SHW: Protokoly V.34, V.90 a V.92: podívejme se jim na zoubek !

Hned na úvod poprosím: abychom se dostali k jádru věci, musel jsem aspoň trošku zabrousit do teorie. Takže - zkuste to přežít a pokud to nepůjde, skočte na závěr :-)

Tradiční analogové modemy (protokoly V.34 a V.32)

(s rychlostí do 33,6 kb/s) používají pro přenos dat dva typy modulace: fázovou (PM, Phase Modulation) a amplitudovou (AM). Kvadraturní modulace (QAM) je kombinací PM a AM - a to je právě modulace, kterou používají protokoly V.32 (14,4 kb/s) a V.34 (28,8 a 33,6 kb/s). Takže - co to PM a AM je ?

Fázová modulace (PM)

PM je proces, při němž jsou generovány dva signály se stejným kmitočtem ale s různým fázovým posunem.(nazýváným fázovým úhlem). Jak je zřejmé z obrázku, pokud se průběh obou signálů kryje, fázový posun je 0^o (a zároveň rovný 360^o).

Fázový posuv 0^o

Pokud zvolíme fázový posun 180^o, sinusovka B začíná v polovině periody sinusovky A

Fázový posuv 180^o

Obdobně můžeme definovat fázový posun 90^o a 270^o

Fázový posuv 90^o

Fázový posuv 270^o

Tak - a teď přichází to hlavní: budeme definovat, že:

Fázový posuv	Přenášená informace
0	00
90	01
180	10
270	11

Co říká tato tabulka ? To, že když v jediném okamžiku zjistíme zda fázový posuv je 0, 90, 180 nebo 270 stupňů, víme zároveň jakou dvojici bitů nám vysílač poslal. Anebo ještě jinak - v jediném okamžiku jsme přijali dva bity současně. A právě v tom je kouzlo vícestavové modulace.

Teď řeknete: no dobře, a proč tedy těch stavů není třeba tisíc anebo třeba 65535 ? To by to pak při přenosech odsejpalo... Ano, byla by tu ta možnost - problém je však jinde: telefonní linka je vše, jen ne ideální přenosový kanál. Na pozadí je spousta ruchů, ozvěn, A/D a D/A převody v účastnických sadách telefonních ústředen zanášejí další fázové zkreslení a kvantizační šum, takže nakonec se ukázalo že tudy cesta nevede.

Amplitudová modulace

je pramátí všech modulací. Princip je velmi jednoduchý: chci-li přenést logickou "0", vysílám slabší signál, při logické "1" silnější signál:

Konečně se dostáváme k tomu, co je podstatou protokolu V.32 a V.34: Kvadraturní amplitudová modulace (QAM)

QAM kombinuje fázovou a amplitudovou modulaci. V připojeném obrázku kombinuje osmistavovou fázovou modulaci s dvoustavovou amplitudovou, což dává dohromady 16 stavů, neboli - v jediném okamžiku přenáší čtyři bity informace najednou. Každá taková čtveřice bitů je nazývána symbolem.

A to je přesně to, co používá protokol V.32: 4 bity současně přenášené při modulační rychlosti 2400Bd dávají přenosovou rychlost 9600 b/s.

U protokolu V.34 je vše složitější. Teoreticky by stačilo vzít modulační rychlost 3200 Bd a 512 stavovou modulaci (neboli 9 bitů v symbolu) a dostaneme kýžených 28800 b/s. Problém je v tom, že rozdíly mezi jednotlivými stavy jsou již natolik malé, že by byly za daného stavu nedekódovatelné. Proto se používá trellis kódování, jehož problematika je již hodně komplexní - princip spočívá v přidání "nadbytečného" bitu do každého nebo každého druhého symbolu, což ve výsledku zvýší odolnost modulace proti šumu pozadí. Takže snad jen konstatujme, že V.34 modulace má 916 stavů a čtyřdimenzionální trellis kódování.

Podle Shannonova teorému je teoretická maximální přenosová rychlost na reálné telefonní lince (myšlen je samozřejmě model reálné telefonní linky s přesně definovanými parametry) kolem 35 kb/s. Každé další zvýšení přenosové rychlosti je již možné pouze na lince s parametry lepšími, než má tento model - a to se týká i současných protokolů V.90 a V.92.