ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕЛЕФОННЫХ КАНАЛОВ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

1. Каналы для передачи данных в информационных сетях

Развитие информационных сетей предполагает в качестве непременного условия наличие высоконадежных скоростных систем передачи данных. Передача данных вне локальных сетей на расстояния, превышающие 1000 метров, обычно производится с использованием традиционной коммутируемой телефонной сети или посредством подключения абонентов к выделенным магистральным телефонным каналам и физическим линиям. На стыке цифрового потока данных и аналогового телефонного канала устанавливается модем, и практически сразу же встает проблема обесечения максимально возможной скорости и надежности передачи данных.

Российские магистральные системы связи на 96% образованы аналоговыми системами передачи, которые существенным образом искажают форму передаваемого сигнала. В местных системах связи в ряде случаев используется устаревшее коммутационное оборудование, что приводит к существенному ослаблению сигнала и внесению в сигнал мощных помех. На предприятиях связи, у которых пользователи арендуют каналы, отсутствует необходимый опыт эксплуатации телефонных каналов, выделяеых именно для передачи данных, не развита нормативная база и договорная дисциплина, призванные обеспечить предъявление претензий по качеству каналов и урегулирование возникающих споров. Эти обстояельства вынуждают пользователей информационных сетей самим быть инициаторами постановки и решения задач обеспечения надежной передачи данных. Как же сделать это наболее эффективно?

2. Современные телефонные модемы

Приемники и передатчики большинства современных телефонных модемов строятся с использованием принципа многократной относительной амплитудно-фазовой модуляции несущего гармонического сигнала. Бурный прогресс модемостроения в первую очередь ассоциируется с повышением скорости передачи данных, причиной чему является развитие алгоритмов модуляциидемодуляции, для аппаратной реализации которых, благодаря совершенствованию элементной базы, с каждым годом потребны все меньшие и меньшие габариты, а цена модемов при этом неуклонно снижается. Это определяет (при условии неизменности платы за аренду каналов) устойчивое, наблюдаемое в течение последних 30 лет, уменьшение стоимости передачи данных, что и обуславливает прогресс информатизации. Однако, не следует забывать, что повышение скорости передачи предъявляет повышенные требования или к улучшению помеховой обстановки в линиях связи, или к помехозащищенности модемов (см. рис. 1).

Рис. 1 Область необходимого качества сигнала, доносимого телефонным каналом на вход модема, в зависимости от скорости передачи.

Минимизация влияния на работоспособность модема дестабилизирующих факторов связана с наличием и особенностями построения и взаимодействия систем модема: адаптеров, компенсаторов, корректоров и т.д. Ряд этих систем может отсутствовать в модеме, быть плохо настроенными, спроектированными для мягких условий эксплуатации, что в конечном итоге и сказывается на помехозащищенности и устойчивости работы модема. Причем в 100% случаев для конкретного модема невозможно установить параметры помехозащищенности и устойчивости на основе изучения товарного знака, списка реализованных протоколов и даже документации. Многое можно почерпнуть из протокола испытаний, прилагаемого к сертификату, выдаваемому Министерством Связи. Но некоторые модемы не имеют сертификатов, да и мало кто имел возможность детально разобраться в протоколах испытаний, а кроме того известны случаи, когда сертификат, выдаваемый практически на торговую марку с указанием скорости передачи и особенностей модема, используется при распространении модемов, параметры которых уже не имеют с параметрами прошедшего сертификацию образца ничего общего, кроме названия.

3. "Волшебный модем"

Приходится констатировать, что современные модемы, за редким исключением, проектируется и изготавливаются не в России и приспособлены к помеховой обстановке, отличающейся от отечественной в лучшую сторону. Достаточно долгое время не избалованные качеством линий специалисты информационных сетей питали надежды на появление некоего "волшебного модема", который бы обеспечивал передачу данных по любому телефонному каналу. Параметры такого "волшебного модема" можно специфицировать располагая статистически достоверными данными о возможной помеховой обстановке на линиях связи. В приводимой таблице 1 указаны наиболее характерные искажения сигнала и их закритические значения, которые зафиксированы на различных каналах связи.

Разработка таких "волшебных модемов", обеспечивающих одновременное выполнение всех требований, крайне затруднительна и теоретически невозможна при реализации необходимых сегодня скоростей передачи выше 2400 бит/с.

Именно исходя из этой теоретически предопределенной невозможности, разработчики стандарта высокоскоростной передачи данных V.34 и не ставили своей сверхзадачей создание гиперпомехоустойчивого на максимальной скорости модема, а стремились обеспечить передачу даных с оперативно адаптируемой к линии максимально возможной в диапазоне от 2400 до 28800 бит/с скорости. Модемы V.34 представлены на рынке с 1994 года, и как показывает опыт их эксплуатации, в той или иной степени успешно обходят препятствия, чинимые им отечественными телефонными сетями, именно благодаря наличию механизма адаптации по скорости. Слабым местом таких модемов обычно является ненадежность удержания соединения в сверхтяжелых условиях.

С другой стороны, существует ряд задач передачи данных (обеспечение связи с банкоматами или кассовыми аппаратами, теледоступ к необслуживаемым удаленным объектам и т.д.), для решения которых вполне достаточно скоростей до 2400 бит/с, но при этом должна быть обеспечена абсолютная гарантия успешной передачи данных с использованием любых "подручных" линий связи. Так как при этом используются весьма протяженные линии, характеризуемые в основном большим (до 40 дБ) затуханием сигнала, наличием микроперерывов (длительностью 1...10 мс) связи (непропаянные кроссировки), всплесками шумов и импульсных помех (прокладка линий вместе с силовыми кабелями), то модем для таких задач обязан иметь высокую чувствительность, регулировку выходного уровня, гарантировать неразрыв соединения и абсолютную устойчивость передачи, а так же "независание" ни при каких обстоятельствах. Ну и конечно же представляются проблематичными попытки передавать данные по таким каналам без поддержки модемом протоколов коррекции ошибок (MNP4/V.42), полагаясь на наличие ошибкоисправляющих свойств терминального оборудования.

4. Для чего нужно измерять параметры телефонного канала

В условиях отсутствия (или неприемлемо высокой стоимости) цифровых систем передачи данных, с учетом нереализуемости идеи создания высокоскоростных помехоустойчивых модемов и при неприемлемости решения задач с использованием низких скоростей передачи единственно возможным вариантом является создание механизмов, обеспечивающих должное качество используемых каналов связи. А для этого следует обеспечить измерение параметров этих каналов, тем более, что нормативные акты, регламентирующие проведение таких измерений, помимо рекомендаций МСЭ-Т серии М, все же существуют.

Так известен приказ N 50 Министерства связи СССР от 27.01.1988, в котором приведены нормы искажений сигнала на магистральных каналах. А для проверки характеристик абонентских линий могут быть использованы "Руководящий документ по общегосударственной системе автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС)", утвержденный Межведомственным координационным советом при Министерстве связи СССР 31.10.1986 и ОСТ 45.36-86 "Линии кабельные, воздушные и смешанные городских телефонных сетей. Нормы электрические эксплуатационные".

Собственно же для измерения параметров линий принято использовать компактные специализированные измерительные средства таких фирм как Hewlet Packard, Siemens, Wandel&Goltermann, Navtel. С недавних пор и московская фирма "Аналитик-ТС" производит анализатор телефонных каналов "AnCom TDA-3", который помимо проведения собственно измерений автоматически протоколирует результаты на подключаемом персональном компьютере.

Теперь посмотрим на процесс развития передающих способностей телефонных каналов с практической точки зрения, например, центральной администрации телекоммуникационной сети РОСНЕТ. Сеть развивается, объемы передаваемых данных и количество подключаемых пользователей возрастают, магистральная передача производится по арендуемым телефонным каналам и с некоторого момента уже оказывается недостаточно скорости 9600 бит/с (V.32). Приобретение более скоростных модемов (V.32bis, V.34) не дало ожидаемого эффекта повышения скорости, а в процессе опытной установки новых модемов вспомнилось, что и ранее скорость 9600 бит/с была нечастым явлением и что бывали времена, когда модемы устойчиво не связывались, а связавшись - неустойчиво работали. Но почему это происходило никто не знает, когда это было не зафиксировали, лишь арендная плата за линии исправно перечислялась. И тогда администрация предпринимает следующие действия:

1. устанавливает в узлах сети измерительную аппаратуру,
2. проводит глубокое изучение параметров каждой используемой линии,
3. исследует помехозащищенность парка установленных и перспективных модемов,
4. сопоставив параметры помехозащищенности исследованных модемов с помеховой обстановкой в линиях, разрабатывает технологическую схему и программу ежедневной проверки критических параметров линий с ведением журнала учета этих параметров,
5. разрабатывает и согласует с организациями, у которых арендуются линии, механизмы выставления претензий и разрешения споров с опорой на результаты объективных измерений и запускает эти механизмы.

В случае же, когда заказчик телекоммуникационной системы с применением телефонных каналов пользуется услугами специализированных фирм (системных интеграторов), разрабатывающих и реализующих проект системы, в него представляется необходимым ввести постановку задач объективного выбора и настройки каналов и модемов, а так же разработку технологии эксплуатации части системы, обеспечивающей собственно передачу потока данных с применением аналоговых телефонных каналов.

Вот так просто (обоснованно формируя техническую политику и неустанно прикладывая ежедневные усилия) и наглядно (если наглядность обеспечивается соответствующими приборами) можно придти к повышению пропускной способности аналоговых телефонных каналов. Применять же такие каналы для передачи данных придется еще достаточно долго по причине невозможности в сжатые сроки и незадорого оснастить 1/6 часть суши цифровыми линиями связи так плотно, чтобы иметь оперативную возможность дотянуть поток в хотя бы 64 Кбит/с до любого абонента. Больше того, и в телекоммуникационно развитых странах неспроста ведущие фирмы более четырех лет, соревнуясь друг с другом, вкладывали деньги в разработку прецизионной адаптивной V.34-технологии передачи данных по традиционным каналам со скоростями до 28800 бит/с и выше. Надо полагать, что они просчитали перспективы сбыта скоростных модемов в первую очередь на своем рынке, что косвенно свидетельствует о нескором исчезновении классических телефонных линий.