В тестовой лаборатории «КомпьютерПресс» проведено тестирование одиннадцати внутренних аналоговых модемов различных производителей. Тестировались: 3Com U.S. Robotics 56K PCI Hard OEM (2977), CNet CN5614CH, Creative Modem Blaster V90 PCI DI5797, D-Link DFM-560IS+, Eline ELC-576I, Eline ELC-576I-PS, Genius GM56PCI-L, Orange MR56PVS-RHI 56K, SmartPCI56, SmartRiser56MO-CNR, HAMR5600-AMR.. Для тестирования были выбраны внутренние модемы, поддерживающие как минимум протоколы V.34 и V.90. Тестировались «классические», бесконтроллерные и софт-модемы с интерфейсами ISA и PCI. Вне конкурса были протестированы один AMR-модем (HAMR5600-AMR) и один CNR-модем (SmartRiser56MO-CNR).

Тестирование внутренних модемов

Сергей Пахомов, Сергей Самохин

 

Что должен «уметь» модем

Модемный «зоопарк»

Методика тестирования

Тестирование на устойчивость к затуханию

Тестирование на устойчивость к шуму

Комплексное тестирование модемов на линиях различного качества

Тестирование модемов на устойчивость к длине «последней мили»

Прочие дестабилизирующие воздействия

Испытание модемов на реальной линии низкого качества

Методика оценки качества

Выбор редакции

Результаты тестирования

3Com U.S. Robotics 56K PCI Hard OEM (2977)

CNet CN5614CH

Creative Modem Blaster V90 PCI DI5797

D-Link DFM-560IS+

Eline ELC-576I

Eline ELC-576I-PS

Genius GM56PCI-L

Orange MR56PVS-RHI 56K

SmartPCI56

Smartlink SmartRiser56MO-CNR

Smartlink HAMR5600-AMR

 

За последнее время рынок внутренних модемов претерпел серьезные изменения. Ощущается тяготение производителей к так называемым софт-модемам, постепенно исчезают из продажи «классические» ISA-модемы, появились относительно новые AMR- и CNR-модемы. В тоже время можно встретить и «классические» PCI-модемы.

В нашем обзоре мы постарались протестировать все типы современных внутренних модемов с интерфейсами PCI, ISA, AMR и CNR. Рассматривались как «классические» модемы с интерфейсами ISA и PCI, так и бесконтроллерные и полные софт-модемы с интерфейсом PCI.

Отсутствие единых стандартов как в разработке, так и в названии внутренних модемов породило «великую» путаницу, вызванную в основном различными «самоназваниями» производителей (HCF, HSP, HSF, controllerless, host-based, host based controller, Softmodem, Winmodem). Такое изобилие названий может привести в смятение даже искушенного пользователя, не говоря уже о тех, кто покупает свой первый модем. Итак, прежде всего давайте разберемся с модемным «зоопарком» и выясним, какими на самом деле бывают внутренние модемы и чем они отличаются друг от друга.

Что должен «уметь» модем

Модем предназначен для передачи/приема информации по обычным телефонным проводам. В этом смысле модем играет роль интерфейса между компьютером и телефонной сетью. Его основная задача заключается в преобразовании передаваемой информации в вид, приемлемый для передачи по телефонным каналам связи, и преобразовании принимаемой информации в вид, приемлемый для компьютера.

Как известно, по телефонным каналам связи информация передается в аналоговом виде, то есть в виде модулированного гармонического сигнала, спектр которого лежит в диапазоне от 300 до 3400 Гц. Компьютер же имеет дело с цифровой информацией, представляемой в виде последовательности бит. Модем преобразует цифровую информацию в аналоговую форму при передаче сигнала и осуществляет обратное преобразование при приеме сигнала. Способов преобразования сигналов из одной формы в другую разработано достаточно много, и выбор конкретного способа определяется протоколом передачи. Собственно, разница между различными способами преобразования заключается в скорости передачи и степени помехоустойчивости. Так, в протоколе V.34 для преобразования цифрового сигнала в аналоговую форму используется квадратурно-амплитудная модуляция (QAM) при скоростях передачи менее 9600 бит/с и треллис-модуляция (TCM) при более высоких скоростях. При использовании QAM-модуляции применяется четырехпозиционная фазовая модуляция совместно с амплитудной модуляцией высокочастотного сигнала. Подобный подход позволяет повысить скорость передачи информации за счет представления нескольких бит в одном дискретном состоянии сигнала. Треллис-модуляция — то же, что QAM-модуляция, но с определенной степенью избыточности. Так, к каждой последовательности бит, кодируемой в одном дискретном состоянии сигнала, добавляется дополнительной треллис-бит. К примеру, при ТСМ-модуляции с информационной скоростью 14 400 бит/с с кодировкой 6 информационных бит в одном дискретном состоянии физическая битовая скорость составляет не 14 400 бит/с, как может показаться, а 16 800 бит/с, то есть в одном боде кодируется не только 6 бит пользовательской информации, а 7, поскольку добавляется один служебный тpеллис-бит. Он вычисляется из значений битов в данном и нескольких предыдущих дискретных состояниях. Расчетом добавляемого треллис-бита занимается специальный кодер. На принимающем модеме для анализа поступающих последовательностей битов предназначен специальный декодер — так называемый декодер Витерби. Если принимаемые последовательности являются разрешенными, то считается, что передача происходит без ошибок, и треллис-бит просто удаляется. Если же среди принимаемых последовательностей встречаются запрещенные, то при помощи особого алгоритма декодер Витбери находит наиболее подходящую разрешенную последовательность, исправляя таким образом ошибки передачи.

Итак, смысл треллис-кодирования — ценой сравнительно небольшой избыточности повысить помехоустойчивость передачи. Использование треллис-кодирования позволяет главным образом защитить от перепутывания именно близкие состояния, наиболее всего подверженные перепутыванию в результате действия помех.

Внешние модемы, наряду с осуществлением аналоговой модуляции/демодуляции, занимается предварительной подготовкой передаваемых данных. Из компьютера в модем данные поступают по последовательному асинхронному интерфейсу. При этом каждые 8 информационных бит сопровождаются одним старт-битом и одним стоп-битом (схема 8N1). Однако для передачи такие биты не нужны, поэтому задача модема — удалить их из поступающей последовательности при передаче и добавить при приеме данных.

Следующей важной задачей модема является обеспечение качества передачи. В условиях помех неизбежны ситуации, когда при передаче информации возникают ошибки. Особенно подвержены вероятности неправильного распознавания высокоскоростные режимы передачи. Помехоустойчивость и скорость передачи — два взаимоисключающих фактора. Задача заключается в том, чтобы найти «золотую середину», при которой скорость передачи была бы удовлетворительной, а достоверность принятых данных — высокой. Первый шаг на пути к повышению помехоустойчивости передачи — это применение треллис-кодирования, использование которого позволяет не только обнаруживать ошибки, если таковые возникают, но и с большой степенью достоверности исправлять их. Именно поэтому во всех скоростных протоколах со скоростями передачи выше 9600 бит/с используется ТСМ-модуляция. Однако, хотя ТСМ модуляция и является наиболее эффективным способом борьбы с ошибками, этот метод (как и любой другой) не может обеспечить 100-процентную гарантию, что все ошибки будут определены и исправлены. Поэтому в модемах используются специальные методы, направленные на обнаружение и исправление ошибок передачи. Эти методы регламентируются в так называемых протоколах коррекции ошибок.

Для того чтобы иметь возможность обнаружить возникающие ошибки, пользуются принципом избыточности. Это означает, что кроме полезной, то есть пользовательской информации, передается еще и служебная (избыточная) информация, по содержанию которой можно судить о достоверности принятой информации. Для этого вся «полезная» информация разбивается на отдельные порции, называемые кадрами. В конце каждого такого кадра передается специальная контрольная последовательность кадра, подсчитываемая по некоторому заранее определенному алгоритму. Принимающий модем, получая кадр, также подсчитывает контрольную последовательность по известному алгоритму. По окончании приема кадра производится сравнение подсчитанной контрольной последовательности с принятым в конце кадра ее значением. По результатам сравнения приемник определяет, является ли данный кадр правильным или «сбойным». О результате своего решения принимающий модем сообщает передающему модему посредством отправки «квитанции». Если квитанция положительна, то передающий модем продолжает работать в нормальном режиме, а если отрицательна, то «сбойный» кадр повторно передается модемом. Отсюда другое название этого метода — метод автоматического повтора запроса (ARQ, Automatic Repeat reQuest). Метод коррекции ошибок базируется на двух составных частях: обнаружении ошибки и ее исправлении за счет повторной передачи. Ответственность за обнаружение ошибок лежит на алгоритме вычисления контрольной последовательности кадра. Здесь используется метод циклического избыточного контроля (CRC, Cyclic Redundanc Check). Сам по себе этот метод достаточно сложен с математической точки зрения, поэтому мы не будем рассматривать алгоритмы вычисления контрольной последовательности кадра. Отметим лишь основные свойства этого метода.

Главное свойство циклических кодов — это высокая вероятность обнаружения ошибки. Например, для кадра размером в 256 байт и контрольной последовательности в 16 бит (CRC-16) вероятность появления нераспознаваемой ошибки не превосходит 10-14. При уменьшении размера кадра или при увеличении длины контрольной последовательности вероятность появления нераспознаваемой ошибки снижается еще более. Данные принципы коррекции ошибок положены в основу всех протоколов коррекции ошибок (V.42/MNP2-4).

Другой задачей модема является сжатие предаваемых данных. Один из наиболее часто применяемых методов сжатия данных заключается в использовании кодов переменной длины для представления символов постоянной длины. В этом случае наиболее часто встречающиеся символы сжимаются — они представляются набором бит, который короче, чем их традиционное битовое представление. Такого рода технология может привести к значительному увеличению скорости передачи данных. Широко известный представитель алгоритмов этого типа — протокол MNP5. Другой подход, реализованный в протоколе V.42bis, не заменяет конкретные, наиболее часто встречающиеся символы на более короткие кодовые слова, а делает это для последовательностей символов, называемых строками. Алгоритм использует словарь для сохранения наиболее часто встречающихся строк вместе с кодовыми словами, которые их представляют. Словарь строится и модифицируется динамически. Размер словаря может быть различным, стандартизировано только минимальное значение — 512 строк. Конкретное значение выбирается обоими модемами при установлении соединения. Кроме того, согласовывается максимальная длина строки, которая может быть сохранена в словаре, в диапазоне от 6 до 250 символов.

Для решения всех перечисленных задач в «классическом», или аппаратном, модеме имеются соответствующие блоки. Для состыковки модема и компьютера служит соответствующий интерфейс взаимодействия с компьютером (Data Interface — DI — в зависимости от модема). Конструктивно модемы могут быть внешними или внутренними. Собственно различие между внутренними и внешними модемами заключается только в интерфейсе их согласования с компьютером. Внешние модемы могут подключаться к компьютеру либо по последовательному порту (интерфейс RS-232), либо по USB-порту. Если модем является внутренним, то в его состав входит микросхема асинхронного COM-порта — UART, имеющая встроенный буфер приема. Внутренние модемы устанавливаются либо в слот PCI, либо в слот ISA.

Для реализации протоколов коррекции ошибок и сжатия данных предусмотрен специальный контроллер модема (Modem Controller, MC). Кроме того, контроллер модема осуществляет поддержку интерфейса с компьютером, управление пользовательским интерфейсом и взаимодействие с энергонезависимой памятью. Для своей работы контроллер использует ПЗУ/ППЗУ и ОЗУ. В ПЗУ/ППЗУ хранится микропрограмма модема, называемая «прошивкой». Внешнее управление работой модема также осуществляется посредством контроллера.

Процесс подготовки в цифровом виде кодов при передаче сигнала (кодирование сигнала в соответствии с установленным протоколом и обратное преобразование кодов в последовательность бит при приеме сигнала) осуществляется в специальном процессоре модема, называемом сигнальным цифровым процессором (Digital Signal Processor, DSP). DSP — это центральное звено модема, от которого во многом зависят скорость работы модема и его способность противостоять помехам. Работой DSP управляет контроллер.

После того как коды подготовлены в DSP, они поступают на схему цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и после прохождения через сглаживающий частотный фильтр превращаются в аналоговые сигналы, выдаваемые модемом в линию связи. При приеме сигнала аналоговый сигнал после предварительной фильтрации, обеспечивающей подавление высокочастотных шумов абонентской линии, подвергается дискретизации и оцифровке с помощью встроенного в модем аналого-цифрового преобразователя — АЦП. Разрядность АЦП в модемах выбирается высокой (14-16) — для минимизации собственного шума квантования принимаемых сигналов.

Внутри самого модема прием и передача данных производятся по двум различным каналам. Однако телефонная линия двухпроводная, следовательно, необходимо предусмотреть схему перехода от двухпроводной линии к четырехпроводной схеме аналогового окончания модема. Эту задачу решает так называемая дифференциальная система, которая также компенсирует проникновение выходного сигнала во входной (так называемое ближнее эхо), что повышает реальную чувствительность модема. Необходимый для компенсации сигнал постоянно вычисляется сигнальным процессором. Сформированный дополнительным ЦАП и сглаженный фильтром, он вычитается из входного сигнала, обеспечивая высокое качество компенсации.

Для согласования модема с телефонной линией предназначен интерфейс с телефонной линией. Кроме обеспечения физического соединения с телефонной линией к схеме этого интерфейса предъявляется целый ряд требований: защита от перенапряжения, набор номера и фиксация телефонных звонков, гальваническая развязка и согласование и т.д.

Физическое соединение с телефонной линией обеспечивается с помощью разъема RJ11 (обычный телефонный разъем). В дешевых модемах телефон может подключаться параллельно с модемом, в качественных — поддерживается переключение «телефон/модем», реализованное на реле.Типичная схема «классического» модема приведена на рис. 1.

В начало

В начало

Модемный «зоопарк»

Внимательно присмотревшись к блок-схеме типичного модема, можно заметить одну особенность: сигнал от контроллера модема поступает в сигнальный процессор в виде последовательности бит, то есть в «родном» для компьютера виде. Ведь именно с битами и работает компьютер. Тогда возникает вопрос: нельзя ли возложить функции контроллера на сам компьютер? Действительно, ведь контроллер модема отвечает за сжатие данных, коррекцию ошибок и управление работой сигнального процессора. Но все эти функции может с успехом выполнять и процессор самого компьютера. Модемы, в которых выполнение функций контроллера возложено на центральный процессор компьютера, получили особое название — бесконтроллерные модемы (controllerless).

Большинство бесконтроллерных модемов являются внутренними PCI-картами. Обычно бесконтроллерные модемы не содержат микросхемы ПЗУ с «прошивкой» работы DSP. Во время работы такого модема его DSP обращается к оперативной памяти системы, в которой хранится необходимая ему программа, загружаемая в память модемным драйвером. Драйверы, устанавливаемые операционной системой для поддержки такого модема, кроме необходимой информации для работы DSP содержат и эмуляцию СОМ-порта. Таким образом, при установке бесконтроллерного модема непосредственно его PCI-устройство занимает некоторое прерывание и адрес, а установленный драйвер организует виртуальный СОМ-порт, через который с таким модемом могут взаимодействовать программы. Такой виртуальный порт переводит на себя все обращения к реально существующему порту, а сам СОМ-порт системы объявляется занятым. Типичная блок-схема бесконтроллерного модема показана на рис. 2.

Развитие идеологии перенесения части модемных функций на центральный процессор компьютера привело к созданию так называемых софт-модемов (Soft Modem). В таких модемах отсутствует не только контроллер, но сигнальный процессор DSP. Функция кодирования и декодирования кодов возложена также на центральный процессор компьютера. Сам же модем осуществляет только цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразование с помощью АЦП/ЦАП-схем. По сути, софт-модем представляет собой программную эмуляцию модема. В случае использования такого модема накладываются определенные требования и на процессор и на используемую операционную систему. Типичная блок-схема софт-модема показана на рис. 3.

Собственно говоря, бесконтроллерные модемы также являются разновидностью софт-модемов, поскольку часть функций таких модемов реализуется программно. Однако, чтобы избежать путаницы в классификации внутренних модемов, следует различать именно бесконтроллерные и полностью софт-модемы. Поэтому в дальнейшем под софт-модемами мы будем понимать именно модемы без контроллера и сигнального процессора.

Помимо рассмотренных выше к софт-модемам относятся и так называемые AMR- и CNR-модемы, продвижение которых стимулируется прежде всего компанией Intel, являющейся разработчиком спецификаций Audio/Modem Rizer Specification (Revision 1.01) и Communication and Networking Rizer Specification (Revision 1.1).

AMR-модем (Audio/Modem Rizer), или, точнее, AMR-карта, является по сути расширителем возможностей, уже заложенных в материнскую плату. Таким образом, говорить об AMR-карте как о модеме не вполне корректно. Собственно, модем получается лишь при объединении материнской платы с AMR-картой. Естественно, что далеко не все материнские платы имеют возможность такого объединения. Речь идет лишь о платах, построенных на новых чипсетах (VIA Apollo, Intel 810, Intel 815, Intel 820), в состав которых входит интегрированный AC’97-кодек. Если говорить кратко, то AC'97 — это устройство, обеспечивающее работу PC с аналоговым сигналом и осуществляющее цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразование. В версии 2.0 спецификации AC`97 уже присутствует и MC'97 — Modem Codec (модемный кодек). Это вполне понятно и логично, учитывая, что и звуковые карты, и модемы постоянно нуждаются в цифро-аналоговом и обратном преобразовании.

Согласно спецификации функционально AC’97 (рис. 4) состоит из двух физически разнесенных частей — аналоговой и цифровой. Аналоговая часть представлена собственно чипом AMC’97 или чипами AC’97 и MC’97, выполняющим функции как аудио, так и модемного кодека. Второй частью, цифровой, является другой чип — Digital AMR Controller (цифровой AMR-контроллер). Для общения цифрового контроллера и кодека предназначена пятипроводная двунаправленная цифровая AC-link-шина.

Собственно, идея AMR-карты и воплощает способ реализации разнесения аналоговой и цифровой частей AC`97. На самой материнской плате в соответствии со спецификацией может присутствовать только AMR-контроллер. Присутствие такого контроллера обязательно, а вот наличие AC’97-кодека, MC’97-кодека или AMC`97-кодека вовсе не требуется. Сам модемный кодек (MC'97/AMC’97) может находиться на AMR-карте. Таким образом, на самой AMR-карте находится чипсет, выполняющий функции преобразования цифрового сигнала с шины AC-link в аналоговый сигнал для работы с телефонной линией и обратную процедуру. Благодаря этому вся работа по реализации модемных протоколов достается центральному процессору ПК — на самой модемной плате нет необходимости размещать дорогостоящий контроллер и DSP. Модем получается исключительно дешевым, а его плата благодаря незначительному количеству используемых элементов имеет весьма небольшие размеры.

В AMR-спецификации допускается несколько вариантов согласования AMR-карты с материнской платой, что обусловливает определенную гибкость конструкций как самих материнских плат, так и AMR-карт.

В первом варианте (чисто модемном) на материнской плате расположены AMR-контроллер и AC’97-кодек (первичный кодек), а на AMR-карте находится только модемный кодек MC’97 (вторичный кодек) (рис. 5). В этом случае вторичный MC’97-кодек является активным (Secondary Codec Up), а первичный кодек AC’97 неактивным (Primary Codec Down).

Во втором варианте на материнской плате компьютера находится только AMR-контроллер, а на AMR-карте расположен только первичный AC’97-кодек (аудиовариант), либо только вторичный MC’97-кодек (модемный вариант), либо совместно аудио и модемный кодеки. Разумеется, кодеки на AMR-карте должны быть активными (рис. 6).

В третьем варианте на материнской плате находится только AMR-контроллер, а на плате AMR-карты расположен объединенный AMC’97-кодек, который должен быть установлен в активное состояние (рис. 7).

Большинство производителей интегрируют AC’97-аудиокодек в составе материнских плат, используя первичный канал (Primary). Поэтому при установке в AMR-слот комбинированной аудио/модемной платы требуется отключение встроенного кодека при помощи опции в BIOS, а установка интегрированного на AMR-карте кодека в режим первичного/вторичного (Primary/Secondary) осуществляется перемычками на плате.

В спецификации CNR (Communication and Networking Rizer Specification Revision 1.1) предусмотрено использование не только модемных CNR-карт, но и сетевых и аудиокарт, а также различных способов их объединения. Собственно, в спецификациях CNR и AMR много общего. Самое важное, что объединяет CNR- и AMR-модемы, — разделение аналоговых и цифровых частей между AMR-/CNR-картами и материнскими платами.

Для обеспечения модемных функций на CNR-картах располагают либо модемный MC'97-кодек, либо объединенный аудио/модемный AMC'97-кодек. В обоих случаях эти кодеки взаимодействуют с AMR-контроллером, расположенным на материнской плате компьютера по цифровой AC-link-шине. Всего в спецификации определено четыре конструктивных варианта CNR-карт.

В первом варианте на CNR-карте расположены вторичный модемный MC'97-кодек и сетевой интерфейс, обеспечивающий доступ по телефонным линиям. На материнской плате при этом располагаются первичный AC'97 кодек и AMR-контроллер, а также сетевой контроллер (рис. 8). Первичный AC'97-кодек находится в неактивном, а вторичный MC'97-кодек в активном состоянии.

Во втором случае CNR-карта используется только в качестве сетевой карты с разъемом RJ-45 — для обеспечения взаимодействий с сетями 10/100 Ethernet. На самой материнской плате первичный AC'97-кодек должен быть в неактивном состоянии (рис. 9).

В третьем случае CNR-карта играет роль звуковой карты, модема и сетевой карты для обеспечения доступа к сети по телефонным линиям. На материнской плате компьютера расположены AMR- и сетевой контроллеры, а на CNR-карте расположены первичный AC’97-кодек (активное состояние), вторичный MC'97-кодек (активное состояние) и сетевой интерфейс, обеспечивающий доступ по телефонным линиям (рис. 10).

В четвертом варианте CNR-карта имеет те же функциональные возможности, но вместо AC'97- и MC'97-кодеков используется один объединенный первичный AMC’97-кодек в активном состоянии (рис.11).

В пятом и последнем варианте, когда CNR-карта играет роль только звуковой карты, на материнской плате компьютера расположены AMR-контроллер и первичный AC'97-кодек в неактивном состоянии, а на CNR-карте находятся вторичный AC`97-кодек в активном состоянии и схема усилителя звукового сигнала (рис. 12).

Классификация внутренних модемов приведена на рис. 13.

В заключение нашего краткого обзора конструктивных особенностей внутренних модемов отметим, что мы преднамеренно не стали акцентировать внимание на плюсах и минусах тех или иных моделей, так как, во-первых, и то и другое достаточно спорно и единого мнения на этот счет нет, а во-вторых, многие плюсы, как и многие минусы, подчас слишком преувеличены исключительно в рекламных целях. Впрочем, как нам сказали в одной авторитетной компании, «против цифр и осциллографа не попрешь». А потому, оставив бесполезные споры о том, что лучше, а что хуже, проанализируем результаты тестирования различных моделей внутренних модемов.

В начало

В начало

Методика тестирования

Основная сложность тестирования модемов по сравнению с другими компьютерными компонентами заключается в том, что их работа зависит не столько от содержимого компьютера (процессорной подсистемы, дисковой подсистемы и т.д.), сколько от характеристик канала связи между двумя модемами. Кроме того, при каждом новом соединении характеристики канала связи могут непредсказуемо изменяться.

Результаты испытаний на реальной телефонной линии не вполне объективны в силу неконтролируемости процесса установления связи, а также изменяющегося со временем состояния телефонных каналов. Поэтому модемы испытывают, как правило, с помощью имитаторов телефонных каналов — устройств, передающих сигнал от одного модема к другому, с внесением в него искажений и помех, характерных для реальных линий. Параметры дестабилизирующих воздействий можно задавать, имитируя линии связи различного качества. Такой подход позволяет сравнивать модемы между собой по устойчивости к различного рода помехам.

Для тестирования использовался имитатор телефонных каналов Canal-5, рекомендуемый Минсвязи РФ для проведения сертификационных испытаний модемов. Имитатор был любезно предоставлен фирмой, которая его разработала и производит, — ООО «Аналитик Телеком Системы» (123424 Россия,  Москва, Волоколамское ш., 73, офис 321, http://www.analytic.ru, info@analytic.ru, тел.: (095) 490-0713, 490-0799, тел./факс: (095) 490-6314).

Имитатор телефонных каналов AnCom Canal-5 (рис. 14) предназначен для проведения испытаний телекоммуникационного оборудования путем воспроизведения электрических характеристик выделенного канала тональной частоты (ТЧ) в четырех- и двухпроводном окончании, а также канала коммутируемой телефонной сети.

Имитатор AnCom Canal-5 представляет собой интеллектуальное имитационно-измерительное устройство, управляемое персональным компьютером и объединяющее электрическую модель телефонного канала и анализатор телефонных каналов AnCom TDA-5.

Представление мнемосхем и параметров настройки блоков имитатора, управление имитатором и его конфигурирование, а также управление проведением контрольных измерений установленных значений имитируемых параметров и параметров тестируемого оборудования обеспечиваются внешним управляющим компьютером и программным обеспечением.

Управление имитатором осуществляется посредством специального программного обеспечения, которое позволяет выбрать одну из пяти схем включения имитационных блоков, а именно: режим имитации канала ТЧ в четырехпроводном окончании; режим имитации канала ТЧ в двухпроводном окончании; режим имитации канала ТЧ в четырехпроводном окончании с одной стороны и в двухпроводном окончании — с другой; режим имитации канала коммутируемой телефонной сети и режим четырехпроводной неискажающей линии.

В имитаторе предусмотрена возможность подключения встроенного анализатора телефонных каналов AnCom TDA-5 к контрольным точкам имитатора, отображаемым на мнемосхемах, что позволяет контролировать как произведенные настройки параметров блоков имитатора, так и параметры испытываемого оборудования.

Блок имитатора канала ТЧ выполняет имитацию следующих искажений передаваемого сигнала: искажения частотных характеристик затухания и группового времени прохождения, нелинейное искажение, задержка распространения, остаточное затухание, изменение частоты, дрожание фазы, скачки фазы. Кроме того, имитатор канала ТЧ обеспечивает генерацию равномерного шума, импульсной и гармонической помехи (от внешнего генератора).

Фактически имитатор позволяет «на столе» воспроизвести все то оборудование, с присущими ему искажениями и помехами, по которому сигнал проходит в реальной жизни от абонента до провайдера (рис. 15).

Тестирование модемов заключалось в исследовании их способности противостоять всевозможным дестабилизирующим факторам как по отдельности, так и в комплексе.

В целях реализации условий, максимально приближенных к реальным, для тестирования собиралась установка (рис. 16), состоящая из испытуемого модема, имитатора телефонных каналов и модемного пула провайдера, реализованного в маршрутизаторе Cisco 3640, предоставленного российским представительством компании Cisco Systems (Москва, Космодамианская набережная, 52, строение 1, http://www.cisco.ru, тел.: 7 (095) 961-14-10 тел./факс: 7 (095) 961-14-69).

Модемный пул был выполнен в виде 16 аналоговых модемов, обеспечивающих поддержку протокола V.34. Сами же используемые модемы были построены на базе чипсетов ROCKWELL. Сервер удаленного доступа, играющий роль интерфейса между телефонной сетью и сетью Ethernet 10/100, позволял осуществлять доступ с испытуемого модема на сетевой FTP-сервер. После установления соединения в направлении к испытуемому модему с FTP-cервера копировался предварительно заархивированный файл заданного размера. Архивирование файла производилось с тем, чтобы исключить возможность аппаратного сжатия передаваемых данных.

Зная размер копируемого файла и время копирования, можно легко вычислить полезную скорость передачи:

.

Полезная скорость, то есть скорость передачи пользовательских данных, и физическая скорость передачи — это не одно и то же. При передаче данных по сети кроме пользовательских данных передаются и различные служебные данные, причем объем служебной информации может достигать 10% полезной информации. Вот почему при скорости соединения модема 33600 бит/с реальная скорость передачи может составлять всего 28600 бит/с.

В ходе тестирования исследовалось влияние на работу модемов различных дестабилизирующих факторов, таких как затухание, шум и длина абонентского канала связи. Кроме того, проводилось комплексное тестирование модемов на линиях различного качества. После проведения стендовых испытаний каждый модем был опробован в работе на реальной линии связи низкого качества.

Основные технические характеристики модемов приведены в табл. 1.

В начало

В начало

Тестирование на устойчивость к затуханию

Когда полезный сигнал передается по линии связи, имеющей конечное сопротивление, он теряет часть своей мощности, проходя через коммутационные устройства и другие узлы телефонных станций. Потерю мощности сигнала принято характеризовать его затуханием. Затухание измеряется в децибелах и определяется по простой формуле:

,

где — мощность входного сигнала, а — мощность выходного сигнала.

Для измерения абсолютных величин используются единицы, называемые «децибел на милливатт» (дБм) и рассчитываемые по формуле:

,

где S — уровень принимаемого сигнала.

Характеристика модема, показывающая, насколько успешно он справляется с затуханием сигнала в линии, называется чувствительностью. Чем она выше, тем при большем затухании в линии прибор способен устойчиво работать. Фактически чувствительность определяет минимальный уровень входного сигнала, при котором возможно установление связи на идеальной линии. Чувствительность модема принято выражать в децибелах относительно мощности в 1 мВт (дБм). Например, если чувствительность модема составляет –44 дБм, то это означает, что минимальный уровень входного сигнала, при котором возможно установление связи, равен 4*10-5 мВт.

Затухание в линии может меняться в зависимости от времени, и это можно имитировать при помощи аппаратуры Canal-5, однако проще снять зависимость скорости соединения от затухания, поскольку современные модемы могут при ухудшении условий связи переходить на меньшие скорости.

При проведении тестов на устойчивость к затуханию затухание в линии клиента варьировалось в пределах от 9 дБ до предельной величины, при которой обеспечивается соединение. Для каждого значения затухания определялась скорость приема, что позволило построить графики зависимости скорости передачи от затухания. Для получения достоверных результатов каждый замер проводился не менее пяти раз (при большом разбросе значений количество измерений увеличивалось). Зная предельное затухание, при котором возможно установление связи, и уровень выходного сигнала от передающего модема, можно было рассчитать чувствительность модема.

В начало

В начало