Возврат   Обзоры рынка
   
июнь 1997 г.


Модемы для физических линий


Е. Евдокименко


Последние десятилетия 20-го века можно считать началом информационной эры. И если до недавнего времени считалось, что тот, кто владеет информацией, владеет всем, то проникновение в нашу повседневную жизнь глобальных сетей изменило этот постулат: владеет всем тот, кто имеет доступ к информации и способен ею воспользоваться.

Есть много способов получения информации. Но главным, да к тому же наиболее простым и, наверное, дешевым является доступ в компьютерные сети. Глобальные сети, в первую очередь Internet, как бы сжимают весь мир до размеров монитора компьютера, который становится оперативным источником знаний в самых различных областях деятельности человека.

Перед теми, кто осознал, что сегодня успех в любом деле определяется скоростью получения необходимой информации (знаний), непременно встает вопрос о выборе канала доступа к компьютерной сети, вернее среды для организации этого канала. В настоящее время (а по мнению многих экспертов и в ближайшие 40 лет) выбирать приходится, главным образом, из трех вариантов: медь, оптика и эфир.

Все большую популярность в мире, в том числе и в России, завоевывает точка зрения, что современных вариантов только два:

  • в густонаселенных и легкодоступных местностях при наличии определенного запаса времени - оптика;
  • в малонаселенных и труднодоступных районах или же когда решающим является фактор времени - эфир.

Сторонники таких радикальных решений забывают (или по каким-то причинам не видят), что в этом случае возможности оперативного доступа к информации (знаниям) лишается большая часть населения, так называемые простые люди. У нас же, кроме того, это мелкие и средние предприятия, школы, больницы, библиотеки и все, что не относится к категории "крупный корпоративный пользователь".

ФОТО
МФЛ ASM-31 фирмы RAD

Кто-то попытается возразить - цена оптоволоконного кабеля практически сравнялась со стоимостью медного. Резонно, но его еще нужно прокладывать. Медный же кабель уже протянут к большинству зданий, где живет или трудится основная масса пользователей. И почему бы не воспользоваться этим зарытым в землю богатством для организации цифровых, достаточно скоростных и надежных каналов доступа в локальные и глобальные сети.

После соответствующей трансформации (модуляции) оцифрованную информацию можно передавать и по обычным аналоговым телефонным линиям (каналам ТЧ). Однако они предназначены в первую очередь для телефонной связи, поэтому их полоса пропускания не достигает и 4 кГц (из-за установки на коммутационном оборудовании специальных фильтров). Еще в начале 70-х годов наивысшая скорость передачи данных по телефонным каналам составляла 1,2 кбит/с. Затем конструкторы аналоговых модемов, базируясь на трудах Найквиста и Шеннона и достижениях в области микропроцессорной техники, стали применять многопозиционную модуляцию и за 20 лет довели быстродействие телефонных модемов до 28,8 и даже 33,6 кбит/с, что является теоретическим пределом скорости в полосе менее 4 кГц. С учетом компрессии данных реальная скорость может достигать 115,2 кбит/с, но для этого требуются очень сложные, а значит и дорогие модемы, а также высококачественные телефонные линии.

Если же медными проводами (обычно одной или двумя парами) напрямую - минуя телефонные коммутаторы и установленные в них фильтры - соединить два устройства передачи данных, то по ним можно пропускать данные в диапазоне нескольких мегагерц и на скоростях в 50 Мбит/с и более. Однако медная среда оказывает разрушительное воздействие на передаваемый сигнал. Более того, чем шире его спектр, тем быстрее происходит затухание. По данным консорциума ADSL Forum, предельная дальность передачи цифрового сигнала по одной паре медного кабеля (диаметр жилы - 0,5 мм) составляет: на скорости 1,544 Мбит/с - 18 тыс. футов (чуть более 6 км), на скорости 2,048 Мбит/с и того меньше - 16 тыс. футов (менее 5 км).

ФОТО
МФЛ NTU-128 фирмы "НАТЕКС"

Возможность широкополосного доступа по медным проводам реализуется оборудованием ISDN и модемами для выделенных физических линий (МФЛ). ISDN будут посвящены июльский и августовский обзор. Сейчас же поговорим об устройствах для физических линий.

Сначала давайте разберемся, что это такое. Заметим сразу: четкого определения не существует. Даже в США, где создана эта технология, оборудование для ее реализации обозначают самыми различными терминами: baseband modem, short-range modem, limited distance modem, line driver, short-haul modem. Самое короткое определение для устройств этого типа я нашел в Newton's Telecom Dictionary: аппаратура передачи данных по выделенной ненагруженной медной паре на расстояние до 40 км. Правда, словарная статья сопровождена оговоркой: "возможно, многие с этим определением не согласятся".

Другие источники выделяют следующие признаки устройств, обозначаемых вышеуказанными словосочетаниями:

 

  • относительно небольшая дальность действия (связи);
  • обеспечение гальванической развязки по заземлению между двумя пунктами;
  • данные устройства не являются в прямом смысле модемами, поскольку не осуществляют цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования (модуляции/демодуляции)1;
  • в то же время они все же преобразуют (кодируют) входящие двоичные сигналы таким образом, что последние принимают значения "+" или "-" и могут быть переданы по каналу связи;
  • для своей работы они требуют широкой полосы пропускания (не менее 80 кГц);
  • задействуют весь (baseband) или часть допустимого транспортной средой спектра частот и не могут в нем разместить несколько сигналов на отдельных несущих (не способны использовать механизм частотного разделения каналов).

 

Определенная часть этих устройств располагают функциями эхоподавления и выравнивания сигнала в линии, что обеспечивает дуплексный2 режим работы и увеличение дальности действия.

В настоящем обзоре мы рассмотрим МФЛ, которые обеспечивают быстродействие до 160 кбит/с, т. е. работающие приблизительно в том же скоростном диапазоне, что и телефонные модемы стандартов V.34/V.34+, располагающие функцией сжатия данных. Поскольку МФЛ используют для передачи данных более широкий спектр частот, их конструкция проще и они значительно дешевле своих высокотехнологичных собратьев для каналов ТЧ. В связи с этим в ряде случаев по-прежнему целесообразно и экономически выгодно их применение, несмотря на то что используемые в них алгоритмы кодирования линии, как правило, устарели.

Многие фирмы, включая Nokia, RAD и "ЗелаксПлюс", выпускают МФЛ с быстродействием до 2 Мбит/с. В большинство из них в той или иной мере применяется технология высокоскоростной цифровой абонентской линии (HDSL), о которой мы намерены рассказать в обзоре, посвященном рынку xDSL-устройств. Это уже МФЛ нового поколения, использующие достижения в области процессоров цифровой обработки сигналов (DSP), соответственно и дороже они не только обычных МФЛ, но и самых передовых модемов для линий ТЧ. Желающие познакомиться с основами HDSL-технологии и модемами на ее базе могут обратиться к статье Российский рынок устройств HDSL, опубликованной в 43-м номере газеты "ComputerWeek-Moscow" за прошлый год.

Что касается высокоскоростных МФЛ фирмы "ЗелаксПлюс", то в них применяются не самые современные методы кодирования линии и их использование целесообразно лишь для решения ограниченного круга задач.

Итак, МФЛ с быстродействием до 160 кбит/с. Как правило, здесь используются простейшие методы двоичного и троичного кодирования линии (см. врезку), что обуславливает широкий спектр передаваемого сигнала, а следовательно, и высокую степень его затухания. Тем не менее низкая (по сравнению с современными xDSL-модемами) пропускная способность этих МФЛ позволяет большинству из них обеспечивать дальность связи по 0,5-мм кабелю на расстоянии 5 - 8 км (см. таблицу, а так же результаты испытаний в лаборатории "ЗелаксПлюс").

Результаты испытаний модемов для выделенных физических линий

Модель, количество проводов

Скорость, кбит/с

Расстояние, км

кабель 0,4 мм

кабель 0,5 мм

1. Асинхронные

"ЗелаксПлюс" М-115А, 4

115,2

3,5

4,8

57,6

4,2

4,8

38,4

5,1

5,8

19,2

6

7,4

2. Синхронные

Patton 1080A, 4, есть асинхронный режим

57,6

8,1

 

38,4

8,5

 

19,2

10,1

 

RAD ASM-31, 2, есть асинхронный режим

128

5,4

8,2

RAD ASM-24, 4

144

7,6

10

128

8

10

112

7,2

10

96

7,6

11

72

8,8

12

64

8,8

12

56

9,6

13

48

9,8

14

"ЗелаксПлюс" М-160, 2, есть асинхронный режим

160 (115,2)

4,2

5,6

80 (57,6)

4,7

6,8

Nokia BB160-2W, 2

160

4,2

5,2

80

4,8

7,4

Nokia BB160, 4

160

5,2

7

144

5,6

7,4

128

5,6

8

80

5,6

8,4

72

5,6

8,4

64

5,4

8,4

56

5,4

8,4

48

5,4

8,6

    Примечания. Испытания проводились в разное время на стенде "ЗелаксПлюс". Тестовый участок кабеля ТПП-0,4 имеет длину 10 км, ТПП-0,5 - 20 км. Шаг (расстояние между муфтами) - 200 м. ТПП-0,4 - наиболее часто используемый тип кабеля для абонентских линий.

В результате в городах с хорошо развитой телефонной сетью они дают возможность решить проблему последней мили, так как объекты пользователей там редко находятся на удалении более 8 км от АТС. В населенных пунктах, где все же не удается уложиться в это расстояние, можно использовать пониженные скорости передачи (абсолютное большинство МФЛ позволяют это делать), менее скоростные модемы (типа ASM-10/8 фирмы RAD и Comsphere фирмы Paradyne) или более мощные кабели (с диаметром жилы более 0,5 мм). В крайнем случае приходится устанавливать на линии усилители (репитеры).

До самого последнего времени МФЛ применялись очень широко: для объединения ЛС, проведения видеоконференций, подключения учрежденческих АТС, доступа в корпоративные сети и сети общего пользования, подключения земных станций спутниковой связи и базовых станций сотовой связи к коммутационным узлам, во многих других случаях. С развитием технологий ISDN и xDSL область применения МФЛ резко сузилась. Однако, по мнению технического директора компании "ЗелаксПлюс" Сергея Сухмана, в силу финансовых проблем век МФЛ в России для вышеуказанных применений еще далеко не закончился, поскольку это оборудование значительно дешевле и ISDN- и xDSL-модемов. По данным "ЗелаксПлюс", около трех тысяч ее модемов М-115 работают на крупных предприятиях (в частности, на АвтоВАЗе), на железной дороге, в банках, в ряде областных управлений связи, на узлах сетей "Релком", FreeNet, "Совам Телепорт", в кампусных сетях МГУ и институтов РАН. Сергей Сухман утверждает, что за пределами Москвы доступ в Internet обеспечивается, как правило, именно этими устройствами.

ФОТО
МФЛ ВВ160 фирмы Nokia

Сергей Шабанов, начальник отдела продаж ОАО "Российская телекоммуникационная сеть" (РОСНЕТ), полагает, что по крайней мере для доступа в корпоративные сети, Internet и другие глобальные сети использовать МФЛ не имеет никакого смысла. Уже появились относительно недорогие (1,5 тыс. дол.) асимметричные DSL-устройства с изменяемой скоростью передачи, которые обеспечивают значительно более качественную связь на тех же дистанциях (до 8 км), но на значительно более высоких скоростях (к абоненту - до 1,6 Мбит/с, от него - 272 кбит/с). Если клиент первое время не способен оплачивать такой объем трафика, то устройство можно сконфигурировать на симметричный и дуплексный режим работы со скоростью от 64 кбит/с. Главное преимущество новых модемов - полное сохранение инвестиций до достижения скоростей в 2 Мбит/с и более (устройства производства Paradyne, предлагаемые оператором РОСНЕТ, обеспечивают максимальное быстродействие в направлении абонента - 2,56 Мбит/с, в обратном канале - 1,08 Мбит/с).

Промежуточной, если так можно выразится, точки зрения придерживается Геннадий Котов, начальник сектора отдела телекоммуникаций в АО "Информсвязь": "При наличии достаточных средств целесообразнее приобретать хDSL-модемы, так как они имеют достаточный потенциал по скорости и функциональным возможностям. Модемы на короткие и средние расстояния находят и еще долгое время будут находить применение в банковских технологиях, телеметрии, а также при работе в многоточечных соединениях".

Действительно, есть области, где не требуется высокое быстродействие и дешевые МФЛ спокойно справляются с возложенными на них задачами. По мнению специалистов "Информсвязи", МФЛ еще долго будут использоваться, в частности, муниципальными службами (энергонадзора, водоснабжения и др.) для передачи технологической информации. Благодаря тому что МФЛ обеспечивают малое время вхождения в синхронизацию и работают в прозрачном режиме, они могут быть весьма эффективны для подключения банкоматов и POS-терминалов к хост-компьютерам. Как подчеркнул Геннадий Котов, полезна их способность работать в многоточечном режиме (см. рис.). Для этих целей пригодны, например, модемы SRM-6DC и SRM-8 производства RAD.

Схема
Использование модемов SRM-6DC в многоточечном режиме

Целый ряд МФЛ был создан для преодоления ограничений по дальности связи, присущих стандартным коммуникационным интерфейсам. Так, самый распространенный интерфейс V.24/V.28, или RS-232, позволяет передавать данные без искажений не более чем на 15 м. Интерфейс V.36/V.11, или RS-422, действует на 1,2 км. Для соединения двух устройств на большем расстоянии можно использовать, например, миниатюрные модемы серий SRM-3, 5 и 6 фирмы RAD. Их преимущества - малые размеры, низкая стоимость и возможность работы без источника питания. Большинство миниатюрных модемов рассчитано на работу со скоростями до 19,2 кбит/с (SRM 6AV - до 115,2 кбит/с), в асинхронном режиме и на расстоянии 3 - 5 км (радиус действия модемов SRM-5SX и SRM-5TX составляет 900 и 600 м).

В заключение хотелось бы обратить внимание будущих пользователей МФЛ на то, что при использовании этих устройств совместно с аппаратурой временного уплотнения (мультиплексором) в скоростном цифровом тракте, организованном на базе МФЛ, можно по одной - двум парам телефонного кабеля одновременно передавать несколько речевых каналов, синхронных и асинхронных потоков данных.

Таблица. Модемы для физических линий


Об авторах.
Евгений Евдокименко, генеральный директор ИАЦ "Телекоммуникации"; e-mail: forum@osp.ru