Тестирование внешних модемов

Испытание на реальной линии

Кроме стендовых испытаний модемов, когда имелась возможность создания канала связи с точно заданными помехами и параметрами, каждый модем испытывался на реальной линии связи. Линия связи была выбрана чрезвычайно плохая, с декадно-шаговой АТС образца 1948 года, и соответственно не удовлетворяющая никаким требованиям и нормативам Минсвязи.

Естественно, испытания на реальной линии нельзя считать объективными, поскольку параметры линии со временем меняются. Поэтому результаты такого тестирования не учитывались нами при оценке качества модемов. Более того, прекрасно понимая, что далеко не каждый зарубежный модем вообще «представляет себе» возможность существования подобных АТС, для тестирования на такой линии были отобраны только те модемы, которые хорошо проявили себя во время стендовых испытаний. О результатах тестирования модемов на реальной линии связи см. здесь.

Методика оценки качества

Основная проблема оценки модемов заключается в отсутствии единого интегрального параметра, позволяющего определить производительность при учете всех факторов (чувствительности, скорости передачи, способности выделения сигнала на уровне шума и т.д.). Например, сравнивать модемы только по чувствительности было бы неверно, поскольку, обладая высокой чувствительностью, модем может быть «нестойким» по отношению к шуму.

Для оценки качества модемов мы выбрали ряд наиболее важных, на наш взгляд, характеристик, а именно: чувствительность модема, эффективную скорость передачи на пределе чувствительности, минимальное отношение сигнал/шум, преодолеваемое модемом, эффективную 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 с помощью модема, эффективности настройки модема с помощью AT-команд, а также оценка технической поддержки на сайте производителя.

Для каждой характеристики вычисляется ее показатель качества (табл. 3), позволяющий сравнивать модемы друг с другом по отдельным характеристикам. Для сравнения модемов в целом, то есть по совокупности всех характеристик, необходимо определить интегральный показатель производительности, или качества модема. Интегральной показатель качества вычисляется как сумма произведений показателей качества отдельных характеристик и соответствующих весовых коэффициентов. Весовой коэффициент, являющийся показателем значимости данной характеристики, выражается в процентах или в долевых частях, но так, чтобы сумма всех весовых коэффициентов была равна 100%, или соответственно 1.

Показатели качества и весовые коэффициенты определялись на основании экспертных оценок.

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 разделить интегральный показатель качества модема на его цену, то полученное значение будет характеризовать уровень выгоды: чем выше отношение качество/цена, тем выгоднее покупка модема. Результаты оценки характеристик модемов и интегральный показатель качества модемов представлены в табл. 3.

Выбор редакции

Для участия в тесте мы отобрали только новые модели, которые появились на рынке с момента выхода нашего предыдущего тестирования. Поэтому выбор оптимального модема, произведенный здесь, следует рассматривать как «оптимальный среди новинок». На это кто-то может заметить, что «старый друг лучше новых двух», и будет по-своему прав. У тех, кто участвовал в нашем предыдущем обзоре, тоже есть хорошие новости.

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

Выбор победителя в номинации «Самый качественный модем» основывался на интегральном показателе качества. Лидером в этой номинации стала модель 3Com U.S.Robotics 56K FaxModem (Model 5630). Второе место здесь заняли модели 3Com Courier V.Everything 56K (Model 3453) и ZyXEL U-336E Plus.

Выбор победителя в номинации «Оптимальный модем» основывался на отношении качество/цена. Выбора редакции в этой номинации был удостоен модем 3Com U.S.Robotics 56K FaxModem (Model 5630). Второе место заняла модель INPRO IDC-5614BXL/VR.

Результаты тестирования

3Com Courier V.Everything 56K (Model 3453)

Новый модем 3Com Courier V.Everything 56K как две капли воды похож на своего предшественника — модем U.S. Robotics Courier V.Everithing. По внешнему виду имеется только три различия: вместо надписи U.S. Robotics на верхней панели модема появилась надпись 3Com Courier. На лицевой панели модема появился логотип 3Com (вместо надписи COURIER). Еще одно небольшое различие — изменена форма выключателя. На этом внешние различия модемов заканчиваются. Однако внутренних различий значительно больше. Первое, что бросается в глаза, — это отсутствие трансформатора в схеме гальванической развязки с телефонной линии. Вообще, система интерфейса с телефонной линией (DAA) претерпела значительные изменения. Вместо трансформатора, усилителя, цепи набора номера и кодека TLC320AC01 применяется двухкристальный чипсет Si3014 (входной интерфейс или линейная часть) и Si3021 (цифровой или сигнальный интерфейс) фирмы Silicon Laboratories.

Микроконтроллер модема (супервизор) остался прежним. Это все тот же «прадедушка» всех процессоров Intel S80C186EB25. ОЗУ микроконтроллера также изменилось — оно увеличено в четыре раза. Вместо двух микросхем CY62256-70SNC (32K*8 бит) используются две микросхемы CY62128LL-70SC (128K*8 бит).

Сигнальный процессор (DSP) также немного изменился визуально. Корпус стал несколько меньше, и вместо маркировки DSP U.S.Robotics D1714OPQ использована маркировка U.S.Robotics D172A4PJ92. Однако никаких принципиальных изменений сигнальный процессор не претерпел. Это все тот же TMS320C5x от Texas Instruments, только в новом корпусе. Несколько изменилось оперативная память сигнального процессора: используется одна микросхема CY7C1022-122C (32K*16 бит) вместо двух микросхем 32К*8 бит. Суммарный объем, скоростные характеристики ОЗУ те же, что и прежде. Ширина шины DSP тоже осталась прежней — 16 бит.

Еще одно различие — это использование новой интерфейсной микросхемы NEC 9924LX015 вместо микросхемы NEC 9928LV006.

Изменился также адаптер питания. Вместо 20-вольтного адаптера переменного тока используется универсальный 15-вольтный адаптер постоянного тока с диапазоном сетевых напряжений от 100 до 240 В.

Во всем остальном эти модемы одинаковы. Используется все тот же динамик с возможностью внешней регулировки звука, возможность подключения по выделенной линии, имеется прежний набор из 12 световых индикаторов. Несколько расширена система AT-команд, что, впрочем, не отражено в кратком справочнике по AT-командам.

Установка модема происходит без проблем. Операционная система Windows Me обнаруживает новое устройство как Courier V.Everything EXT PnP (V.90-x2) и устанавливает из своей базы данных драйвер. Принудительно можно установить с прилагаемого CD-диска новый драйвер, датированный 01/17/2000. После этого модем определяется как 3Com Courier V.Everything EXT PnP.

При комплексном тестировании на линиях различного качества модем выявил следующие особенности в работе. На линии идеального качества модем соединялся на явно заниженной скорости 26 400 бит/с и в процессе работы практически не увеличивал скорость. Эффективная скорость передачи составила 23984 бит/с. Попытка принудительно установить соединение на скорости 33 600 бит/с не приводила к успеху — модем не устанавливал соединение. Статистика модема (команда ATI11) показывала, что на идеальной линии отношение сигнал/шум — 35,5 дБ, а уровень входного сигнала –19,3 дБм. 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. Отметим также, что измеряемые модемом значения SNR и уровня входного сигнала оказались явно меньше расчетных значений. Возможно, проблема соединения модема на низкой скорости кроется именно в этом. Не очень понятно было и мигание индикатора ARQ, указывающее на появление сбойных блоков на идеальной линии.

На линии хорошего качества модем соединялся на скорости 21 600 бит/с. Эффективная скорость передачи составила 17 189 бит/с. Скорость в процессе работы не пересогласовывалась, несмотря на мигания индикатора ARQ. Отметим, что выдаваемое статистикой модема отношение сигнал/шум и уровень принимаемого сигнала в достаточной мере соответствовали расчетным значениям.

При работе на линии удовлетворительного качества модем соединялся на скорости 12 000 бит/с. В процессе работы скорость снижалась и наблюдались полные ретрейны. Эффективная скорость передачи составила 7436 бит/с.

Соединение на неудовлетворительной линии с настройками по умолчанию сопровождалось непрерывным миганием индикатора ARQ и было нестабильным. Модем соединялся на скорости 9600 бит/с, но после многочисленных ретрейнов разрывал соединение по причине неудачного ретрейна. Из пяти попыток передать файл только две были успешными, с эффективной скоростью передачи 5125 бит/с. При незначительном ограничении скорости до 14 400 бит/с работа модема значительно стабилизировалась. Модем соединялся на все той же скорости 9600 бит/с, но работал без ретрейнов. Эффективная скорость также увеличивалась и составляла 6446 бит/с. Статистика модема, выдаваемая по командам ATI6 и ATI11, при этом практически не менялась — все та же символьная скорость, частота несущей и прочие характеристики соединения. Однако факт налицо — магическая строка ограничения скорости соединения благоприятно влияет на работу модема при соединении на плохой линии. Вероятно, ограничение скорости соединения запрещает также и полные ретрейны. Точнее, модем корректно обрабатывает ретрейны удаленного модема, но своих запросов на пересогласование не производит. Конечно, в данных тестовых условиях такой запрет ретрейнов благотворно сказывался на работе модема, но при работе не реальной линии, когда со временем характеристики линии могут непредзказуемо меняться как в сторону улучшения, так и в сторону ухудшения, такая особенность работы модема может вызывать негативные последствия.

При тестировании модема на очень плохой линии использовалась все та же магическая команда AT&U4&N8, которая позволила обеспечить стабильную работу модема без ретрейнов. Скорость соединения составляла 12 000 бит/с.

При тестировании модема на устойчивость к затуханию модем показал следующие результаты. Минимальный уровень принимаемого сигнала составил –36,8 дБм, а по показаниям самого модема этот уровень сигнала был равен –36,1 дБм. Скорость соединения на пороге чувствительности модема составляла 12 000 бит/с, а эффективная скорость передачи — 12 571 бит/с. Отметим, что сеанс связи сопровождался непрерывным миганием индикатора ARQ. Попытка повысить чувствительность модема путем ограничения скорости связи успехом не увенчалась.

При тестировании модема на устойчивость к шуму выяснилось, что с настройками по умолчанию модем способен переносить минимальное отношение сигнал/шум 8,9 дБ, соединяясь при таком уровне шума на скорости 4800 бит/с. Эффективная скорость передачи составляла 4312 бит/с. При ограничении скорости связи до 4800 бит/с (AT&U3&N4) уровень шума, преодолеваемый модемом, удалось повысить и предельное отношение сигнал/шум составило 7,4 дБ. При этом скорость соединения составляла 2400 бит/с, а эффективная скорость передачи — 2147 бит/с. Однако, согласно показаниям самого модема, значение SNR составляло не 7,4 дБ, а 12 дБ, то есть значение минимального отношения сигнал/шум явно завышалось самим модемом. Аналогичным образом был завышен и уровень принимаемого сигнала: вместо расчетного значения –23,1 дБ модем выдавал значение –21,7 дБ.

3Com OfficeConnect 56K Business Modem (Model 3294)

Модем 3Com OfficeConnect 56K Business Modem выполнен в изящном белом корпусе и может быть установлен в стойку с другими устройствами серии 3Com OfficeConnect. На лицевой панели расположены двенадцать световых индикаторов — на все случаи жизни. Модем имеет как последовательный, так и USB-интерфейс, а также возможность подключения параллельного телефона.

По своему внутреннему содержанию модем мало чем отличается от модели 3Com Courier V.Everything 56K (Model 3453). Наиболее важные компоненты — сигнальный процессор, его ОЗУ и интерфейсная микросхема — закрыты металлическим кожухом, припаянным к плате. Назначение такого кожуха не вполне понятно, тем более что в модели 3Com Courier V.Everything 56K подобный кожух отсутствует, хотя и имеется соответствующая разметка для его установки.

В обоих модемах интерфейс с телефонной линии реализован по бестрансформаторной схеме на основе двухкристального чипсета: Si3014 (входной интерфейс, или линейная часть) и Si3021 (цифровой, или сигнальный интерфейс) фирмы Silicon Laboratories.

В качестве микроконтроллера модема используется процессор Intel S80C186EB25. Оперативная память микроконтроллера с общим объемом 256 Кбайт реализована на двух микросхемах CY62128LL-70SC (128K*8 бит).

Сигнальный процессор (DSP) имеет маркировку U.S.Robotics D172A4PJ92. Это ASIC-микросхема TMS320C5x от Texas Instruments. Оперативная память сигнального процессора (64 Кбайт) реализована на микросхеме CY7C1022-122C (32K*16 бит).

Впрочем, между моделями 3Com OfficeConnect 56K Business Modem и 3Com Courier V.Everything 56K есть и различия. Так, в модеме 3Com OfficeConnect 56K Business Modem реализован USB-интерфейс, но отсутствует динамик, позволяющий на слух диагностировать процесс установления связи.

В комплекте с модемом поставляется интерфейсный кабель RS-232, интерфейсный USB-кабель, адаптер питания, CD-диск с необходимыми драйверами и программным обеспечением. Имеются также инструкция по установке модема и выполненное в виде справочника описание AT-команд.

Отметим, что модем имеет достаточно разносторонние средства настройки на линии различного качества. В частности, имеется возможность жестко задавать скорость соединения (AT&Nx) или указывать диапазон возможных скоростей соединения (AT&Nx&Ux). Кроме того, возможно задание необходимой символьной скорости через установку необходимого значения 54 регистра (S54).

Для диагностики линии можно использовать команды ATI6, ATI11 и ATY16. Естественно, что для использования командного режима приходится использовать терминальную программу, например HyperTerminal, однако в этом случае возникают проблемы с набором номера. Как выяснилось, модем неправильно реагирует на команду ATDP, упорно набирая номер в тоновом режиме. Естественно, первое, что пришло в голову, — правильно установить код страны (для чего используется команда ATC10=05). Однако и после этого ситуация не изменилась. Несмотря на установку кода России (кстати, код 05 ранее принадлежал Норвегии), модем не хотел набирать номер в импульсном режиме. Преодолеть это удалось различными способами. Первый вариант — установить пульсовой набор номера в соответствии с британским стандартом (команда AT&P1). Правда, при этом могут возникнуть проблемы с параллельным телефоном, который начнет подзванивать. Второй вариант — ввести команду AT&F0, устанавливающую единственный шаблон, который позволяет модему распознавать команду импульсного набора номера. Сама по себе команда AT&F0 загружает профайл без управления потоком данных. Далее нужно просто ввести команды, активизирующие программное или аппаратное управление потоком, например &R2&I0, для аппаратного управления потоком (этот способ мы почерпнули, разбирая log-файла).

После этого модем корректно набирает номер в импульсном режиме — и можно воспользоваться всеми преимуществами командного режима. Отметим, что если модем не используется в терминальном режиме, то необходимости прописывать какие-либо команды в строку его инициализации не возникает.

Установка модема проходит очень быстро. Операционная система Windows Me распознает новое устройство как 3Com OfficeConnect 56K Modem with U.S.Robotics Technology PnP и устанавливает из своей базы данных необходимый драйвер от 06/08/2000.

При тестировании на устойчивость к затуханию выяснилось, что с настройками по умолчанию модем обладает чувствительностью –37,2 дБм. При этом скорость соединения равна 12 000 бит/с, а эффективная скорость передачи — 8344 бит/с. Принудительное ограничение скорости соединения в рамках протокола V.34 не способствует повышению чувствительности модема. При отключении протокола V.34 (S56=64) и жесткой установки скорости соединения 1200 бит/с (AT&N2) чувствительность модема удается повысить до –52,8 дБм (правда, практическое значение это вряд ли имеет).

Отметим также, что модем в рамках протокола оказался не способен устанавливать соединение на скорости 2400 бит/с, хотя и нормально воспринимал команду принудительной установки такой скорости. По всей видимости, это связано с неполной реализацией протокола V.34 в данном модеме.

При тестировании на устойчивость к шуму модем соединялся при критическом уровне шума на скорости 4800 бит/с. Эффективная скорость передачи составила 4115 бит/с, а минимальное отношение сигнал/шум, преодолеваемое модемом, оказалось равным 9,2 дБ.

При комплексном тестировании на линиях различного качества выявились следующие особенности. На линии идеального качества скорость соединения составляла 31 200 бит/с, а фактическая скорость передачи — 26 624 бит/с. Установить соединение на скорости 33 600 бит/с модем не смог даже при принудительной установке.

На линии хорошего качества модем соединялся на скорости 21 600 бит/с, а эффективная скорость составляла 17 115 бит/с.

На линии удовлетворительного качества скорость соединения составляла 12 000 бит/с, а эффективная скорость передачи равнялась 8658 бит/с.

На линии неудовлетворительного качества модем устанавливал соединение на скорости 12 000 бит/с, однако связь оказывалась нестабильной и заканчивалась разрывами соединения. После ограничения скорости соединения командой AT&N8&U4 в диапазоне от 4800 до 14 400 бит/с связь стала стабильной, а сам модем соединялся на скоростях от 7200 до 9600 бит/с и работал без полных ретрейнов.

Аналогичное явление наблюдалось и на линии очень плохого качества. При ограничении скорости соединения в диапазоне от 4800 до 14 400 бит/с модем соединялся на скорости от 4800 до 9600 бит/с и стабильно работал без ретрейнов. Эффективная скорость передачи составила 3536 бит/с.

По всей видимости, так же как и в модеме 3Com Courier V.Everything 56K, ограничение скорости соединения действует как запрет на создание запросов удаленному модему на полный ретрейн. Результат такой особенности работы модема — отсутствие разрывов соединения по причине неудачного ретрейна.

Модем корректно определяет сигнал «занято» после третьего гудка, успешно справляется с джиттером фазы более 45 градусов и выдерживает симметричный сдвиг несущей частоты до 15,3 Гц.

3Com U.S. Robotics 56K FaxModem (Model 5630)

Модем 3Com U.S. Robotics 56K FaxModem выполнен в изящном, компактном белом корпусе. Во внешнем дизайне модема нет ничего лишнего — четыре световых индикатора, разъем для подключения интерфейсного кабеля, разъем для подключения телефонного кабеля и параллельного телефонного аппарата. В комплект поставки входят адаптер питания, интерфейсный кабель, необходимые драйверы и программное обеспечение для работы с факсом и модемом. На прилагаемом CD-диске имеется подробное руководство пользователя с описанием поддерживаемых AT-команд.

Набор AT-команд, поддерживаемый модемом, совпадает с набором команд моделей 3Com Courier V.Everything 56K и 3Com OfficeConnect 56K Business Modem. Соответственно, имеется возможность не только корректировки скорости соединения и выбора символьной скорости, но и получения расширенной диагностики соединения (команды ATI6, ATY11, ATY16).

По своей элементной базе модем 3Com U.S. Robotics 56K FaxModem, в отличие от моделей 3Com Courier V.Everything 56K и 3Com OfficeConnect 56K Business Modem, построен по трансформаторной схеме гальванической развязки с применением сигнального процессора (DSP), микроконтроллера и кодека от Texas Instruments.

Установка модема происходит очень быстро. Операционная система Windows Me распознает новое устройство и устанавливает из своей базы данных необходимый драйвер. При этом не потребовалась даже дискета с драйверами.

При тестировании на устойчивость к затуханию выяснилось, что с настройками по умолчанию модем обладает достаточно высокой чувствительностью –42,6 дБм. При этом скорость соединения также оказывалась высокой и составляла 14 400 бит/с, а эффективная скорость передачи — 12 723 бит/с. Принудительное ограничение скорости соединения в рамках протокола V.34 до значения 4800 бит/с позволяет увеличить чувствительность модема до –43,3 дБм. Столь высокая скорость приема на пределе чувствительности говорит о прекрасных способностях модема противостоять затуханию сигнала.

При тестировании на устойчивость к шуму модем соединялся при критическом уровне шума на скорости 4800 бит/с. Эффективная скорость передачи составляла 4101 бит/с, а минимальное отношение сигнал/шум, преодолеваемое модемом, оказалось равным 8,1 дБ. Принудительное задание скорости соединения на 4800 бит/с позволило уменьшить значение отношения сигнал/шум до 7,5 дБ. Это обстоятельство может показаться несколько странным, поскольку и без ограничения скорости соединения, и с принудительным заданием скорости соединения модем устанавливал соединение на скорости 4800 бит/с. Причина такого поведения модема кроется в том, что при жестком задании скорости соединения модем не инициирует пересогласование скорости соединения в процессе работы. В результате стабильность работы модема возрастает, поскольку наиболее распространенная причина нестабильности работы в условиях шумовых помех — неудачный ретрейн (Retrain Failed).

При комплексном тестировании на линиях различного качества выявились следующие особенности. На линии идеального качества скорость соединения составляла 33 600 бит/с, а фактическая скорость передачи — 28 780 бит/с, что говорит об адекватной оценке модемом качества линии.

На линии хорошего качества модем соединялся на скорости 21 600 бит/с, а эффективная скорость составляла 17 247 бит/с.

На линии удовлетворительного качества скорость соединения равнялась 12 000 бит/с, а эффективная скорость передачи — 8323 бит/с.

На линии неудовлетворительного качества модем устанавливал соединение на скорости от 9600 до 14 400 бит/с, обеспечивая при этом стабильную работу. Естественно, что в условиях всплесков импульсных и шумовых помех модем пытался адаптивно подстроиться под постоянно изменяющееся качество линии, что отражалось в большом количестве как полных, так и быстрых ретрейнов. В результате скорость соединения постоянно изменялась и средняя скорость передачи составила 5387 бит/с.

На линии очень плохого качества модем устанавливал соединение на скорости 14 400 бит/с, однако обеспечить стабильную работу с настройками по умолчанию не мог. С учетом перекосов в АЧХ на высоких частотах для подстройки модема под качество линии были запрещены три высшие символьные скорости 3429, 3200 и 3000 бит/с (команда ATS33=56) и ограничен диапазон возможных скоростей соединения от 4800 бит/с до 7200 бит/с (команда AT&U4&N5). После такой инициализации модем не только устанавливал соединение, но и стабильно работал, обеспечивая среднюю эффективную скорость приема 4963 бит/с.

Как и большинство остальных модемов, 3Com U.S. Robotics 56K FaxModem корректно определяет сигнал «занято» после второго гудка, успешно справляется с джиттером фазы более 45 градусов и выдерживает сдвиг несущей частоты до +15,4 Гц и –14,7 Гц.