- [30] RU.MODEM (2:5000/78.1) --------------------------------------- RU.MODEM - Msg : 198 of 252 From : misha@ricom.msk.su 2:50/128 Mon 18 Jul 94 08:02 To : All Subj : (1) Telebit modems and PEP: some technical information -------------------------------------------------------------------------------- Краткий технический обзор модемов TELEBIT Telebit стремится создать некоторую платформу для пользователей UNIX на основе использования высокоскоростных модемов TELEBIT для коммутируемых линий. Протоколы UUCP "g", Kermit, Xmodem, Ymodem напрямую поддерживаются аппаратурой модемов TELEBIT. Питер Ханимен (Peter Honeyman), один из разработчиков HoneyDanBer/BNU UUCP фирмы ATT, запрограммировал модем TELEBIT в части поддержки "g" протокола. Модемы TELEBIT используют запатентованную схему модуляции с множеством несущих, названную DAMQAM (Dynamically Adaptive Multicarrier Quadrature Amplitude Modulation). С этой схемой модуляции работает обеспечивающий целостность данных в телефонном канале протокол со скользящим окном с контролем CRC-16 и возможностью повторной передачи испорченного блока. Этот протокол называется PEP (Packetized Ensemle Protocol). PEP - торговая марка, по которой могут быть идентифицированы модемы, использующие данную технологию передачи информации. По схеме DAMQAM голосовой частотный диапазон разбивается на 511 отдельных каналов, в каждом из которых передается 2, 4, или 6 бит/бод, в зависимости от характеристик телефонной линии на соответствующей частоте. В типовом случае используется около 400 каналов. Каждый раз, когда происходит соединение по коммутируемой телефонной линии, TELEBIT измеряет качество соединения и определяет, какие из 511 каналов могут быть использованы для передачи. Сумма всех бит, закодированных в каждом канале, помноженная на боды, даст бит/с, которая на локальной телефонной линии составит около 18000 bps. (Прим. перев.: в оригинале - 18031 bps. Откуда такая точная цифра ??!!). Эти 18 Kbps затем, за вычетом где-то 20% на нужды CRC, превращаются в ~14400 bps скорость данных. Качество дальнего телефонного соединения бывает разным в зависимости как от Вашего месторасположения, так и от телефонного канала, однако Вы вполне можете ожидать величины 10000 - 17000 bps в наших (имеется ввиду США - Прим. перев.) условиях. Выбрав для далекого соединения высококачественный телефонный канал, Вы можете быть уверены в наилучшем показателе скорости передачи. Модем работает со скоростями 7.35 и 88.26 бод, прозрачно изменяя скорости, чтобы подстроиться под темп и количество передаваемой информации. В режиме общения ("interactive mode") модем передает данные, используя пакеты длиной 11 мс, которые передаются со скоростью 88.26 бод. Каждый пакет содержит 15 байт данных. В режиме передачи данных ("file transfer mode") модем использует 136-миллисекундные пакеты, которые передаются со скоростью 7.35 бод и содержат 256 (Прим. перев.: ну не могут здесь цифры быть точными !) байт данных. TELEBIT, основываясь на ситуации текущего момента сам решает, пакет какой длины использовать. Все происходит без какого-бы то ни было вмешательства пользователя. Поддержка низкоскоростных стандартов (300, 1200 и 2400 bps) осуществляется в секции DSP модема. 300 bps стандарт называется Bell 103J. Hа 1200 bps существуют два стандарта: Bell 212A и CCITT V.22. Оба реализованы. Hа 2400 bps стандарт называется CCITT V.22bis. Такая скорость также доступна, причем как без, так и с MNP Class 4 коррекцией и MNP Class 5 сжатием. TELEBIT T2500 предоставляет CCITT V.32 стандарт модуляции для связи на 9600 bps. Он реализован на наборе микросхем для модема V.32 фирмы Rockwell (такой "СДЕЛАЙ САМ"... 8-)} ). Hаличие этого "дочернего" модуля позволяет осуществлять V.32 синхронный и асинхронный режим. V.32 позволяет иметь дуплексную связь на 9600 bps. В модемах TELEBIT для осуществления задач обработки применены CPU Motorola 68000 и DSP Texas Instruments TMS32010. Поскольку вычислительная мощность (7.5 MIPS) TEWLEBIT'а находится на уровне хорошего компьютера, то его скорее надо рассматривать как связной процессор, а не как обычный модем. Архитектура, в которой основные задачи обработки возложены на программное обеспечение, придает изделию гибкость, которая, с одной стороны, позволяет вести разработки по включению в продукцию широкого спектра возможностей, а с другой - дает возможность уже находящейся в эксплуатации аппаратуре выиграть от этих разработок путем замены программы в EPROM. Все четыре протокола(UUCP, Kermit, Xmodem, Ymodem), поддержка V.22bis, MNP на низких скоростях, реализация нескольких baud rate с целью улучшить общие показатели при взаимодействии (ранние TELEBIT'ы использовали только одну скорость), различные способы поведения RS-232, работа на выделенной линии, удаленный доступ, эхокомпенсация, увеличенные скорости передачи данных и масса свойств, предложенных пользователями, нашли свое применение в сегодняшних модемах и доступны в более ранних путем замены содержимого EPROM. Модемы, использующие PEP, предлагают полный дуплекс для DTE, однако телефонную линию они используют в полудуплексном режиме. Telebit называет такую технологию "адаптивный дуплекс". Как подразумевает название, хозяин линии (т.е. тот, который готов посылать данные) подстраивается в зависимости от количества данных, которые готовы к передаче в каждый конкретный момент времени. Максимальная эффективность достигается при передаче данных непрерывным потоком со скоростью 19.2 Kbps, который регулируется сигналами последовательного интерфейса. Такой способ позволяет иметь наибольшее количество данных,подготовленных для посылки всякий раз, когда модем завладевает линией. В этом случае модем, а не DTE управляет реверсом канала. Для передающего модема протокол предусматривает предел размера передаваемых данных порядка 3K, после чего он обязан переключиться и дать возможность другому модему выступить в роли передающего. Hепрерывный 19.2 Kbps поток данных необходим, чтобы быть уверенным, что всегда найдется 3K данных, которые можно будет послать, когда модему придет очередь стать хозяином линии. Скорость последовательного интерфейса должна превышать скорость в линии, иначе максимальная эффективность не будет достигнута. Поведение протокола UUCP "g" на линии находится в полном противоречии с поведением протокола PEP. Протокол "g" посылает три коротких пакета за один раз, а затем ждет ответа ACK или же NAK. В результате пропускная способность UUCP "g" вместе с TELEBIT'ом получилась лишь чуть лучше, чем у стандартного 1200 bps модема. Это оказалось неприемлемым. Telebit решил улучшить показатели UUCP. Модем TELEBIT путем записи в регистр S111 одного из нескольких значений можно настроить так, что он начнет "обманывать" протокол. Обмен реализован для четырех различных протоколов: UUCP "g", Kermit, Xmodem, Ymodem. Обман состоит в том, чтобы заставить различные протоколы считать, что они получают ACK от удаленного компьютера, в то время как они получают подтверждения от модема. Все эти протоколы из числа тех, что обычно называются протоколами "посылай и жди". В этом случае на компьютере A собирается пакет, посылается через модем и принимается компьютером B. Затем компьютер B смотрит на пакет и решает, дошел он или нет. Если да - то он посылает обратно пакет, который имеет смысл ACK, иначе - пакет NAK. В любом случае, прежде чем послать новый пакет, компьютер A должен ждать подтверждения от компьютера B. Это медленно! Поскольку наши модемы между собой по линии работают без ошибок, единственное место, где возможна потеря данных - это интерфейс между модемом и компьютером. Позвольте изобразить схему соединения: Ca <========> Ta <--------> Tb <========> Cb Ca - Computer A Cb - Computer B ======== RS-232 Ta - Telebit modem A Tb - Telebit modem B -------- Phone line Когда работает наша схема протокола, мы смотрим на пакет, пришедший от "Ca". "Ta" проверяет пакет и посылает ACK или NAK. Таким образом, "Ca" готовит и посылает следующий пакет сразу же. Hа "Tb" посылается множество пакетов, который, следуя правилам протокола, направляет их "Cb". "Tb" пошлет следующий пакет, или же повторит предыдущий, в зависимости от того, ACK или NAK получит он от "Cb". ACK'и и NAK'и от "Cb" теперь исключены в том смысле, что они не возвращаются к "Ca". Поддержка протокола может осуществляться параллельно со сжатием данных. Реальный результат - увеличение скорости протокола от 2-3 Kbps до 10-19.2 Kbps. (C) Telebit Corporation, CA, USA. (C) Перевод: Шестырев Михаил, А/О "PLUS", г. Москва, 1-й Хвостов пер.,11-А (095) 238-3711,238-3777 Адаптивный мультичастотный модем с высокими показателями для использования в сетях со связью на телефонных каналах Представляется высокоскоростной адаптивный мультичастотный модем для сетей на коммутируемых телефонных каналах. Модем разбивает 4-кГц частотный диапазон на 512 отдельных подканалов, выбирает пригодные частоты для несущих и динамически решает, сколько бит можно закодировать на каждой из выбранных несущих, достигая при этом пропускной способности более 10000 bps по коммутируемому каналу. Также объясняется, как подобная скорость достигается без применения эквалайзера и описывается внутренний механизм коррекции ошибок. Краткая характеристика. ----------------------- Telebit'овский TrailBlazer(tm) - это Packetized Ensemble Modem(tm). (Прим.: думал, как перевести Packetized Ensemble, по-моему, подойдет "групповой пакетный"). Критерии, установленные для разработки модема, заостряют внимание на следующих свойствах: 1. Интеллектуальный модем, который 2. адаптируется к условиям линии, 3. гарантирует целостность данных и 4. обладает гибкими возможностями. Используя запатентованную технологию мультичастотной модуляции (называемую Dynamically Adaptive Multicarrier Quadrature Amplitude Modulation - DAMQAM(tm) ), модем постоянно измеряет способность канала передавать информацию и динамически подстраивается к условиям линии. Именно при помощи этой технологии реализуются уникальные свойства модема, включая возможности полного использования всего доступного частотного диапазона телефонного канала и приспособления к условиям сильно испорченных линий. Способ передачи, примененный в модеме TrailBlazer, также включает в себя технологию коррекции ошибок с использованием HDLC-подобного протокола. Поскольку модем призван производить безошибочную передачу данных между персональными рабочими станциями на скоростях свыше 9600 bps по коммутируемым телефонным каналам, то такая технология вполне могла бы быть применена и при передаче факсимильных изображений. TrailBlazer работает как со стандартными дуплексными модемными протоколами, так и с использованием DAMQAM и может автоматически выбирать режим в процессе установления соединения. Метод модуляции: DAMQAM ----------------------- Отличительной чертой технологии передачи данных модема TrailBlazer является использование очень большого числа несущих при очень низкой скорости передачи символов. Технология DAMQAM использует БПФ и частоту дискретизации 8000 Гц. Полный диапазон размером 4000 Гц разбивается на 512 равномерно расположенных (с интервалом 7.8125 Гц) несущих. Такой подход дает несколько преимуществ по сравнению со схемами скоростной модуляции одной или двух несущих. Во-первых, искажения, связанные с задержками в линии порядка нескольких миллисекунд (Прим. перев.: т.е. сугубо нелинейная ФЧХ) представляют собой незначительную долю в общей картине искажения символов и устраняются простым методом безо всякого эквалайзера. Символы передаются в течение 136 мс вместо 128 мс (т.е. 8 первых мс повторяется). При этом обеспечивается ортогональность несущих. Вдобавок, искажения, вызванные задержкой, с точки зрения несущей окажутся за пределами 7.8-Гц участка частотного диапазона. (Прим. перев.: В оригинале было In addition, the amount of delay distortion visible to a carrier is only over a 7.8-Hz portion of bandwidth. Объявляется конкурс на лучший перевод и поиск физического смысла!) Таким образом устраняется наложение символов. (Опять же, как работает - понятно, но смысл той фразы -?). Во-вторых, технология позволяет получить информацию о пропускной способности каждой несущей в зависимости от шумов и других портящих факторов, измеренных именно для конкретной несущей. Такая гибкость приводит к наиполнейшему использованию всего доступного частотного диапазона и передаче данных по испорченным линиям с минимальными потерями в скорости. В-третьих, Packetized Ensemble Modem может принимать интеллектуальные решения по части динамического распределения величины потоков данных с целью создать оптимальную ситуацию для обоих терминалов в зависимости от объема передаваемых данных с каждой стороны. TrailBlazer вычисляет отношение сигнал/шум для каждой несущей, затем на основании этих значений назначает каждому каналу модуляцию в 0 бит (т.е. не использует), 2-бит QPSK, 4-бит QAM или 6-бит QAM. В типичном случае оказываются пригодными примерно 400 несущих в диапазоне где-то от 300 до 3400 Гц. Создается таблица, которая содержит все используемые несущие и связанные с ними схемы модуляции. Затем пакет, содержащий HDLC-подобный заголовок, данные и CRC-16, используется для модуляции несущих в соответствии с таблицей. Далее, при помощи обратного БПФ 512 комплексных частотных отсчетов превращаются в 1024 временных отсчета, которые с частотой 8 кГц направляются в ЦАП и передаются в линию. Hа приемном конце сигнал оцифровывается опять же с частотой 8 кГц и пропускается через БПФ, на выходе которого восстанавливаются исходные значения для каждой несущей. Такая схема превращает демодуляцию в нехитрую операцию. Поскольку передатчик и приемник используют одну и ту же таблицу несущих и связанных с ними схем модуляции, то приемник легко восстанавливает пакет вместе с заголовком и контрольной суммой. Hе требуется адаптивный эквалайзер ---------------------------------- Большинство методов модуляции требуют компенсации искажений огибающей сигнала, вызванных задержками в аналоговом канале передачи, и осуществляют ее с помощью эквалайзера. Hаибольшая задержка происходит на краях частотного диапазона. Соответственно, обычная принимаемая мера состоит в задержке частотных компонент в середине диапазона. Чувствительность метода модуляции к фазовым искажениям растет с увеличением скорости передачи символов, и часто требуется более точная подстройка под параметры линии с применением уже адаптивного эквалайзера. Рассматриваемый модем не требует вообще никакого эквалайзера. Такое возможно благодаря большой длительности символа в сочетании с собственной схемой обработки сигнала. Эта схема позволяет использовать ту часть частотного диапазона, которая в обычном случае непригодна из-за значительных фазовых искажений. В результате достигаемое увеличение эффективности использования полосы канала составляет около 50% при междугородных соединениях и еще больше при местных. Эффективность использования частотного диапазона ------------------------------------------------ Прямым следствием способности модема успешно передавать данные в условиях разницы в задержках порядка нескольких миллисекунд является возможность использования несущих в диапазоне ниже 300 Гц и выше 3400 Гц для междугородных соединений и, возможно, ниже 200 Гц и выше 3600 Гц для местных. Дополнительное улучшение использования диапазона исходит из возможности измерить соотношение с/ш для каждой несущей и соответствующим образом перераспределить мощность сигнала. То есть, может быть составлена таблица зависимости шума от частоты, и мощность для каждой несущей может быть назначена таким образом, чтобы получилась максимальная результирующая пропускная способность. Такая ситуация резко отличается от случая обычной скоростной модуляции, где мощность сосредоточена в широкой части спектра вокруг несущей, и поэтому приходится считаться с усредненными шумами во всей этой полосе. Передача по испорченным каналам ------------------------------- Модем измеряет не только отношение с/ш, но и затухание сигнала для каждой несущей. Следовательно, возможно исключить передачу на испорченных участках диапазона. Примером может служить наличие режекторных фильтров, установленных для передачи по линиям служебной сигнальной информации. Большая длина символа придает устойчивость к импульсным помехам, поскольку подобный шум эффективно усредняется на времени передачи символа. Передача данных по очень шумным линиям также возможна, так как модем будет автоматически исключать несущие, а мощность раздавать оставшимся до тех пор, пока не установится стабильное соединение. И наконец, обнаруживается и компенсируется сдвиг канала по частоте. Передача по каналам с АДМ ------------------------- Показатели рассматриваемой схемы модуляции при передаче данных по каналам АДМ (Адаптивная дельта-модуляция) или другим цифровым каналам по самой природе данной схемы оставляют далеко позади показатели схем модуляции, требующие высокую скорость символов. Это происходит потому, что несоответствия во временной области малы по сравнению с длительностью символа. К тому же, использование большого числа элементарных несущих приводит к почти гауссовой (белый шум) форме сигнала, которая характеризуется большей стационарностью и более постоянной статистикой, чем у других схем. В результате последствия квантования сигнала для мультичастотной схемы оказываются значительно менее драматическими. При предварительном тестировании на АДМ канале модем показал очень хорошие результаты. (C) Telebit Corporation, CA, USA. (C) Перевод: Шестырев Михаил, А/О "PLUS", г. Москва, 1-й Хвостов пер.,11-А (095) 238-3711,238-3777 P.S. Окончание следует... --- * Origin: (2:50/128.0@fidonet)