Модемные протоколы
и
переключается между дуплексным и полудуплексным методами передачи в
зависимости от типа информации. Протокол MNP6 также обеспечивает
совместимость с протоколом V. 29.
MNP7. По сравнению с ранними протоколами использует более эффективный
метод сжатия данных.
MNP9. Использует протокол V. 32 и соответствующий метод работы,
обеспечивающий совместимость с низкоскоростными модемами.
MNP10. Предназначен для обеспечения связи на сильно зашумленных
линиях, таких, как линии сотовой связи, междугородними линиями, сельские
линии. Это достигается при помощи следующих методов:
- многократного повторения попытки установить связь
- изменения размера пакетов в соответствии с изменением уровня помех
на линии
- динамического изменения скорости передачи в соответствии с уровнем
помех линии
Все протоколы MNP совместимы между собой снизу вверх. При
установлении связи происходит установка наивысшего возможного уровня MNP-
протокола. Если же один из связывающихся модемов не поддерживает протокол
MNP, то MNP-модем работает без MNP-протокола.
Сравнение V.42 с MNP2-4
Оснащение стандартных среднескоростных модемов аппаратно
реализованными протоколами коррекции ошибок и сжатия данных стало в
последнее время стандартом де-факто в модемостроении. Если для западного
рынка, где качество телефонных каналов весьма высоко, наличие этих
протоколов - небесполезная подробность в рекламе предлагаемого изделия,
которая к тому же повышает цену товара не более, чем на 15-20%, то в
условиях отечественного телекоммуникационного пространства реализация тем
или иным способом коррекции ошибок становится по понятным причинам
совершенно необходимой.
Сравнив MNP2-4 и V.42 ITU-T, становится понятно, какой же перспективнее, и
разрешается это сравнение в пользу ITU-T. Попытаемся аргументировать
справедливость этого вывода ниже.
Принципы коррекции ошибок
Не вдаваясь глубоко в теорию кодирования и помехозащищенности передачи
информации, можно лишь констатировать, что бесплатных ужинов не бывает:
избыточность - единственный реальный базис обнаружения и коррекции ошибок.
Избыточность в широком смысле. Она может быть "последовательной", в случаях
применения любого из методов кодирования, т.е. передача дополнительной по
отношению к "полезной" информации. Либо "параллельной", в случаях как
использования параллельных каналов связи (возможно, различной физической
природы), так и применения информационной обратной связи, т.е. возврата,
используя дуплексный канал, принятой информации для анализа передатчиком ее
правильности. Применение кодирования с решающей обратной связью - это
пример комбинированной, "последовательно-параллельной" избыточности.
Степень избыточности определяет глубину и надежность обнаружения ошибок.
Представляется очевидным, что чем больше дополнительной информации будет
передано, тем большее количество ошибок и с большей достоверностью может
быть обнаружено и даже, возможно, исправлено. Но, в то же время, тем меньше
доля полезной информации в общем потоке данных и - тем меньше эффективная
скорость приема/передачи и, в конечном счете, пропускная способность
канала. Выбор процедуры коррекции ошибок, таким образом, можно
рассматривать как оптимизационную задачу, критерием которой является
минимизация накладных расходов при заданной надежности приема/передачи
информации.
Физическая природа канала передачи информации - коммутируемая телефонная
сеть - определяет те факторы, вес которых оказывается наиболее значим при
решении поставленной оптимизационной задачи. Отсутствие дублирования канала
(по крайней мере на абонентском участке линии) исключает из рассмотрения
физическое параллельное дублирование. В то же время, применение обратной
связи вполне допустимо вследствие того, что ка- нал дуплексный.
Фактор "стоимость трафика" заставляет с большой осторожностью относиться к
таким методам коррекции ошибок, как многократное дублирование передаваемой
информации с мажоритарным выбором или применение информационной обратной
связи. Объем передаваемой информации в первом случае возрастает как минимум
втрое, а то и более. Во втором случае, гонять одну и ту же информацию в
полном объеме в обе стороны только для обнаружения факта наличия ошибки с
последующим повтором представляется также излишне расточительным.
Разумным компромиссом было сочтено применение циклического
помехозащищенного кодирования с решающей обратной связью. Суть этого метода
состоит в следующем. Вся "полезная" информация разбивается на "порции" -
кадры. Передача каждого кадра завершается передачей специальной контрольной
последовательности кадра, подсчитанной по некоему, заранее определенному
алгоритму. Этот рекуррентный алгоритм в процессе выдачи кадра модифицирует
контрольную последовательность с помощью очередного выдаваемого байта.
Удаленная сторона, принимая кадр, также подсчитывает контрольную
последовательность по известному алгоритму. По окончании приема кадра
производится сравнение подсчитанной контрольной последовательности с
принятым в конце кадра ее значением. По результатам сравнения приемник
решает вопрос: быть ли данному кадру, или его следует повторить. Результат
решения этого вопроса приемник сообщает передатчику посредством некоей
"квитанции". Отсюда другое название этого метода: метод автоматического
повтора запроса (ARQ, Automatic Repeat reQuest).
Основная ответственность за надежность обнаружения ошибок при этом методе
лежит на алгоритме вычисления контрольной последовательности кадра. Здесь
используется аппарат циклического избыточного контроля (CRC, Cyclic
Redundance Check). Циклическое кодирование базируется на математической
теории групп, алгебре многочленов и теории колец. Оставив для другого раза
теоретические основы циклического кодирования, стоит отметить его свойства,
обусловившие выбор циклических кодов.
Главное - это то, что циклические коды обладают высокой надежностью
коррекции ошибок при весьма невысокой избыточности. Особенно они эффективны
при обнаружении пакетов ошибок. Например, для кадра размером в 256 байт и
контрольной последовательности в 16 бит (CRC-16) минимальное кодовое
расстояние = 3, т.е. одна разрешенная кодовая комбинация отличается от
другой, разрешенной же, минимум 3 битами, причем не любыми, а
расположенными на вполне определенных местах во всей 2064-битовой
последовательности. Вероятность появления нераспознаваемой ошибки, т.е.
того, что вследствие ошибок одна разрешенная комбинация перейдет в другую,
не превосходит 10^(-14). При уменьшении размера кадра или при увеличении
длины контрольной последовательности минимальное кодовое расстояние растет,
что еще более уменьшит вероятность появления нераспознаваемой ошибки.
Другое немаловажное свойство - простота кодирования: рекуррентный характер
алгоритма при минимальном расходе вычислительных ресурсов. Причем,
существуют по крайней мере два алгоритма, дающих идентичный результат. Один
- битовый, модификация результата в котором производится по каждому биту.
Его удобно реализовывать на аппаратном уровне с помощью сдвигового
регистра. Другой - байтово-табличный, в котором модификация результата
производится после приема/передачи целого байта. Этот алгоритм больше
подходит для реализации на программном уровне, поскольку требует некоторого
объема памяти для хранения таблиц.
Данные принципы циклического помехозащищенного кодирования с решающей
обратной связью положены в основу всех аппаратных и программных реализаций
наиболее широко распространенных протоколов коррекции ошибок MNP2/MNP3 и
V.42 CCITT.
Протоколы коррекции ошибок
То, что по недоразумению называют протоколом MNP4, протоколом на
самом деле не является. Это не более, чем модифицированная реализация
протоколов MNP2 и MNP3. Протокол коррекции ошибок определяет формат кадра,
перечень допустимых типов кадров, логическую структуру кадра каждого типа и
собственно протокол, т.е. порядок установки режима коррекции ошибок, выхода
из режима и допустимого чередования кадров.
MNP2
Протокол коррекции ошибок MNP2 является знак-ориентированным
протоколом типа BSC (Binary Synchronous Communications). Его наличие или
отсутствие никак не затрагивает формат передачи байта по каналу: он
подвергается асинхронно-синхронному преобразованию в соответствии с
Рекомендацией V.14 CCITT. Каждый элемент кадра - байт - состоит из 8
информационных бит, передается по каналу последовательно, младшим битом
вперед; выдача первого бита предваряется стартовым битом (0), служащим
синхросигналом приемнику; после передачи последнего бита выдается стоповый
бит (1). Если следующий байт не готов к выдаче, передается поток стоповых
битов. Таким образом можно считать, что байт состоит как минимум из 10 бит,
включая один стартовый и один стоповый биты .Из этого обстоятельства есть
два весьма существенных следствия. Во-первых, процедура входа в протокол
прозрачна и не требует специального синхронного переключения обоих модемов
в какой-то специфический режим работы асинхронно-синхронного преобразования
данных. В любой момент модем может начать передачу символов, являющихся не
самоценными данными, а служебным полем кадра протокола MNP2. Лишь бы
приемник был готов на логическом уровне идентифицировать это
| |  скачать работу |
Модемные протоколы |
