Тестирование на реальной «плохой» линии связи

Современные модемы достигли предела своего развития — протокол V.92 реализует максимальную физически достижимую скорость обмена при наличии цифровой АТС. При ее отсутствии физический предел — V.34. Поэтому совершенствование модемов идет по пути придания им новых функций (таких, например, как голосовые).

Однако на самом деле ситуация далека от идеальной. Состояние телефонной сети в России оставляет пока желать лучшего, и встречаются еще АТС постройки 40-х годов, не имеющие аппаратуры уплотнения. Поэтому для проверки способности импортных модемов работать на реальных российских линиях проводятся сертификации. Тем не меннее не все модемы имеют сертификат, что является фактором дополнительного риска для покупателя. Следует отметить, однако, что наличие или отсутствие сертификата само по себе еще ни о чем не говорит. Самый страшный враг — российские телефонные линии, многие из которых не удовлетворяют требованиям, предъявляемым самим Министерством связи. Кроме того, необходимо убедиться, насколько полно реализован протокол V.34, предусматривающий снижение скорости обмена по мере ухудшения качества канала связи.

Испытания на реальной линии нельзя назвать строго объективными, поскольку состояние этой линии может изменяться ежеминутно и даже ежесекундно. Ведь это сама жизнь, с всеми ее большими и малыми неожиданностями. Никакой имитатор не измыслит того, что способен сделать трамвай, проехавший над кабелем.

К счастью (или скорее к несчастью), МГТС предоставила в пользование (пожизненное) одному из авторов «эталонную плохую линию», причем за минимальную плату, равную абонентской. Эта линия ведет в декадно-шаговую АТС образца 1948 года, не оснащенную аппаратурой уплотнения каналов. То есть сигнал от модема, «непосредственно» по медному проводу, поступает на другую АТС, более новую, где уже подвергается усилению и преобразованию. Соответственно последняя миля оказывается очень длинной. Этим объясняется большое затухание и уровень шума, а также значительные перекосы АЧХ в области высоких частот. По ночам и в выходные, особенно летом, уровень шума снижается из-за уменьшения общего трафика, и тогда возможно устойчивое соединение со скоростью 19 200 бод, а иногда и выше.

Настройка конкретного модема на конкретную линию не включает никаких магических формул и никоим образом не относится к шаманству. Просто необходимо уяснить, что чудес не бывает и никакой «магический» модем не способен хорошо работать на плохой линии. Скорость обмена напрямую связана с уровнем шумов формулой Шеннона, а против науки магия бессильна. Поэтому настройка заключается в установке таких ограничений, при которых связка модем—АТС—мастер-модем (о нем тоже не следует забывать) работает в приемлемых для нее условиях, максимально используя имеющийся динамический диапазон. Ограничения же нужны потому, что большинство модемов, как показывает практика, не способны оценить качество плохой линии и безумно «задирают» скорость, что приводит к соединению на высокой скорости с последующим разрывом связи через несколько минут после первого же всплеска помех. Так что основным инструментом настройки являются ограничения битовой и в меньшей степени символьной скоростей.

Условия тестирования не отличались от прошлогодних: все модемы должны были три раза соединиться с провайдером и продержать соединение в течение часа. При этом проводилась многократная загрузка тестового файла на предмет измерения реальной скорости обмена.

Первый этап настройки заключается в оценке качества линии, в первую очередь ее амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). К сожалению, АЧХ может меняться в зависимости от маршрута межстанционного соединения, но общее представление такая оценка, тем не менее, дает. В АЧХ нас главным образом интересует степень завала высоких частот. Прискорбно, что, во-первых, ни один дешевый модем АЧХ не выводит (но можно, в конце концов, взять нужный модем напрокат) и, во-вторых, что при сильных шумах в линии АЧХ измеряется неправильно, что было подтверждено лабораторными измерениями.

В результате измерений АЧХ линии принимается решение о принудительном ограничении сверху символьных скоростей. В целом это нас никак не ограничивает, поскольку линия и так плохая, то есть достичь высших битовых скоростей, для которых нужны высокие символьные скорости, все равно не удастся. Однако такое ограничение позволяет модемам быстрее достичь соединения за счет отказа от попыток соединиться на высокой символьной скорости, для чего необходима АЧХ, не имеющая завала на высших частотах.

Второй этап заключается в измерении шумов в линии и уровня сигнала от мастер-модема. Для этого понадобится модем, способный выводить статистику соединения. Если уровень сигнала от мастер-модема (Recv Level) составляет –20…–26 дБм, а отношение сигнал/шум (SNR) –30…–32 дБ, то, скорее всего, дурной нрав данной линии объясняется всплесками импульсных и шумовых помех. Как ни печально, единственный способ достижения стабильного соединения в этом случае заключается в наложении принудительных ограничений на величины символьных и битовых скоростей.

Для измерения скорости обмена (практически нас интересует только скорость на прием) использовался файл FPESETUP.CAB размером 1 259 060 байт, расположенный на сайте провайдера. Использование именно этого файла обусловлено несколькими причинами: тем, что он уже упакованный (то есть модемные протоколы сжатия не влияют на скорость приема), тем, что он расположен на сайте провайдера (то есть условия доступа более или менее одинаковы и маршрут один и тот же), и наконец, тем, что его длина такова, что можно всерьез говорить об усреднении характеристик линии за время приема. Загрузка файла производилась при помощи утилиты Reget, хотя годится и любой другой FTP-клиент.

Практически если есть основания полагать, что скорость обмена по данной линии не превысит величины 21 600…24 000 бит/с, то можно сразу же «зажать» символьную скорость и запретить ее значение в 3000 и 3429 CPS. Это позволит более экономно использовать имеющуюся полосу частот. Если же линия очень плохая, то имеет смысл запретить и скорость 2800 CPS.

Далее путем ограничения битовой скорости находим ее максимальное значение, при котором обеспечиваются устойчивое соединение и наилучшая скорость обмена. Практические примеры применения данной методики приведены ниже.

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

Новый модем, основное отличие которого от старого состоит в бестрансформаторном сопряжении с линией, просто-напросто не смог «снять трубку», то есть у него маловата нагрузка на линию. Может быть, эта нагрузка и стандартизирована, но сколько АТС в России соответствует стандартам? Между прочим, у старого «Курьера» такого не замечалось. Так что пользователи декадно-шаговых АТС, в особенности старых, будьте бдительны!

3Com OfficeConnect 56K Business Modem (Model 3294)

Несмотря на то что схемотехника сопряжения с линией у него такая же, как и у нового «Курьера», трубку он «снял». Набрать номер тоже смог, но дальше пойти не сумел. При ответе абонента он просто отключался, «бросал трубку».

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

При первом же звонке модем соединился с провайдером на потрясающей воображение скорости 57 600 бит/с. Понятно, что на самом деле это скорость COM-порта. Однако он честно продержался на линии час и после этого был отключен, причем реальная скорость обмена составляла 1250 байт/с. Следующий звонок продемонстрировал, что бойцовские качества, присущие его тайваньским коллегам, в полной мере свойственны и ему самому. Он соединился на скорости 33 333 бит/с по протоколу V.90, но через 14 минут 34 с произошло, как и следовало ожидать, разъединение. Стало ясно, что без настройки не обойтись. В первую очередь мы запретили V.90 (не может он работать на этой линии) и использование высших символьных скоростей. После этого произошло соединение на первоначальной скорости 21 600 бит/с, устойчиво продержавшееся более часа, при этом реальная скорость обмена составляла примерно 1100 байт/с. В последнем замере при помощи ограничения битовой скорости до значения 19 200 бит/с командой &u4&n10 удалось повысить реальную скорость обмена примерно до 1900 байт/с. То есть битовая скорость снижается, а реальная скорость обмена возрастает за счет меньшего количества повторно посылаемых кадров.

Вообще, модем 56K Fax Modem показал себя очень неплохо, поскольку имеет все возможности для настройки, присущие его «старшему брату» — модели Courier V.Everything.

 IDC-5614BXL/VR

Этот модем характеризуется прежде всего гибкостью прошивки, в которой имеется масса возможностей для настроек всех функций модема. При настройке на линию связи имеется возможность регулировки агрессивности в выборе битовой и символьной скоростей, ограничения символьной скорости и выбора типа модуляции и характера адаптации модема к линии. Существует также и вывод параметров линии после сеанса связи, что нехарактерно для моделей ценовой категории ниже 100 долл.

С заводскими установками по умолчанию модем продержался на линии 42 мин 54 с и прекратил связь из-за неудачного ретрейна. При этом из динамика доносились звуки многочисленных ретрейнов и пересогласований. По умолчанию установленный равным 72; коэффициент агрессивности выбора битовой скорости был увеличен до 80 (при увеличении значения коэффициента агрессивность падает). Вторая и третья попытки также не принесли успеха, но возрастающее время соединения доказало правильность выбранного направления, и коэффициент был увеличен до 96. Это также не принесло успеха, и коэффициент был увеличен до 128. С таким значением и был пройден первый зачетный забег. Коэффициент ради эксперимента был повышен до 144, но этого оказалось недостаточно при изменившейся помеховой обстановке и следующий сеанс оборвался на 59-й минуте. Увеличение коэффициента до 160 позволило достигнуть успеха со второй попытки. Наконец, для эксперимента битовая скорость модема была ограничена значением 24 000 бит/с (без изменения коэффициента агрессивности). Это привело к значительному изменению характера звука — модем наконец-то почувствовал себя комфортно, пересогласования почти полностью прекратились, а ретрейн был только один — на нем-то сеанс и завершился через 60 мин и 12 с. Также был проведен эксперимент по установке значения коэффициента равным максимальному значению — 255. При этом скорость приема несколько повысилась (возможно, из-за изменения помеховой обстановки), но модем, как показала впоследствии статистика соединения, не поднимал скорость выше 24 000 бит/с, подтверждая, таким образом, правильность величины установленного ограничения в предыдущем замере.

ZyXEL Omni56K Pro

Модемы ZyXEL не имеют возможности выбора диапазона скоростей, а задавать одну фиксированную скорость не следует, поскольку при ухудшении помеховой обстановки модем будет лишен возможности к отступлению вниз и просто разорвет соединение. Поэтому испытания проводились без дополнительной настройки модема, в надежде на то, что он сам разберется, куда попал. И, похоже, ему это удалось.

Как и в прошлом году, модем Omni проявил незаурядную настойчивость и соединился однажды по протоколу V.90 на скорости 34 666 бит/с, обнаружив при этом феноменально высокое для данной линии отношение сигнал/шум, равное, по показаниям на ЖКИ, 44,7 дБ, а уровень принимаемого сигнала — — 18,9 дБ. Больше он так не делал. Статистика набиралась довольно долго, поскольку модем показал тенденцию рвать соединение на 59-й — 60-й минуте.

ZyXEL U336E Plus

Несмотря на возможность настройки на линию, модем вполне способен самостоятельно разобраться с помеховой обстановкой и адекватно оценить помеховую ситуацию. Для получения зачета понадобилось всего четыре замера, да и то потому, что один раз данные передавались со скоростью 400 байт/с, что, по-видимому, объяснялось особенно «кривым» соединением.

HTS Express Xs12

Данный модем обладает огромным количеством различных настроек. Проводя сравнение с телевизором 80-х годов, можно сказать, что на переднюю панель выведены все органы подстройки, известные только работнику телеателье. Краткое (действительно краткое) описание команд и регистров занимает 58 страниц формата А4.

Поскольку разработчики модема не нашли ничего особенного в характеристиках тестовой линии, то вначале модем работал с установками по умолчанию. При этом с шестого раза удалось добиться длительности соединения 1 час 19 с (первый зачетный забег). Диагностика разрыва сеанса связи в основном была «Wanted Tx speed is not allowed». Разработчики утверждают, что такая диагностика является результатом ошибки в ПО Access Server 5300 (оборудование Интернет-провайдера). Ни один из других модемов такой ошибки не заметил, но, может быть, поручик шагает «в ногу», а вся рота — нет.

Снижение глубины модуляции (фактически символьной скорости) при помощи команды *mlt50*mlr50 помогло модему продержаться на линии еще час. Затем после нескольких неудачных попыток продолжительностью от 22 до 59 мин были запрещены высшие символьные скорости и отключены возможности модема по управлению обратным каналом, служившие источником ретрейнов, которые модем не мог завершить, и в третий раз была достигнута более чем часовая продолжительность сеанса.

Возможно, имеются и другие, более эффективные средства ограничения битовых и символьных скоростей, а также склонности к генерации ретрейнов, но ограниченное время тестирования не позволило их изучить.