Последний писк

Несколько лет назад казалось, что технологии передачи данных по коммутируемым аналоговым линиям достигли предела. Действительно, при частотной полосе около 3 кГц, «впихивание» в нее потока 28,8 кбит/с посредством протокола V.34 представлялось...

Несколько лет назад казалось, что технологии передачи данных по коммутируемым аналоговым линиям достигли предела. Действительно, при частотной полосе около 3 кГц, «впихивание» в нее потока 28,8 кбит/с посредством протокола V.34 представлялось верхом технических возможностей. Но следом явился V34+, добавивший еще пяток килобит, а потом и V.90, замахнувшийся аж на 56 кбит/с. Последняя цифра, впрочем, не совсем «чиста»: во-первых, такая скорость достижима только в одну сторону (от провайдера к пользователю, а обратно - лишь 31,2 кбит/с), во-вторых, протокол может работать не на любых коммутируемых соединениях.

Взятие барьера 33,6 кбит/с стало возможно благодаря применению модуляции PCM (Pulse Code Modulation), теоретический предел для которой составляет 64 кбит/с. Но PCM, в свою очередь, потребовала существенного изменения физической структуры телефонной сети, а именно наличия цифрового окончания со стороны провайдера. Впрочем, к этому моменту значительно изменились и сами телефонные сети. Трафик между узлами телефонной сети сегодня передается в основном по высокоскоростным цифровым каналам, а аналого-цифровое преобразование выполняется на телефонных станциях, к которым абоненты подключены проводными линиями. Порядок подключения провайдера к телефонной сети тоже изменился. Если раньше на площадку провайдера приходили аналоговые линии с телефонной станции, и к ним были подключены аналоговые же модемы, то теперь весь трафик приходит в виде высокоскоростного цифрового потока, к примеру, по оптоволоконному кабелю. После декодирования поток может сразу обрабатываться цифровыми устройствами, без преобразования в аналоговый сигнал. Второе условие, которое поставило применение модуляции PCM, - наличие только одного аналого-цифрового преобразования на пути от клиента к провайдеру, - выполнилось почти автоматически. Если клиент подключен к цифровой АТС, то именно на ней преобразование и выполняется. Даже если клиент подключен к чисто аналоговой станции, это условие в основном соблюдается, так как структура телефонных сетей за редким исключением не использует аналоговых каналов для соединения двух или более цифровых сегментов, и вся разница в том, что преобразование выполняет другая станция. Последнее условие может не соблюдаться при подключении через местные цифровые АТС, имеющие аналоговый выход на городские АТС, если трафик в местной сети передается по цифровому каналу.

Но время диктует свои законы, и V.90 тоже нашлась замена. В июне прошлого года ITU (International Telecommunications Union) анонсировал протоколы для аналоговых модемов нового стандарта: V.92 и предназначенный для совместного с ним применения новый протокол сжатия данных V.44. Главный интерес представляет первый, хотя новизны в нем, по сравнению с V.90, на первый взгляд, не так уж и много: те же 56 кбит/с от провайдера к пользователю и с теми же ограничениями. Основных новинок три, рассмотрим их по порядку.

Modem-on-Hold (MOH) - особенность, позволяющая пользователю при поступления входящего звонка временно приостановить обмен данными, не разрывая соединения, а по окончании разговора вернуться к приостановленной сессии. Запрос клиента на приостановку соединения эквивалентен функции Flash телефонных аппаратов: станция провайдера переводит линию в режим Hold, выйти из которого можно или по сигналу клиента, или по тайм-ауту, расценив долгое молчание как обрыв связи. Возможность приостановить соединение, поставив клиентскую линию в Hold, имеет и провайдер, но вряд ли это найдет какое-либо применение. Кроме собственно процедуры приостановки соединения, V.92 оговаривает механизм, позволяющий модемам корректно разбираться с тональным сигналом вызова. Дело в том, что для модемов V.90, используемых с электронными АТС, сигнал вызова является настоящим бичом: он подобен сигналу разъединения, и в зависимости от настроек модема может заставить последний «повесить трубку» (впрочем, некоторые считают это достоинством - всегда можно дозвониться). Существующие сегодня решения, касающиеся приема второго вызова во время активного соединения, допускают длительность второго соединения не более семи секунд, что недостаточно для ответа, а позволяет только принять Caller ID. Технология MOH рассчитана на длительность второго соединения в несколько минут, что уже вполне достаточно для нормального разговора. К тому же клиент и сервер могут заранее устанавливать время, на которое линия на сервере будет установлена в Hold, до того как сервер посчитает это обрывом связи. Различные варианты использования этой технологии предусматривают не только решение со стороны клиента о принятии или отклонении входящего вызова, но и разрешение сервера на прерывание соединения. На рис. 1, 2 показан порядок действий клиента и сервера в случае принятия или отклонения входящего вызова.

Quick Connect (QC) - позволяет уменьшить время установки соединения в части измерения параметров линии связи. Типовой процесс соединения включат четыре стадии. Первая: установление физического соединения путем дозвона клиентского оборудования до серверного (или наоборот, при использовании Callback). Вторая: выполнение процедуры измерения параметров канала связи, выбор оптимальной скорости соединения, компенсация неравномерности АЧХ канала, подавление эхосигналов аналоговой петли, компенсация прямой и обратной задержки прохождения и пр. Третья: установка цифрового соединения с коррекцией ошибок по протоколу V.42 и, наконец, соединение по протоколу PPP или SLIP. Суммарное время всех этапов - 25-30 секунд. Не считая процесса дозвона, который достаточно быстр при тональном наборе и может быть ускорен не более чем на пару секунд за счет длительности DTMF-сигналов в 200-300 мс против 700-800 положенных, наибольшее время занимает вторая стадия. QC предусматривает сохранение параметров (аналоговых - АЧХ и характеристик подавления эхосигналов, а также цифровых - задержки прохождения сигнала и т. п.) настройки клиентского модема в энергонезависимой памяти при первом соединении с использованием процедуры тестирования канала по стандарту V.90. При последующих соединениях клиентский модем загружает предыдущие установки и тестирует только тональный ответ модема провайдера. Если условия связи близки к предыдущим, процесс тестирования канала пропускается, если нет - снова выполняется стандартная процедура соединения V.90.

Если клиент подключен к АТС, имеющей выход на городскую сеть по цифровому каналу, параметры аналоговой линии от модема до станции не подвержены изменениям, а значит, технология QC будет работать. Если же станция клиента промежуточная и коммутирует аналоговый канал на другую АТС (а таких станций в Москве немало), преимущества QC востребованы не будут. Зарубежные провайдеры предусматривают и более интересные варианты использования «быстрого коннекта», типа «виртуального онлайна», когда при неактивности соединение разрывается, но за клиентом сохраняется IP-адрес, и при получении запроса соединение быстро восстанавливается (как со стороны клиента, так и со стороны провайдера).

V.PCM Upstream - увеличение скорости передачи данных от пользователя к провайдеру до 48 кбит/с. Протокол V.90 оговаривал применение модуляции PCM для канала от провайдера к пользователю и применение QAM (в V.34) в обратном канале. Спецификация V.90 Issue 2, на практике не использовавшаяся, предусматривает применение PCM в обоих каналах, и именно на ее базе появился V.92. Топология соединения, разумеется, сохранилась, и основное требование - чтобы между клиентским модемом и телефонной станцией был один-единственный аналоговый участок - соответствует V.90. Принципиальные изменения для пользователя это новшество вряд ли принесет, кроме более корректной работы в приложениях, требующих по возможности симметричного трафика.

Для совместной работы с V.90 предназначен новый протокол сжатия V.44. Как известно, к алгоритмам сжатия, интегрируемым в модемы, предъявляются довольно противоречивые требования. Во-первых, минимум загрузки процессора - ведь в модемах используются относительно маломощные микропроцессоры, которым надо обслуживать еще и интерфейс и DSP. Во-вторых, небольшой объем памяти, иначе стоимость модема значительно возрастет. В-третьих, малая временная задержка между входом и выходом данных как для кодера, так и для декодера, иначе приложения типа Интернет-телефонии или онлайновых игр окажутся неработоспособными. Именно по этим причинам алгоритмы с высокой степенью сжатия, применяемые в программных архиваторах типа ZIP, в данном случае неприменимы (ZIP использует объем памяти, равный объему файла, и к тому же являетсядвухпроходным). До последнего времени функции компрессии успешно выполнял V.42bis (по степени сжатия, правда, значительно уступающий тому же ZIP). В V.44 степень сжатия удалось повысить в среднем на 26%. Иными словами, соединение на скорости 44 кбит/с со сжатием эквивалентно скорости 56 кбит/с для V.42bis.

Технологии MOH и QC могут использоваться и совместно с V.34 - их функционирование никак не связано с типом модуляции.

V.92 включает в себя еще и стандарт V.250 - набор команд управления и диагностики модемов, который должен быть идентичным для всех производителей.

Следует отметить, что аппаратная часть модемов стандарта V.90 не требует изменений для поддержки новых протоколов. Поэтому в большинстве случаев достаточно обновить внутреннее программное обеспечение модема. Предполагается, что такие обновления, в отличие, например, от перехода к технологии X2, будут бесплатными. Из компаний, активно занимающихся рассмотренной технологией, можно назвать USRobotics, Nortel Networks, Lucent, Elsa, Multitech и др. И, между прочим, первые модели модемов с поддержкой V.92 уже появились в Москве.

Сегодняшняя ситуация с технологиями доступа такова, что V.92 вполне может оказаться действительно последним писком: выжать из аналогового коммутируемого соединения что-то большее уже проблематично, а альтернативные технологии типа выделенных каналов, радио- или спутникового доступа стремительно отвоевывают клиентов у аналоговых модемов. Впрочем, движение не в сторону увеличения скорости, а в сторону придания аналоговым каналам свойств каналов цифровых позволит первым продержаться на сцене еще некоторое время.

Кстати, желающие послушать «последний писк» могут сделать это прямо сейчас, не дожидаясь новых модемов и провайдеров: wav-файл со звуками «коннекта» есть по адресу www.v92.com/docs/Qc.wav.

Набор команд V.92

[i38656]