Модемы - вопросы и ответы

Модемы - вопросы и ответы На какие характеристики модема следует обращать внимание в первую очередь? Покупая 21-дюймовый монитор, мы абсолютно уверены, что он будет работать именно на двадцать один дюйм, а не всего лишь на семнадцать или того хуже – четырнадцать! С модемами же ситуация совсем иная: на наших телефонных линиях практически ни один из них не "разгоняется" до 56 килобит в секунду – наиболее популярной на сегодняшний день скорости, горделиво красующейся на коробках. Реальная производительность модемов весьма разнится от одного изделия к другому, порой отличаясь в десятки раз. Но какой бы высокой скорость ни была, модем бесполезен, если постоянно "роняет" трубку или – что хуже – и вовсе не может установить соединение. В примере с мониторами все ясно – все основные характеристики как-то: диагональ, разрешение, частота, зернистость – интуитивно понятны каждому покупателю и не требуют дополнительных разъяснений. А вот на что в первую очередь следует обращать внимание при покупке модема? Вопрос не имеет однозначного ответа – все зависит от рода и качества телефонной линии, которую Вы собираетесь эксплуатировать. Для местных каналов связи актуальны, в первую очередь: устойчивость модема к затуханию сигнала, устойчивость к постоянному шуму и импульсным помехам (треску). Для междугородних, в дополнение к этому, – максимально допустимое расхождение частот, устойчивость к джиттеру (резким скачкам фазы), степень переносимости нелинейности АЧХ ("завалов" и "подъемов" на некоторых частотах). Затухание сигнала: вследствие сопротивления кабелей, мощность сигнала по мере его продвижения от передатчика к приемнику неуклонно снижается и, если затухание окажется достаточно сильным, приемник может вообще не расслышать сигнал. Минимальная мощность сигнала, уверенно воспринимаемая приемником, называется его чувствительностью. Чувствительность модема принято выражать в децибелах относительно мощности в 1 мВт. Попросту говоря, чем больше по модулю приведенное в паспорте значение, тем лучше модем справляется с затуханием. Чувствительность большинства модемов лежит в интервале от –40 до –50 дБм, что в большинстве случаев оказывается вполне и даже более чем достаточным – на линиях с незначительным затуханием модем "глохнет" от "крика" собеседника и чувствительность приходится снижать. Для оптимальной настойки на конкретную линию модему необходимы регуляторы уровня приема и передачи. Они могут быть либо ручными (такие ставят на модели среднего класса), либо автоматическими (такие встречаются на дорогих моделях). Заметим, что на дешевых поделках зачастую никаких регуляторов вообще нет или присутствует только регулятор передачи. На низкокачественных телефонных линиях затухание зачастую не остается постоянным, а меняется с течением времени по случайному или периодическому закону – в этом случае ручная регулировка дает немного пользы и намного выгоднее применить модем с автоподстройкой уровня сигнала. Очень важная характеристика – обычно замалчиваемая производителями – скорость приема данных на пределе чувствительности. Она, за исключением "клинических случаев", лежит в интервале от 500 до 2000 байт в секунду. Высокая паспортная чувствительность модема указывает лишь на возможность удержания соединения при снижении сигнала до определенного уровня, но отнюдь не гарантирует стабильность и производительность его работы в таких условиях. На практике высокочувствительные модемы отличаются лишь способностью противостоять временным затуханиям сигнала без разрыва связи. Скоростной показатель по затуханию позволяет приблизительно оценить среднюю скорость передачи в зависимости от степени затухания сигнала и выражается безразмерной величиной, равной площади фигуры, образованной пересечением графика "скорость (степень затухания)" с координатными осями. Шум: монотонное шипение, называемое также "белым шумом", описывается тем же законом, что и результат работы генератора случайных чисел. Белый шум, наложенный на полезный сигнал, можно выдать только с самим полезным сигналом. Фактическая амплитуда полезного сигнала равна разности амплитуд сигнала и шума. Отсюда –– качество линии определяется отношением уровня сигнала к уровню шума, причем абсолютная величина амплитуды шума не имеет никакого значения. Важнейшими шумовыми характеристиками модема являются показатель критического отношения сигнала к шуму и скоростной показатель качества по зашумлению. Показатель критического отношения сигнала к шуму определяет максимально возможную степень зашумленности линии, при которой еще возможно поддержание связи, а скоростной показатель качества по затуханию выражается безразмерной величиной, равной площади фигуры, образованной пересечением графика "скорость (степень зашумленности)" с координатными осями. У различных моделей модемов показатель критического отношения сигнала к шуму неодинаков и колеблется от 2 до 11 дБ. И чем эта величина больше, тем более качественная линия требуется модему для работы. Импульсные помехи. Треск, щелчки на линии в режиме блочной передачи приводят в лучшем случае к необходимости повторной посылки кадра, а в худшем – к перенастройке параметров соединения. От кратковременных помех разрыв связи случается крайне редко и указывает на неправильную настойку или неисправность модема. Расхождение частот. Высокочастотное уплотнение связи, использующееся в основном на междугородних каналах, основано на сдвиге спектра передаваемого сигнала в высокочастотную область – это позволяет, сдвигая спектр каждого абонента на "свое" расстояние, "упаковать" в один высокочастотный канал множество низкочастотных. Разумеется, на принимающей стороне приходится проделывать обратную операцию – сдвигать спектр вниз в область меньших частот. В силу конструктивных особенностей, синхронизация между приемником и передатчиком отсутствует, что приводит к невозможности точного воспроизведения частоты исходного сигнала – возможен как "недодвиг", так и "передвиг". По нормативам максимально допустимое отклонение составляет ±7 Гц, но на практике приходится сталкиваться и с большими значениями. Противостоять сдвигам частоты помогают специальные компенсаторы, встроенные в модем: чем совершеннее компенсатор, тем больший сдвиг он может выдержать. Расхождение частот никак не сказывается на скорости обмена данными, но, начиная с некоторой величины, компенсатор не справляется и связь не устанавливается. Критическое значение сдвига варьируется от одной модели модема к другой и заключено в интервале от ±10 до ±20 Гц – чем оно больше, тем лучше модем. Джиттер. Наводки от источников переменного тока и индукторных вызовов с соседних каналов, проходя через аппаратуру высокочастотного уплотнения, приводят к паразитной модуляции и, как следствие, дрожанию фазы с частотой порядка 100 Гц. Основная энергия джиттера сосредоточена в узком диапазоне – 2-20 Гц, и специальные фильтры, встроенные в модем, могут ее подавить. Разумеется, степень подавления джиттера различными моделями модемов далеко не одинакова: одни рвут связь уже при 20°, в то время как другие спокойно выдерживают 45°. И опять же – чем эта величина больше, тем лучше. Нелинейность АЧХ. Вследствие индуктивного сопротивления линии, затухание сигнала быстро растет с повышением частоты. Для преодоления этого применяется эквалайзер, позволяющий выборочно усиливать строго определенные частоты, а не весь спектр сигнала целиком. Пункты переприема (попросту говоря ретрансляторы) вносят в сигнал свои искажения – усилители заваливают АЧХ по краям, причем каждый из них по-своему, отчего АЧХ-сигнал, после N-ого пункта переприема, начинает приобретать причудливый вид, напоминая разлапистый горный кряж с многочисленными "пиками" и "провалами". Исправить такие искажения может только очень сложный эквалайзер. К сожалению, общепринятой величины, выражающей "интеллектуальность" эквалайзера не существует, и в отчетах тестирования модемом независимыми экспертами фигурирует другая величина – максимальное количество станций переприема, которое может "вынести" модем. При условии, что все модемы тестировались на одной аппаратуре, эта величина позволяет сравнивать относительное качество одних моделей с другими. Эхо. Появление дуплексной передачи во многом обязано изобретению адаптивных эхокомпенсаторов: без них уровень шумов был бы настолько высок, что о скоростях передачи свыше 2400 бит в секунду пришлось бы забыть. С ростом скорости допуски на эхо резко ужесточаются, а сами компенсаторы невероятно усложняются, приближаясь порой к сложности самого модема, а то и превосходя его. Производители дешевых моделей стараются сэкономить именно на эхокомпенсаторах, и такие модемы крайне неудовлетворительно работают на линях среднего и низкого качества – они либо вообще не могут соединиться на скорости выше 14.400 – 19.200, либо постоянно "роняют трубку". Подавление эха – задача, тесно граничащая с искусственным интеллектом, и общепринятых единиц для ее выражения нет. Производители модемов почему-то всеми силами замалчивают реальные технические характеристики своих изделий, и уж тем более избегают приводить эти данные в паспорте. Поэтому техническая документация оказывается слабым помощником при выборе конкретной модели модема. Чтобы выяснить необходимую информацию, приходится обращаться к независимым источникам и отчетам о тестировании модемов различными экспертами. Чаще всего их измерения носят объективный характер и достаточно достоверны, но, приобретая модем и прибегая к услугам экспертов, все же следует помнить: - во-первых, как правило, это измерения с настойками по умолчанию – иначе говоря, будут сравниваться не сами модемы, а искусство их настойки. Но настойки по умолчанию подчас мало чему путному соответствуют, и такие тесты должны быть интересны только покупателям a la "принес – воткнул - работает", не собирающимся "колдовать" над своим модемом; - во-вторых, независимые тестеры редко измеряют все перечисленные выше параметры, а без этого результат тестирования, мягко говоря, неполноценный. Скажем, к чему модему высокая чувствительность, если он не может справиться ни с эхом, ни с шумом – постоянными спутниками тихого сигнала. Это все равно, что скоростная машина со слабыми тормозами и плохим управлением – крути – не крути, а ездить на полной скорости все равно не придется. Выбор модема – рулетка и очень трудно дать заочно конкретный совет, но автор все-таки попробует… Внутренний или внешний? Внешние модемы (особенно хорошие) всегда дороже внутренних того же класса. В то же время, скорость, обозначенная на коробке, в обоих случаях одинаковая – 56 (других модемов сегодня днем с огнем не сыщешь!) Так за какие же такие преимущества внешнего модема стоит платить деньги?[ Итак, первое, о чем следует сказать. В отличие от внутренних, подверженных наводкам от различных блоков компьютера, внешние модемы надежно защищены от помех и своим корпусом, и корпусом PC. Поэтому они работают намного надежнее, и, что тоже немаловажно, сами не создают наводок на чувствительные к этому узлы компьютера (у автора при установке внутреннего модема на мониторе сразу же возникали едва заметные, но все же ощутимо портящие изображение темные вертикальные полосы). Второе: "зависания" внешнего модема "лечатся" включением-выключением его питания, в то время как внутренний приходится "реанимировать" перезагрузкой всего компьютера. (Впрочем, на машинках с поддержкой SMM можно "вогнать" компьютер в "сон", выключить питание, а затем "разбудить", – и все восстановится, как будто бы никакого выключения питания и не было. Однако все равно это отнимает время и весьма неудобно). Третье: внешние модемы имеют индикаторы, позволяющие контролировать состояние линии и работу самого модема. Владельцы внутренних модемов для той же цели прибегают к утилитам программной индикации, но их функциональные возможности значительно скромнее, да и работают они не всегда. Впрочем, два последних достоинства даны лишь в "довесок" к первому – надежность связи превыше всего, а в ней-то встроенные модемы проигрывали и будут проигрывать. С другой стороны, грамотно сконструированный внутренний модем со всеми фильтрами и цепями развязки на линиях хорошего и отличного качества практически не уступает внешнему модему ни по скорости, ни по надежности. При этом он не занимаем места на столе (подчас это весьма актуально), питается от блока питания компьютера (не требуя персональной розетки или переходника к UPS), и самое главное – не "отъедает" последовательный порт, который может требоваться и для других вещей (сканер, USP, Direct Cable Connection и т.д.). Так какой же модем все-таки выбрать? Помните анекдот о том парне, который, подстригшись наголо, задумчиво посмотрел в зеркало и заказал другую стрижку? Следует быть готовым к тому, что если купленный модем Вам вдруг чем-то не понравился, не каждый продавец согласится обменять его на другой. А если и согласится, нет гарантий, что тот другой не окажется еще хуже? Что, играй музыка назад? Осмысленный выбор модема требует точного знания характера помех и качества своей телефонной линии, и единственный бытовой прибор, доступный для ее измерения, – сам модем, причем не всякий, а только дорогая модель. Дешевый ACORP не умеет снимать даже АЧХ, не говоря уже об измерении шума, эха, сдвига несущей, дрожания фазы и т.д. Замечательно, если ZyXEL OMNI Pro можно ненадолго одолжить у приятеля или взять на прокат – это позволит оценить ситуацию и поможет приобрести именно то, что нужно. Если же такой возможности нет – лучше не рисковать и остановить свой выбор на ZyXEL OMNI Pro. (Исключая случаи с сильно зашумленными каналами, на которых быстрее всего работает V Everything) Как подобрать правильную строку инициализации... В идеале каждый модем должен уметь самостоятельно адаптироваться под телефонную линию, не требуя от пользователя "шаманских танцев с бубном" вокруг себя. Но жизнь далека от идеала – порой модем ведет себя, как дикий зверь: то не хочет устанавливать соединение, то вдруг разрывает связь. Возможно, лучший выход из ситуации – купить другой модем, более подходящий к таким условиям, но зачастую проблему удается решить грамотной настройкой. Гибкость настойки различных модемов не одинакова и сильно разнится от модели к модели. Многие дешевые модемы вообще не поддаются настойке, профессиональные же модемы (и близкие к ним модели бытовых) допускают ручную регулировку большинства своих узлов и – что самое главное – умеют измерять основные характеристики линии и величину искажений. Надо ли говорить насколько это облегчает настойку? Ведь действуя вслепую, недалеко уедешь… Операционные системы семейства Windows поддерживают ручное конфигурирование модема, позволяя передать все требуемые параметры через строку инициализации. Строка инициализации состоит из AT-команд модема, передаваемых ему перед каждым обращением. Команды делятся на базовые, общие для всех модемов, и расширенные – специфичные для каждой модели. Базовый набор AT-команд весьма аскетичен и позволяет манипулировать лишь основными настойками, а такие операции, как изменение уровня выходного сигнала или коррекция чувствительности не стандартизированы и каждым производителем реализуются по-своему (если вообще реализуются). В результате все модемы требуют индивидуального подхода и общих рекомендаций по настойке, применимых ко всем моделям, дать просто невозможно. Ниже описана настойка трех популярных моделей: ACORP 56K, 3Com US Robotics Courier V. Everything и ZyXEL OMNI 56K Pro. Владельцем модем других типов придется обратиться к их документации на предмет выяснения, какими командами осуществляется управление теми или иными опциями и предусмотрено ли оно вообще. Решения общие для всех модемов Модем не устанавливает связь: 1.убедитесь, что в телефонной линии наличествует гудок: на некоторых АТС он появляется только через несколько секунд после снятия трубки; если это так, увеличьте содержимое регистра S6, хранящего время ожидания гудка в секундах (по умолчанию обычно 2); 2.возможно, модем не успевает дождаться отклика от удаленного модема – проверьте содержимое регистра S7, хранящего время ожидания несущей после набора номера в секундах, – по умолчанию оно должно быть равно 30 секундам (этого более чем достаточно), но бывают и отклонения в нижнюю сторону; 3.многие модемы не могут установить соединение из-за помех на линии, которую они ошибочно принимают за несущую частоту удаленного модема со всеми отсюда вытекающими последствиями. Попробуете увеличить содержимое регистра S9, хранящего время в десятых долях секунды, в течение которого следует принимать несущую частоту. По умолчанию оно равно 6 (т.е. 0,6 сек.), в большинстве случаев этого совершенно недостаточно. Хороший результат дает S9=30. Обратите внимание: вместе с увеличением содержимого S9 необходимо увеличить и значение регистра S10, хранящего время в десятых долях секунды, в течение которого может отсутствовать несущая частота, разрыв связи при этом не происходит. Если S9 = S10, то любое, даже мгновенное пропадание несущей, приводит к разрыву связи, а если S9 > S10, то установить связь вообще не удается. Модем часто "бросает трубку": 1.попробуйте увеличить содержимое регистра S10, хранящего время в десятых долях секунды, в течение которого может отсутствовать несущая частота, но разрыва связи при этом не происходит. По умолчанию оно равно 7 (т.е. 0,7 сек.), чего явно недостаточно при эксплуатации модема на некачественных каналах. Хороший результат дает значения от 80 десятых долей секунд и более. Обратите внимание, что на некоторых модемах максимальное время отсутствия несущей определяется разницей значений регистров S10 и S9, а не самим содержимым S10. Если записать в регистр S10 значение 255, то сколько бы времени не отсутствовала несущая, связь не будет разрываться. Это может привести к зависанию модема, преодолимому только отключением/включением питания. Модем не определяет сигнал "занято": 1.этой "детской" болезни подвержены многие дешевые модемы, в том числе и ACORP. К счастью, такое заболевание не смертельно – во-первых, можно вручную разорвать связь, услышав в динамике гудки отбоя, а во-вторых, даже если этого и не сделать, соединение будет само разорвано по истечении времени, содержащегося в регистре S7 и измеряемого в секундах. Однако не стоит увлекаться его чрезмерным уменьшением – даже если линия свободна, но за указанный интервал времени ваш модем не успеет соединиться с удаленным модемом – соединение будет безжалостно разорвано. По мнению автора, оптимальное значение регистра S7 – 15-20 секунд. Решения, специфичные для конкретных модемов Модем не устанавливает связь: 1.возможно, модем слишком быстро набирает номер, и АТС просто не успевает его "переваривать". Попробуйте уменьшить скорость набора. В модемах ZyXEL для этого необходимо скорректировать значение регистра S39. Значение "0" соответствует 10 пульсам в секунду, 1 – 16 и 2 – 20. Например, "S39=1" задает скорость набора 16 пульсов в секунду; 2.модемы Courier V. Everything часто не могут соединиться друг с другом из-за недостаточно продолжительного времени посылки тональных сигналов. Решение проблемы заключается в увеличении содержимого регистра S28, хранящего время посылки тональных сигналов в десятых долях секунды (по умолчанию 8). Например: "S28=20" задает интервал посылки в две секунды. Модем часто бросает трубку: 1.если качество линии не остается постоянным на протяжении всего сеанса связи (как это часто бывает с плохими телефонными линиями, под которыми каждые N минут проезжает трамвай), то характеристики канала, измеренные в момент установки соединения, могут оказаться излишне оптимистичными, а скорость соединения – завышенной. Попробуйте задать скорость соединения вручную, уменьшая ее до тех пор, пока не будет достигнута требуемая стабильность связи. Необходимо отметить, что протокол V.34, используемый большинством модемов по умолчанию, предъявляет к качеству линии достаточно жесткие требования и порой имеет смысл перейти на протокол V.32bis, хоть и ограничивающий максимальную скорость в 14.400, но значительно лучше переносящий все тяготы телефонной жизни. Обратите внимание – ограничение скорости соединения в настойках Windows обладает тем недостатком, что не позволяет выбрать требуемый протокол, и в большинстве случаев соединение устанавливается по V.32Bis. Поэтому имеет смысл включить команду выбора скорости в строку инициализации модема. 2.ACORP: для принудительного задания скорости и протокола соединения в модемах "ACORP" служит команда "+MS=", краткая форма вызова которой выглядит так: "+MS=режим, автомод, скорость минимальная, скорость максимальная". Полный перечень режимов и соответствующих им скоростей содержится в прилагаемой к модему документации. Пример использования: "+MS 10,1,9600,14400" – заставляет модем соединяться по протоколу V.32bis на скорости от 9.600 до 14.400; 3.3Com US Robotics Courier V. Everything: модемы этой серии не позволяют принудительно задавать протокол соединения, поэтому для ограничения скорости можно воспользоваться настойками Windows; 4.ZyXEL OMNI: выбор протокола осуществляется командной "&Nn", где n – номер требуемого режима (список режимов приведен в прилагаемой к модему документации). Для протоколов V.34 и V.90 допускается принудительное задание любой требуемой скорости соединения, а для всех остальных предоставляется несколько фиксированных диапазонов на выбор. Например, "&N17" заставляет модем соединяться по протоколу V.32bis на максимально возможной из следующих скоростей: 14.400 / 12.000 / 9.600 / 7.200 / 4.800. 5.модемы ZyXEL позволяют управлять своей реакцией на изменение качества линии. Этим "заведует" команда "*Qn", где n может принимать одно из следующих значений: "0" – никак не реагировать на изменение качества и продолжать обмениваться данными на той же скорости; "1" – заново согласовывать параметры соединения с удаленным модемом при ухудшении качества; "2+" – адаптивная настойка и "3" – прекращение соединения при ухудшении качества. Модемы Courier V. Everything не позволяют управлять своей реакцией на изменение качества связи и самостоятельно адаптируются под условия "окружающей среды", работая на максимально возможной скорости; 6.зачастую причиной частых разрывов соединений оказывается неверно подобранный уровень выходного сигнала. Вообще-то, модемы могут (и должны) автоматически согласовывать "громкость" своего разговора при установке соединения, но если затухание канала не остается постоянным, а меняется в течение сеанса связи, имеет смысл выставить уровень вручную, отыскав компромисс между наименьшим и наибольшим затуханием. Не стоит выставлять "громкость" передачи на максимум – это усилит искажения, особенно эхо, и модем, "охрипнув" от собственного крика, будет вынужден снизить скорость передачи. В модемах ZyXEL уровень выходного сигнала регулируется командой "*Pn", где n – условная громкость, принимающая значения от 0 до 15, причем большее значение соответствует большей громкости. Модемы Courier V. Everything и ACORP не позволяют регулировать уровень выходного сигнала; 7.модемы ZyXEL позволяют настраивать и чувствительность приемника, что особенно полезно на каналах с сильным или непостоянным затуханием. Чувствительность регулируется регистром S52: значение "0" соответствует чувствительности приемника в – 43 дБм, "8" - –33 дБм и "16" - –26 дБм. Примеры строк инициализации Каждая строка инициализации должна начинаться с префикса "AT", за которым следует одна или нескольких команд модема, разделенных для удобочитаемости знаком пробела или прижатых вплотную друг к другу. Например: "AT S52=0 *P2". Часто за AT следует команда "&F", восстанавливающая все заводские настойки модема. Дело в том, что многие коммуникационные программы, в том числе и сама операционная система, конфигурируют модем по своему усмотрению и сохраняют настойки в его энергонезависимой памяти. Конечно, если результат такой настойки неудовлетворителен, то имеет смысл вернуть заводские параметры по умолчанию, в противном же случае лучше оставить все как есть, тем более что команды строки инициализации перекрывают результаты работы всех ранее введенных команд и позволяют изменить любую настойку по своему вкусу. Несколько следующих примеров строк инициализации демонстрируют способы эффективного использования модемов на некачественных каналах: Примеры строк инициализации для всех модемов - "ATS6=10S9=30S10=80"" для модема ACORP - "ATS6=10S9=30S10=80+MS=10,1,9600,14400"" для Courier V. Everything - "ATS6=10S9=30S10=80S28=20"" для "ZyXEL OMNI" - "ATS6=10S9=30S10=80S39=1&N17*Q1""