошедшего сертификацию образца ничего общего, кроме названия.


                        3. "Волшебный модем"

      Приходится констатировать, что современные модемы, за редким
исключением, проектируется и изготавливаются не в России и приспо-
соблены к помеховой обстановке, отличающейся от отечественной в луч-
шую сторону. Достаточно долгое время не избалованные качеством линий
специалисты информационных сетей питали надежды на появление некоего
"волшебного модема", который бы обеспечивал передачу данных по любо-
му телефонному каналу. Параметры такого "волшебного модема" можно
специфицировать располагая статистически достоверными данными о воз-
можной помеховой обстановке на линиях связи. В приводимой таблице 1
указаны наиболее характерные искажения сигнала и их закритические
значения, которые зафиксированы на различных каналах связи.

                                                   Таблица 1
+------------------------------------+-----------------+-----------+
| Вид искажения сигнала в линии связи|"Волшебный модем"|Примечания |
+------------------------------------+-----------------+-----------+
| 1 Ослабление сигнала более чем на  |Повышение и регу-|           |
|   40 дБ                            |лировка  выходной|           |
+------------------------------------+мощности и чувст-|           |
| 2 Постоянно действующий шум        |вительности      |Искажения  |
+------------------------------------+-----------------+могут      |
| 3 Пачки импульсных помех и всплески|Наличие  свойств |проявляться|
|   шумов, соизмеримые с сигналом    |самовосстановле- |на любых   |
+------------------------------------+ния после сбоя и |линиях     |
| 4 Перерывы связи и скачки амплитуды|"независания".   |связи:     |
|   более чем на 6 дБ                |                 |коммутиру- |
+------------------------------------+Автоматическое   |емых,      |
| 5 Мешающие тональные сигналы       |изменение скорос-|выделенных |
+------------------------------------+ти передачи      |и магист-  |
| 6 Нелинейные искажения сигнала     |                 |ральных    |
|   более 1,5 %                      |                 |           |
+------------------------------------+-----------------+-----------+
| 7 Дрожание фазы более +-5 градусов |Расширение диапа-|           |
+------------------------------------+зонов  устойчивой|Искажения  |
| 8 Дрожание амплитуды более +-1 дБ  |работы, установка|свойственны|
+------------------------------------+подсистем компен-|преимущест-|
| 9 Сдвиг несущей частоты более +-7Гц|сации            |венно маги-|
+------------------------------------+-----------------+стральным  |
|10 Скачки фазы более +-15 градусов  |Устойчивость     |линиям     |
+------------------------------------+-----------------+аналоговых |
|11 Искажение   спектра  (неравномер-|Повышение мощнос-|систем     |
|   ность АЧХ и ФЧХ канала),  повыша-|ти адаптивного   |передачи   |
|   ющееся с ростом количества участ-|корректора модема|           |
|   ков переприема в линии связи     |                 |           |
+------------------------------------+-----------------+-----------+
|12 Наличие эхо-сигнала, поступающего|Повышение времени|Критичны на|
|   на вход  модема с задержкой более|компенсируемой   |спутниковых|
|   200...300 мс                     |задержки(V.32-34)|линиях     |
+------------------------------------+-----------------+-----------+

      Разработка таких "волшебных модемов", обеспечивающих одновре-
менное выполнение всех требований, крайне затруднительна и теорети-
чески невозможна при реализации необходимых сегодня скоростей пере-
дачи выше 2400 бит/с.

      Именно исходя из этой теоретически предопределенной невозмож-
ности, разработчики стандарта высокоскоростной передачи данных V.34
и не ставили своей сверхзадачей создание гиперпомехоустойчивого на
максимальной скорости модема, а стремились обеспечить передачу дан-
ных с оперативно адаптируемой к линии максимально возможной в диапа-
зоне от 2400 до 28800 бит/с скорости. Модемы V.34 представлены на
рынке с 1994 года, и как показывает опыт их эксплуатации, в той или
иной степени успешно обходят препятствия, чинимые им отечественными
телефонными сетями, именно благодаря наличию механизма адаптации по
скорости. Слабым местом таких модемов обычно является ненадежность
удержания соединения в сверхтяжелых условиях.

      С другой стороны, существует ряд задач передачи данных (обес-
печение связи с банкоматами или кассовыми аппаратами, теледоступ к
необслуживаемым удаленным объектам и т.д.), для решения которых
вполне достаточно скоростей до 2400 бит/с, но при этом должна быть
обеспечена абсолютная гарантия успешной передачи данных с использо-
ванием любых "подручных" линий связи. Так как при этом используются
весьма протяженные линии, характеризуемые в основном большим (до 40
дБ) затуханием сигнала, наличием микроперерывов (длительностью
1...10 мс) связи (непропаянные кроссировки), всплесками шумов и им-
пульсных помех (прокладка линий вместе с силовыми кабелями), то мо-
дем для таких задач обязан иметь высокую чувствительность, регули-
ровку выходного уровня, гарантировать неразрыв соединения и абсолют-
ную устойчивость передачи, а так же "независание" ни при каких обс-
тоятельствах. Ну и конечно же представляются проблематичными попытки
передавать данные по таким каналам без поддержки модемом протоколов
коррекции ошибок (MNP4/V.42), полагаясь на наличие ошибкоисправляю-
щих свойств терминального оборудования.


      4. Для чего нужно измерять параметры телефонного канала

      В условиях отсутствия (или неприемлемо высокой стоимости) циф-
ровых систем передачи данных, с учетом нереализуемости идеи создания
высокоскоростных помехоустойчивых модемов и при неприемлемости реше-
ния задач с использованием низких скоростей передачи единственно
возможным вариантом является создание механизмов, обеспечивающих
должное качество используемых каналов связи. А для этого следует
обеспечить измерение параметров этих каналов, тем более, что норма-
тивные акты, регламентирующие проведение таких измерений, помимо ре-
комендаций МСЭ-Т серии М, все же существуют.

      Так известен приказ N 50 Министерства связи СССР от
27.01.1988, в котором приведены нормы искажений сигнала на магист-
ральных каналах. А для проверки характеристик абонентских линий мо-
гут быть использованы "Руководящий документ по общегосударственной
системе автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС)", утвержденный
Межведомственным координационным советом при Министерстве связи СССР
31.10.1986 и ОСТ 45.36-86 "Линии кабельные, воздушные и смешанные
городских телефонных сетей. Нормы электрические эксплуатационные".

      Собственно же для измерения параметров линий принято использо-
вать компактные специализированные измерительные средства таких фирм
как Hewlet Packard, Siemens, Wandel&Goltermann, Navtel. С недавних
пор и московская фирма "Аналитик-ТС" производит анализатор телефон-
ных каналов "AnCom TDA-3", который помимо проведения собственно
измерений автоматически протоколирует результаты на подключаемом
персональном компьютере.

      Теперь посмотрим на процесс развития передающих способностей
телефонных каналов с практической точки зрения, например, централь-
ной администрации телекоммуникационной сети РОСНЕТ. Сеть развивает-
ся, объемы передаваемых данных и количество подключаемых пользовате-
лей возрастают, магистральная передача производится по арендуемым
телефонным каналам и с некоторого момента уже оказывается недоста-
точно скорости 9600 бит/с (V.32). Приобретение более скоростных мо-
демов (V.32bis, V.34) не дало ожидаемого эффекта повышения скорости,
а в процессе опытной установки новых модемов вспомнилось, что и ра-
нее скорость 9600 бит/с была нечастым явлением и что бывали времена,
когда модемы устойчиво не связывались, а связавшись - неустойчиво
работали. Но почему это происходило никто не знает, когда это было
не зафиксировали, лишь арендная плата за линии исправно перечисля-
лась. И тогда администрация предпринимает следующие действия:

1) устанавливает в узлах сети измерительную аппаратуру,

2) проводит глубокое изучение параметров каждой используемой линии,

3) исследует помехозащищенность парка установленных и перспективных
модемов,

4) сопоставив параметры помехозащищенности исследованных модемов с
помеховой обстановкой в линиях, разрабатывает технологическую схему
и программу ежедневной проверки критических параметров линий с веде-
нием журнала учета этих параметров,

5) разрабатывает и согласует с организациями, у которых арендуются
линии, механизмы выставления претензий и разрешения споров с опорой
на результаты объективных измерений и запускает эти механизмы.

      В случае же, когда заказчик телекоммуникационной системы с
применением телефонных каналов пользуется услугами специализирован-
ных фирм (системных интеграторов), разрабатывающих и реализующих
проект системы, в него представляется необходимым ввести постановку
задач объективного выбора и настройки каналов и модемов, а так же
разработку технологии эксплуатации части системы, обеспечивающей
собственно передачу потока данных с применением аналоговых телефон-
ных каналов.

      Вот так просто (обоснованно формируя техническую политику и
неустанно прикладывая ежедневные усилия) и наглядно (если нагляд-
ность обеспечивается соответствующими приборами) можно придти к по-
вышению пропускной способности аналоговых телефонных каналов. Приме-
нять же такие каналы для передачи данных придется еще достаточно
долго по причине невозможности в сжатые сроки и незадорого оснастить
1/6 часть суши цифровыми линиями связи так плотно, чтобы иметь опе-
ративную возможность дотянуть поток в хотя бы 64 Кбит/с до любого
абонента. Больше того, и в телекоммуникационно развитых странах
неспроста ведущие фирмы более четырех лет, соревнуясь друг с другом,
вкладывали деньги в разработку прецизионной адаптивной V.34-техноло-
гии передачи данных по традиционным каналам со скоростями до 28800
бит/с и выше. Надо полагать, что они просчитали перспективы сбыта
скоростных модемов в первую очередь на своем рынке, что косвенно
свидетельствует о нескором исчезновении классических телефонных ли-
ний.
                                               Андрей Кочеров
                                              НПП "Аналитик ТС"
                                         тел/факс:  (095) 490-0713/0799
                                             andrey@analytic.msk.ru

Набор для ремонта мебели
Доставка и сборка мебели. Строительство и ремонт своими руками
rukonig.ru

Вернуться в раздел "Коммуникации" - Обсудить эту статью на Форуме
Главная - Поиск по сайту - О проекте - Форум - Обратная связь

© faqs.org.ru