Протокол V.17

Протокол V.17 є найбільш швидкісним факс-протоколом модуляції. За своїми ж параметрами він схожий на протокол V.32bis. Частота несучого коливання прийнята рівною 1800 Гц, а швидкість модуляції – 2400 Бод. При цьому використовуються режими СКК-16, СКК-32, СКК-64 та СКК-128.

4. Протоколи корекції помилок.

Протоколи корекції помилок можуть бути реалізовані як на апаратному рівні, так і на програмному. Апаратний рівень реалізації більш ефективний.

Перешкоди і шуми, існуючі в каналах зв'язку, приводять до помилок в інформації, що передається. Частота помилок може мінятися в широких межах і досягати величини 0, 01. Раніше функція захисту від помилок виконувалася або за рахунок обчислювальних ресурсів кінцевого обладнання даних (КОД) або шляхом створення спеціальної апаратури – пристроїв захисту від помилок. Висока частота помилок в системах передачі даних комутованими каналами змусила ввести функцію захисту від помилок і інші функції 2 рівня еталонної моделі взаємозв'язку відкритих систем безпосередньо в модем.

З середини 80-х рр. в модемах по Рекомендації V.22bis почав широко застосовуватися протокол MNP (Microcom Networking Protocol) компанії Microcom (США). Аналогічно до широко поширеного протоколу HDLC, цей протокол передбачає виявлення помилок за допомогою коду і повторний запит помилково прийнятих блоків інформації. Завдяки дуже широкому використанню, протокол MNP перетворився на фактичний міжнародний промисловий стандарт. Швидкодія апаратної реалізації протоколу MNP приблизно на 30% вище, ніж програмною.

Незважаючи на універсальні характеристики і широке поширення протоколу MNP, в якості свого основного протоколу в Рекомендації V.42, прийнятої в 1988 р., МККТТ стандартизував протокол LAPM (Link Access Protocol for Modems). Вирішальну роль у цьому виборі зіграла сумісність протоколу LAPM з протоколами мереж з пакетною комутацією X.25 (LAPB) та цифрових мереж інтегрального обслуговування (LAPD). Вихідною базою протоколу LAPM є відомий протокол передачі даних HDLC. Протокол MNP, був прийнятий в якості альтернативного і поміщений в Додатку до Рекомендації V.42.

Таким чином, для відповідності Рекомендації V.42 модем повинен одночасно використовувати обидва зазначених протоколи, а сумісність з Рекомендацією досягається застосуванням одного з цих протоколів. Обидва розглянутих протоколи визначають як функцію захисту від помилок, так і інші функції рівня 2 еталонної моделі взаємозв'язку відкритих систем: встановлення і припинення сполучення з виправленням помилок, обмін з КОД та ін.

Розроблено також цілий ряд нових протоколів захисту від помилок для модемів, таких як PEP, X. PC, CAS, EFS та ін Наприклад, протокол X. PC забезпечує одночасне обслуговування до 15 з'єднань і може знайти застосування в мережевих серверах мереж з архітектурою " клієнт-сервер ".

5. Протоколи стиску інформації.

Стиснення даних, поряд із захистом від помилок, є тією функцією, введення якої в модеми дозволило значно підвищити їхню ефективність і, тим самим, продовжити існування модемів на етапі переходу до повністю цифрових мереж. У той час, як протокол MNP (клас 5) став фактичним промисловим стандартом на стиск даних в модемах, МККТТ в якості попередньої Рекомендації V.42 bis прийняв метод стиснення даних BTLZ (British Telecom Lempel-Ziv), розроблений компанією British Telecom.

Вибір зазначеного методу був зроблений на підставі порівняльного аналізу результатів випробувальної передачі певних файлів з використанням 5 різних методів стиснення: MNP, класи 5 і 7, фірми Microcom (США); CommPressor, фірми Adaptive Computer Technologies (США); модифікований алгоритм Lempel-Ziv (BTLZ), компанії British Telecommunication PLC (Великобританія). Випробувальні послідовності включали: текстові файли; електронні таблиці; запис сесій електронної пошти; файли програм для головних ЕОМ і мікрокомп'ютерів. На підставі отриманих результатів було зроблено висновок, що метод BLTZ забезпечує високий ступінь стиснення та більш ефективне використання пам'яті і ресурсів процесора.

Першою відмінністю алгоритму BTLZ від інших алгоритмів є спосіб організації довідника, в якому зберігаються більш короткі коди, що використовуються для передачі замість повторюваних довгих відрізків даних. В інших алгоритмах довідник заздалегідь визначений і зберігається в ПЗУ, алгоритм BTLZ динамічно формує ідентичні довідники на передавальній і приймальній сторонах, і останні зберігаються в ОЗП. Тому досягається ступінь стиснення при цьому тим більший, чим більший обсяг пам'яті зайнятий довідником, в той час, як ступінь стискання при інших алгоритмах обмежений фіксованим обсягом довідника. Іншою перевагою протоколу BTLZ є його здатність розпізнавати наявність послідовностей даних, близьких до випадкових. При виявленні таких послідовностей алгоритм вимикає механізм стиснення, продовжує контроль, і включає цей механізм при пропажі випадкового характеру послідовності даних. Інші розглянуті протоколи в такій ситуації знижують пропускну здатність до величини меншої, ніж навіть номінальна швидкість модему. При стисненні текстів за допомогою протоколу BTLZ можуть бути отримані коефіцієнти стиснення до 3, в той час, як для більш регулярних даних, таких, як файли електронних таблиць і деякі графічні файли, коефіцієнт стиснення може досягати значень 4.

Даний метод сильно чутливий до помилок в потоці даних, які призводять до зміни передавального і приймального довідників. Тому він повинен використовуватися в поєднанні з виправленням помилок; з цієї причини він введений як Рекомендація V.42.bis – додаток до Рекомендації V.42.

Можливі 2 варіанти реалізації методу: простий і складний, останній варіант забезпечує більш високий коефіцієнт стиснення інформації, але вимагає великих апаратних і програмних витрат.

На базі стандартного тестового обладнання на моделях комутованих каналів зі спотвореннями були випробувані 12 модемів різних виробників при різних видах переданих даних (тексти, графіка, програми та ін). Отримувані коефіцієнти стиснення для методу BTLZ були завжди кращі, ніж для протоколу MNP, клас 5, і порівняні з результатами для протоколу MNP, клас 7, а в деяких випадках навіть кращі. При цьому реальна швидкість передачі інформації становила від 6000 до 9000 біт/с для модемів на швидкість 2400 біт/с. Застосування стиснення даних в модемах, відповідних Рекомендації V.32, дозволяє підвищувати фактичну швидкість передачі інформації до 38400 біт/с, а в модемах по Рекомендації V.32bis – до 57600 біт/с, тобто, до швидкості, близької до швидкості передачі в цифровому каналі (64000 біт/с).

Незважаючи на зазначені переваги, є 2 причини, що уповільнюють широке поширення Рекомендації V.42bis. Перша, причина, полягає в тому, що окремі алгоритми протоколу захищені патентами, є власністю компаній British Telecom, IBM і Unisys. Тому компанії, що бажають застосувати Рекомендацію V.42bis, повинні перш за все придбати ліцензії у зазначених компаній. Друга причина пов'язана з наявністю обмеження по швидкості (20 Кбіт/с) на стику з КОД (Рекомендація V.24), в той час, як при використанні стиснення даних фактична швидкість обміну може досягати значень 40-60 Кбіт/с.

Протокол MNP7 використовує більш ефективний (порівняно з MNP5) алгоритм стиснення даних і дозволяє досягти коефіцієнта стиснення порядку 3: 1. MNP7 використовує поліпшену форму кодування методом Хаффмена в поєднанні з марківським алгоритмом прогнозування для створення кодових послідовностей мінімально можливої довжини.

Кодування за допомогою марківського алгоритму прогнозування та коду Хаффмена

Марківський алгоритм може передбачати наступний символ у послідовності, виходячи з появи попереднього символу. Для кожного октету формується таблиця з усіх 256 можливих наступних за ним октетів, розташованих відповідно з частотою їх появи. Октет кодується шляхом вибору стовпця, відповідного попереднього октету (озаглавлює стовпець), з подальшим відшуканням в цьому стовпці значення поточного октету. Рядок, в якому знаходиться поточний октет, визначає лексему точно так само, як в описаному вище випадку кодування з використанням коду Хаффмена Після того, як кожен октет буде закодований, порядок проходження записів (октетів) у вибраному стовпці змінюється відповідно до нових відносних частот появи октетів.