Стандарт 56K

В 1996 году ряд фирм (в том числе Motorola, U.S. Robotics и другие) выпустили модемы, позволяющие работать с телефонной сетью со скоростью 56 Кбит/с. Были предложены 2 рекомендации: K56 flex (Motorola, Rockwell и др.) и x.2 (U.S. Robotics, Texas Instruments и др.). В дальнейшем появилась и компромиссная рекомендация V.90.

Идея метода состояла в следующем. В общем случае модемы V.34 (достигающие наивысшей скорости передачи 33,6 Кбит/с) работают так, как будто вся телефонная сеть является аналоговой (см. рис.8.18.).

Рис.8.18.

Однако даже в России это далеко не так. Большая часть телефонных магистральных каналов в мире являются цифровыми (Т1/Е1). Все время растет число узлов Интернет-провайдеров и предприятий, подключенных к телефонной сети общего пользования цифровыми линиями (Т1 – в Америке, Е1 – в Европе).

Разработчики модемов 56К рассматривали телефонную сеть общего пользования как цифровую магистраль с одним плохим участком (абонентская линия до ближайшей АТС). На этой АТС расположен кодек, имеющий выход в цифровую сеть. Далее сигнал без преобразования следует в цифровом виде до цифрового модема на оконечном узле (см. рис.). Шум квантования возникает только при аналого-цифровом преобразовании. Таким образом при такой структуре скорость передачи в одном направлении (к пользователю), там где стоит только ЦАП, может достигнуть 56 Кбит/с.

В цифровой сети используется метод импульсно-кодовой модуляции. Производится квантование аналогового сигнала на входе 8000 раз в секунду (каждые 125 мкс) и снятые значения передаются 8-битовым кодом. Таким образом скорость передачи составляет 64 Кбит/с. Однако технология 56К была разработана в США, где на каналах системы Т1 младший 8-й бит байта используется для целей синхронизации. Поэтому полезная скорость цифрового канала составляет 56Кбит/с (В Европе теоретически возможна скорость 64 Кбит/с, т.к. здесь для синхронизации введен специальный канал).

Протоколы исправления ошибок.

Вероятность искажения бита на уровне физического канала составляет от 10^-2 до 10^-6. Требования же пользователей к безошибочности — 10^-7  10^-12.

Методы борьбы с ошибками подразделяются на использующие и не использующие обратную связь (ОС). При отсутствии ОС производится декодирование на приемной стороне с исправлением ошибок. В системах же с ОС используются процедуры обнаружения ошибок и переспроса, которые называют решающей ОС или обнаружением ошибок с автоматическим запросом повторения ARQ (Automatic Repeat Request).

В модемах чаще всего используются методы ARQ (но иногда применяются и комбинированные методы, например, исправление ошибок и ARQ в протоколе ZyX).

Для организации ARQ передаваемые данные размещаются в кадрах следующего формата (рис.8.18.):

Рис.8.18.

Здесь FCS (Frame Check Sequence) – контрольная последовательность кадра. Часто это поле называют также CRC (Cyclic Redundancy Check) – полем избыточного циклического кода. Flag — это уникальная последовательность 01111110, которая служит для распознавания начала и конца кадра, а также для синхронизации. Control — поле управления кадра. Information — поле данных кадра.

Кодонезависимость протокола достигается за счет использования флаговой комбинации 01111110. Для предотвращения появления в передаваемом кадре этой комбинации битов применяется процедура битстафинга (bit staffing). Это вставка (а затем удаление на приемной стороне) «0» после пяти идущих подряд единиц при передаче в канал связи.

Кроме этого флага HDLC-подобные протоколы используют еще 2 служебных сигнала:

· От 7 до 14 подряд идущих единиц — интерпретируется как сигнал аварийного завершения;

· От 15 и более подряд идущих единиц — сигнал покоя канала (в полудуплексном режиме он означает разрешение на изменение направления передачи).

Обнаружение ошибок. В основном применяется циклический код CRC. Содержимое кадра делится на образующий полином g(x). Остаток от деления помещается в контрольное поле FCS. На приемной стороне производится такое же деление и сравнение результата с FCS.

В основном используют следующие полиномы g(x):

МККТТ-16 — g(x) = x¹⁶+x¹²+x⁵+1

CRC-16 — g(x) = x¹⁶+x¹⁵+x²+1

CRC-32 — g(x) = x³²+x²⁶+x²³+x²²+x¹⁶+x¹¹+x¹⁰+x⁸+x⁷+x⁵+x⁴+x²+x+1

CRC-12 — g(x) = x¹²+x¹¹+x³+1

Техническая реализация вычисления CRC основана обычно на сдвиговом регистре с сумматорами по mod 2.

Методы повторной передачи (ARQ).

1) Стартстопный метод (передача с остановкой и ожиданием) SAW (Stop and Wait). Часто называют еще блочным методом передачи.

2) С возвращением на N кадров GBN (Go Back N). Называют также потоковым методом передачи или ARQ типа REJ по названию служебных кадров с отрицательной квитанцией.

3) Метод выборочного (селективного) повтора SR (Selective Repeat). Еще одно название данного метода – ARQ типа SREJ.