Тестирование PCMCIA-модемов

Методика оценки качества

Объективно оценить работоспособность модема — задача не из легких. Основная проблема заключается в отсутствии единого интегрального параметра, позволяющего определить производительность модема с учетом всех факторов (чувствительности, скорости передачи, способности выделения сигнала на уровне шума и т.д.). Например, сравнивать модемы только по чувствительности было бы неверно, поскольку при высокой чувствительности скорость передачи может оказаться весьма низкой.

Для оценки качества модемов мы выбрали ряд наиболее важных, на наш взгляд, характеристик, а именно: чувствительность модема, эффективная скорость передачи на пределе чувствительности,  преодолеваемое модемом минимальное отношение сигнал/шум, эффективная скорость передачи при критическом уровне шума, эффективные скорости передачи на линиях различного качества, корректность распознавания модемом сигнала «занято». Кроме того, учитывались субъективные экспертные оценки технического руководства модема, полноты диагностики соединения при помощи модема, эффективности настройки модема посредством AT-команд и оценка технической поддержки на сайте производителя.

Для каждой рассмотренной характеристики вычислялся ее показатель качества (табл. 2). Необходимость введения этого абстрактного понятия вызвана стремлением сравнить модемы между собой, и не только по отдельным характеристикам, но и в целом. Сравнение модемов друг с другом невозможно без определения некоего обобщенного (интегрального) показателя производительности или качества модема. С этой целью вычисляются показатели качества каждой отдельной характеристики, которые затем складываются с соответствующими весовыми коэффициентами.

Итак, первая проблема, с которой приходится сталкиваться, — это вычисление показателя качества для каждой отдельной характеристики. Данный показатель должен быть величной безразмерной. Более того, показатель качества должен отражать действительное положение вещей, то есть если характеристика одного модема уступает аналогичной характеристике другого модема, то и соотношение показателей качества этих характеристик должно быть соответствующим. Показатели качества и весовые коэффициенты устанавливались при помощи экспертных оценок.

После определения показателей качества каждой характеристики можно вычислить качество самого модема. Однако простого сложения показателей качества для каждой характеристики здесь недостаточно. Ведь различные характеристики имеют разную значимость. Естественно, что показатель качества чувствительности модема куда более важен, чем оценка его технического руководства. Поэтому для каждой характеристики необходимо определить ее весовой коэффициент, являющийся показателем значимости данной характеристики. Весовые коэффициенты выражаются в процентах или в долевых частях, но с условием, чтобы сумма всех весовых коэффициентов была равна 100% или соответственно 1. Тогда интегральный показатель качества модема вычисляется как сумма произведений показателей качества отдельных характеристик и соответствующих весовых коэффициентов.

Рассчитанные по описанной выше методике интегральные показатели качества модема использовались при выборе самого качественного модема. Чем выше интегральный показатель качества модема, тем лучше. Если же мы разделим интегральный показатель качества модема на его цену, то получим уровень выгодности его покупки: чем выше отношение «качество/цена», тем выгоднее покупка модема. Результаты оценки характеристик модемов и интегральный показатель качества модемов представлены в табл. 3.

Выбор редакции

Победители проведенного тестирования определялись в номинациях «Самый качественный PCMCIA-модем» и «Оптимальный модем».

Выбор победителей в номинации «Самый качественный модем» основывался на интегральном показателе качества. Лидерами в этой номинации стали модели Silicom CardBusModem56 PC Card (WMPC56) и Apollo FM560 56K Fax/Modem PC Card. Второе место в этой номинации заняла модель Xircom Modem 56-Global ACCESS.

Победитель в номинации «Оптимальный модем» определялся на основе отношения «качество/цена». В этой номинации не рассматривались модемы 3Com 10/100 LAN+56K Global Modem CardBus Type III PC Card (3C3FEM656C-EU) и 3Com Megahertz 10/100 LAN+56K* Global Modem CardBus PC Card, которые, в силу их комбинированности с сетевыми адаптерами, относятся к другому ценовому диапазону. Выбором редакции в этой номинации стал модем Apollo FM560 56K Fax/Modem PC Card и Xircom Modem 56-Global ACCESS.

Результаты тестирования

Как показало тестирование, все модемы поддерживают одни и те же протоколы передачи: V.90, V.34bis, V.34, V.32bis, V.32, V.22bis, V.22. Исключением являются лишь протоколы K56Flex и X2. Впрочем, необходимость использования обоих этих протоколов в настоящее время достаточно сомнительна, ведь на смену им пришел протокол V.90, поэтому говорить о плюсах или минусах поддержки этих протоколов не приходится. Также все модемы поддерживают одни и те же протоколы коррекции ошибок V.42 LAMP/MNP2-4 и протоколы сжатия данных V.42bis/MNP5.

Свойственные внешним моделям дополнительные функции, такие, например, как АОН, в PCMCIA-модемах, как правило, отсутствуют, что опять-таки вряд ли можно отнести к недостаткам в силу невостребованности этих функций. Зато многие модели модемов позволяют отслеживать диагностику соединения и настраиваться с помощью AT-команд и установок соответствующих S-регистров.

3Com 10/100 LAN+56K Global Modem CardBus Type III PC Card (3C3FEM656C-EU)

Устройство 3Com 10/100 LAN+56K Global Modem CardBus Type III PC Card (3C3FEM656C-EU) — это одновременно модем и сетевой адаптер Ethernet 10/100Base-TX. Именно поэтому это устройство относится к иному ценовому диапазону и его сравнение с другими модемами по цене некорректно.

По информации, полученной в службе технической поддержки, модемы серии FEM656C относятся к классу бесконтроллерных софт-модемов, то есть функция супервизора возложена на центральный процессор компьютера. Не акцентируя внимание на преимуществах аппаратных модемов перед софт-модемами, отметим лишь, что данное устройство позиционируется в большей степени как сетевой адаптер, а модем рассматривается как дополнительная функция. Если же при использовании устройства предполагается смещение акцента в сторону модемной части, то стоит обратить внимание на серию комбинированных устройств FEM556С, в которых сам модем является аппаратным и соответственно предполагает более производительную работу. Впрочем, не хотелось бы, что бы создалось впечатление, что мы пытаемся как то оправдать не слишком высокие результаты тестирования данного устройства. Наоборот, несмотря на то что модемная часть устройства не является основной, модем показал достойные результаты тестирования.

Устройство занимает два «тонких» PCMCIA-слота, но за счет двойной толщины решает проблему надежного подсоединения телефонного и сетевого кабелей. Разъемы RJ-11 и RJ-45 (real ports) встроены непосредственно в саму карту. Таким образом, можно не опасаться, что неосторожное движение приведет к поломке хрупкого переходника, который обычно требуется при использовании «тонкой» карты.

При установке на компьютер операционная система Windows Me обнаруживает новое устройство как FEM656C-3Com Global 10-100+56K CardBus PC Card и предлагает установить нужные драйверы с прилагаемого CD-диска или дискет. Сначала устанавливается модемная часть устройства, а после перезагрузки компьютера автоматически инсталлируется сетевой адаптер. Кроме драйверов под операционные системы Windows 95/98, Windows Me, Windows 2000 и Windows NT на прилагаемом CD-диске имеется подробная инструкция по установке карты, а также описание поддерживаемых AT-команд. Набор команд модема аналогичен набору команд хорошо известного модема Courier V.Everything и позволяет просматривать расширенную диагностику соединения и АЧХ линии. Командная настройка модема на конкретную линию заключается в установке диапазона скоростей соединения, выборе символьной скорости и задании протокола соединения.

При тестировании модема на определение чувствительности выяснилось, что модем способен воспринимать сигнал с минимальным уровнем –41,3 дБм, устанавливая при этом соединение на скорости 4800 бит/с без каких-либо дополнительных настроек. Эффективная скорость передачи на пределе чувствительности модема составила 4277 бит/с. Отметим, что измеренная чувствительность модема оказалась несколько ниже заявленной в технической документации (–45 дБм). Дело в том, что измеренная нами чувствительность относится только к протоколу V.34. При использовании менее скоростных и более помехоустойчивых протоколов, например V.22, минимальный уровень воспринимаемого сигнала мог бы быть и ниже.

Тестирование модема на устойчивость к шуму выявило, что минимальное отношение сигнал/шум, успешно преодолеваемое модемом, составляет 9,9 дБ. При критическом уровне шума модем устанавливает соединение на скорости 4800 бит/с без каких-либо дополнительных настроек.

Модем способен выдерживать сдвиг частоты несущей на 15,3 Гц (в обе стороны) и справляться с джиттером фазы на частоте 100 Гц более чем в 45 градусов.

Модем «умеет» адаптивно подстраиваться под качество линии, осуществляя полные ретрейны после всплеска шумовой помехи. При улучшении качества линии связи модем соответственно повышает скорость соединения, производя серию быстрых ретрейнов. Было отмечено, что модем практически не чувствителен к всплеску одиночных шумовых или импульсных помех. На время всплеска модем замирает, после чего осуществляет полный ретрейн и как ни в чем не бывало продолжает работать. Более критичен модем к всплеску периодически повторяющихся помех, особенно если интервал времени между двумя всплесками меньше или близок ко времени, необходимому для осуществления полного ретрейна.

При комплексном тестировании на линиях различного качества модем выявил следующие особенности в работе. На линии идеального качества модем соединялся на несколько заниженной скорости 26 400 бит/с и в процессе работы практически не увеличивал скорость. Эффективная скорость передачи составила 22 595 бит/с. Попытка принудительно установить соединение на скорости 33 600 бит/с не приводила к успеху — модем не устанавливал соединение. По всей видимости, логика работы модема такова, что при данном значении отношения сигнал/шум модем не в состоянии соединяться на скорости более чем 26 400 бит/с.

На линии хорошего качества модем устанавливал соединение на скорости 19 200 бит/с. Эффективная скорость передачи составила 11 610 бит/с.

На линии удовлетворительного качества модем соединяется на скорости 12 000 бит/с, но в процессе работы скорость уменьшалась в результате быстрых ретрейнов. Эффективная скорость передачи составила 3987 бит/с.

На линии неудовлетворительного качества модем устанавливал соединение на скорости 9600 бит/с. Такая скорость соединения оказывалась для модема явно завышенной, и после серии полных ретрейнов он значительно уменьшал скорость соединения. Эффективная скорость передачи составила 1625 бит/с.

На линии очень плохого качества работа модема оказалось невозможной. Хотя модем и устанавливал соединение, после серии продолжительных ретрейнов он его разрывал.

В заключение отметим, что модем корректно распознает сигнал «занято» в широком частотном диапазоне.

3Com Megahertz 10/100 LAN+56K* Global Modem CardBus PC Card (3CXFEM656C)

Устройство 3Com Megahertz 10/100 LAN+56K* Global Modem CardBus PC Card сочетает в себе как модем, так и сетевой адаптер Ethernet 10/100Base-TX и в силу такой комбинированности не может сравниваться по цене с другими картами, в которых отсутствует сетевой адаптер.

Как и в модели 3Com 10/100 LAN+56K Global Modem CardBus Type III PC Card (3C3FEM656C-EU), модемная часть устройства относится к классу бесконтроллерных софт-модемов, а само устройство рассматривается в первую очередь именно как сетевой адаптер. Сам же модем предназначен для использования только в случае «крайней необходимости». Впрочем, учитывая результаты тестирования, с таким мнением можно не согласиться, так как на подавляющем большинстве телефонных линий такой модем способен обеспечить надежное соединение.

Карточка занимает всего один слот Type II и очень проста в установке. Операционная система Windows Me обнаруживает новое устройство (модемную часть) и предлагает установить необходимые драйверы с дискеты или CD-диска. После перезагрузки компьютера автоматически устанавливается сетевой адаптер. После корректной установки модема он определяется как FEM656C-3Com Global 10-100+56K CardBus PC Card (Modem).

Для подключения телефонного кабеля к модему используется оригинальная раздвижная конструкция разъема RJ-11, причем сам разъем выполняет также и функцию светового индикатора активности модема.

В комплекте с модемом поставляются переходник на разъем RJ-45 для подключения к сети, телефонный кабель, сетевой кабель, CD-диск с необходимыми драйверами, подробной инструкцией по установке карты, программными утилитами и развернутым описанием поддерживаемых AT-команд.

Модем поддерживает все основные операционные системы: Windows 95/98, Windows Me, Windows NT и Windows 2000.

Пакет программных утилит упрощает работу с модемом и сетевым адаптером. Программа WorldPort позволяет производить настройку на конкретную страну. При задании конкретной страны создается определенный профайл, облегчающий ввод всех необходимых установок, принятых в данной стране. Однако код страны, обеспечивающий настройку самого модема, при этом не устанавливается. Такая процедура возможна только через установку регистров.

Программа Diagnostic Software позволяет производить диагностику модема и просматривать содержимое всех его регистров, а также значения установок модема.

Утилита Mobile and Wireless Connection Manager дает возможность легко переключаться между беспроводным модемом (если он присутствует) и модемом 3Com Megahertz 10/100 LAN+56K* Global Modem CardBus PC Card.

Удобная утилита 3Com Launcher, иконка которой может быть размещена в SysTray, обеспечивает быстрый доступ ко всем перечисленным программам.

Особое внимание заслуживает богатейший набор поддерживаемых модемом AT-команд. Кроме стандартного набора, отметим возможность установки диапазона скоростей соединения, выбор протокола соединения, управление мощностью передачи. Модем позволяет диагностировать линию передачи, выдавая такие важные характеристики, как уровень ближнего и дальнего эха, отношение сигнал/шум, уровень принимаемого сигнала и т.д. Правда, особенно доверять точности получаемых значений не стоит. Модем не является измерительным прибором значения многих величин измеряет не непосредственно, а путем косвенных вычислений в соответствии с заложенной в нем логикой. К примеру, на реальной линии очень хорошего качества модем, соединяясь по протоколу V.90, тем не менее показывал, хотя и малое, значение дальнего эха, которое в принципе не может возникать при цифровом способе передаче данных между провайдером и районной АТС. Впрочем, все остальные характеристики канала связи показались нам достаточно достоверными. Отметим также, что модем поддерживает и некоторые недокументированные команды. Например, по команде ATY11 модем выдал в табличном виде АЧХ линии, то есть зависимость уровня принимаемого сигнала от частоты. Вообще, набор поддерживаемых AT-команд не отличается от набора команд хорошо известного Courier V. Everything.

При тестировании на определение чувствительности выяснилось, что модем способен воспринимать сигнал с минимальным уровнем –41,2 дБм, что несколько ниже заявленной чувствительности в –45 дБм. Отметим, что уровне сигнала в точке приема –41,2 дБм модем устанавливает соединение на скорости 4800 бит/с без каких-либо дополнительных настроек.

Минимальное отношение сигнал/шум, успешно преодолеваемое модемом, составляет 8,8 дБ. При таком уровне шума модем устанавливает соединение  на скорости 4800 бит/с, не нуждаясь в дополнительных настройках.

 Модем способен выдерживать сдвиг частоты несущей на 15,3 градуса (в обе стороны) и справляться с джиттером фазы на частоте 100 Гц более чем в 45 градусов.

При испытаниях на устойчивость к всплеску помех модем проявил себя как нельзя лучше. Он способен адаптивно подстраиваться под качество линии, осуществляя полные ретрейны после всплеска шумовой помехи. При улучшении качества линии связи модем соответственно повышает скорость соединения, делая серию быстрых ретрейнов. Было отмечено, что модем практически не чувствителен к всплеску одиночных шумовых или импульсных помех любого уровня (вплоть до 0 дБм) и длительности (вплоть до 10 секунд). На время всплеска модем замирает, после чего осуществляет полный ретрейн и как ни в чем не бывало продолжает работать. Более критичен модем к всплеску периодически повторяющихся помех, особенно если интервал времени между двумя всплесками меньше или близок  необходимому для осуществления полного ретрейна.

При комплексном тестировании на линиях различного качества модем выявил следующие особенности. На идеальной линии скорость соединения оказалась несколько ниже ожидаемой — модем упорно соединялся на скорости 28 800 бит/с. Чувствовалось, что он явно перестраховывается на такой линии. По всей видимости, так же как и в модеме 3Com 10/100 LAN+56K Global Modem CardBus Type III PC Card (3C3FEM656C-EU), здесь несколько занижена агрессивность модема по выбору скорости соединения.

На линии хорошего качества модем устанавливал соединение на скорости 19 200 бит/с, а эффективная скорость передачи составила 11 980 бит/с.

На линии удовлетворительного качества, где проявляются редкие всплески шумовых и импульсных помех, модем адаптивно подстраивается под качество линии, причем скорость передачи за счет быстрых ретрейнов меняется как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. При скорости соединения 9600 бит/с эффективная скорость передачи составила 6011 бит/с.

На линии неудовлетворительного качества модем соединяется на скорости 9600 бит/с, но поскольку линия характеризуется периодически повторяющимися импульсными и шумовыми помехами, скорость передачи в результате полных ретрейнов значительно уменьшается. В результате эффективная скорость передачи составила всего 812 бит/с. Однако невысокие скоростные показатели на линии неудовлетворительного качества в полной мере компенсируются стабильностью работы.

На линии очень плохого качества модем не смог обеспечить соединение.

В заключение отметим, что модем корректно распознает сигнал «занято» в широком частотном диапазоне.

Apollo FM560 56K Fax/Modem PC Card

При установке модема Apollo FM560 56K Fax/Modem PC Card в компьютер операционная система Windows Me определяет новое устройство как Intelligent-PCMCIA Fax+Modem. Драйвер к модему, датированный 03.09.2000, устанавливается с прилагаемой дискеты, после чего модем переопределяется как PCMCIA 56Kbps FAX+Modem.

В комплекте с модемом поставляется кабель для подсоединения модема к телефонной линии с разъемом RJ-11, драйверы на дискете и компакт-диск со стандартным программным обеспечением для работы с модемом и факсом. На прилагаемой дискете имеется также инструкция по установке модема и описание используемых AT-команд на английском языке.

С настройками по умолчанию модем показывал вместо скорости соединения скорость COM-порта (115 200 бит/с). Для того чтобы исправить этот недостаток, в строке инициализации модема нужно прописать команду ATW2. После этого модем корректно показывает реальную скорость соединения.

При тестировании на устойчивость к затуханию выяснилось, что модем обладает чувствительностью –43 дБм. На пороге чувствительности модем устанавливает соединение на скорости 7200 бит/с, а эффективная скорость передачи составляет 6408 бит/с. Высокая чувствительность модема в сочетании с относительно высокой скоростью приема на пороге чувствительности говорит о хорошей способности модема противостоять затуханию сигнала.

При тестировании на устойчивость к шуму модем адекватно оценивал качество линии и соединялся при критическом уровне шума только на скорости 4800 бит/с. Эффективная скорость передачи составила 4300 бит/с, а минимальное отношение сигнал/шум, преодолеваемое модемом, оказалось равным 9,2 дБ. Характерно, что при критическом уровне шума модем работал стабильно, без ретрейнов, выдерживая скорость, установленную в процессе соединения.

Модем успешно справляется с джиттером фазы более 45 градусов на частоте 100 Гц и выдерживает частотный сдвиг в 12,4 Гц.

При комплексном тестировании на линиях различного качества модем показал высокие скоростные результаты на линии идеального качества, устанавливая скорость соединения 33 600 бит/с. Фактическая скорость передачи на линии идеального качества составила 28 748 бит/с.

На линии хорошего качества модем стабильно соединялся на скорости 21 600 бит/с, но в процессе передачи скорость соединения снижалась и эффективная скорость составляла 14 386 бит/с.

Аналогичное явление наблюдалось и на линии удовлетворительного качества — при скорости соединения 19 200 бит/с эффективная скорость передачи составляла 7754 бит/с.

На линии неудовлетворительного качества модем соединялся на достаточно высокой скорости — 14 400 бит/с. Естественно, что такая скорость соединения слишком высока для данной линии. Однако модем стабильно работал без полных ретрейнов, адаптивно подстраиваясь под качество линии только быстрыми ретрейнами, и эффективная скорость составила 6287 бит/с.

При работе на очень плохой линии модем работал с относительно малым количеством полных ретрейнов, прибегая лишь к быстрому пересогласованию скорости. При этом скорость соединения составляла 4800 бит/с, а эффективная скорость приема — 2317 бит/с.

Испытания модема на устойчивость к всплескам импульсных и шумовых помех выявили следующие особенности. Модем отлично справляется с мощными импульсными одиночными и периодически повторяющимися помехами. При тестировании в линии были установлены импульсные помехи с всплеском 6 дБм, длительностью 5 с и периодом повторения 10 с. Затухание в линии составляло 12 дБ. Первоначально модему давали возможность соединиться с мастер-модемом в отсутствии импульсных помех на скорости 28 800 бит/с, и только после этого активизировались импульсные помехи. В столь жестких условиях модем устойчиво работал без полных ретрейнов.

Анализ поведения модема при имитации всплесков шумовых помех выявил, что модем способен переносить только кратковременные всплески шумовых помех. В частности, модем успешно справлялся с всплеском шумовой помехи мощностью 0 дБ и длительностью до 0,4 с. При установке большей длительности всплеска модем разрывал соединение. Периодически повторяющиеся импульсные помехи модем способен переносить только в том случае, если время между двумя последовательными всплесками больше времени полного ретрейна.

В заключение отметим, что модем корректно распознает сигнал «занято» в широком частотном диапазоне.

С учетом высоких скоростных характеристик модема и его способности противостоять шумовым и импульсным помехам (работа на линии очень плохого качества) его можно рекомендовать для использования практически на любых линиях связи.