Shannon tétele

A telefonközponti utak digitalizálásával (PCM technika) újabb kérdés vetődött fel. A digitalizálás során alkalmazott diszkrét elemű felbontás pontatlansága a modemek számára zajként jelentkezik. Shannon tétele egyértelmű összefüggést ad a vonalon lévő jel/zaj viszony és a vonalon elérhető maximális adatátviteli sebesség között. A gyakorlati értékeket behelyettesítve 34822 bit/s sebességet kapunk határértékként. 

Ez a sebesség a kapcsolt vonali modemek maximális sebessége, ha az összeköttetés két végpontja a telefonvonali hálózat egy-egy végpontján található.

Megdőlni látszik a Shannon tétel!

Korábban a modem-kommunikációs ipar meg volt győződve, hogy kapcsolt vonali környezetben a modemek sebességét Shannon tétele 33,6 kbit/s-ra korlátozza. Az ebből a tételből levezetett elméleti határérték valahol 35 kbit/s környékén van. A technológiai fejlődés azonban lehetővé tette, hogy e törvényszerűség érvényességi körét átértelmezzük, és a fizikai törvények szabta korlátokon belül mégis nagyobb sebességeket érjünk el.

Az 56 kbit/s-os működés

A fizikai törvényszerűségeket tiszteletben tartva kellett megtalálni a sebességnövelés módját. A rendelkezésre álló digitális kapcsolástechnika, az Internet-hozzáférés speciális sebességigénye, a modemes technológia fejlődése együttesen tette lehetővé a sebesség további növelését. 

A modemes technológia fejlődése egyben jelenti a nagysebességű digitális jelfeldolgozás (DSP) technológiáját, illetve a modemes protokollok kifinomult technikáját. 

Az Internet-hozzáférés sajátossága a felhasználó irányában nagyobb, aszimmetrikus sebességigény. Csak az egyik irányban - a szolgáltatótól a felhasználó felé - 56k-s a kapcsolat, a másik irányban maximum 33,6 kbit/s-os. Ez Internet-kapcsolatnál nem probléma, hiszen általában jóval intenzívebb a felhasználó felé irányuló adatforgalom (többet tölt le, mint amennyi adatot küld).

A digitális kapcsolástechnika elterjedése olyan széleskörű, hogy az egyik végponton belépő digitalizált jel a másik végpontig a PCM struktúrában mindvégig digitálisan utazik.

Magától értetődőnek tűnt, hogy ezt a digitális jelet kellene eljuttatni az Internet felhasználókhoz, analóg visszaalakítás nélkül. Megfelelő modulációs-kódolási technika választásával a nemrégiben szabványosított ITU-T V.90 (korábban K56Flex és x2 technológiák) eljárással valójában ez történt meg. Az analóg visszaalakítás nélkül megkerülhetővé vált a korábban említett Shannon-tétel digitalizálási zajra vonatkozó érvényessége (tudniillik eltűnt maga az átalakítás), így a digitalizáláskor korlátozó jel/zaj viszony értelmét vesztette. Shannon tétele innen kezdve magára a telefonvonal zajviszonyaira korlátozódik, melyek a tapasztalat szerint (jó minőségű telefonvonal esetén) kedvezőbbek, mint a digitalizálás úgynevezett kvantálási zaja. A jel/zaj viszonynak ez a növekedése teszi lehetővé a magasabb sebesség elérését. 

Külön kihangsúlyozandó korlátozás, hogy a jeleknek mindvégig digitálisan, a 64 kbit/s-os PCM struktúrán belül kell haladniuk, azon belül kell analóg átalakítás nélkül keletkezniük. 

A kétirányú 56 kbit/s sebességű kapcsolat ugyan elméleti szinten biztosítható lenne, de a jóval bonyolultabb megvalósíthatóság költsége ennek az elképzelésnek gátat szab. 

Alkalmazástechnikai szempontból a korlátozás azt jelenti, hogy a sebességnövelés csak a központi oldalról a végponti felhasználók felé valósítható meg. Az Internet-hozzáférés tipikusan ilyen alkalmazási környezet. 

Az Internet-felhasználók felől nézve az adatátviteli struktúra nem változott: továbbra is szükség van az analóg jelek digitalizálására. A Shannon-tétel érvényessége a modemek sebességét ebben az irányban az ITU-T V.34 szerinti 33,6 kbit/s-ban korlátozza. Ugyanez vonatkozik a végpont-végpont típusú modemkapcsolatokra: a szükségszerű kétszeres átalakítás (analóg-digitális majd digitális-analóg) lehetetlenné teszi e korszerű technológia alkalmazását. 

Az alkalmazhatósági szempontokat megvizsgálva a végfelhasználók felől egyetlen feltétel van: maga az 56 kbit/s sebességű modem. A távközlési szolgáltatók szempontjából a feltétel a jó minőségű telefonvonal és a digitális kapcsolástechnikájú telefonhálózat. Az elért sebesség függhet az előfizetőhöz tartozó telefonközponti interface-modul típusától, illetve a modem és az interface-modul együttműködési képességétől. Az elfogadott V.90-es szabvány véglegesítése éppen ezeknek az együttműködési képességeknek a növelésére irányul. A flash (újratölthető) memóriájú modemek esetében könnyebb követni ezeket a gyakorlati tapasztalatokon alapuló szabványfinomításokat. 

Az Internet-szolgáltatók számára az a szükséges feltétel, hogy a telefonhálózathoz digitális módon csatlakozzanak. Ez a telefontársaság típusú Internet-szolgáltatóknál automatikusan teljesül, hiszen a digitális PCM hierarchiához automatikusan csatlakoztathatók a kiszolgáló egységek. Más Internet-szolgáltatók esetében a kiszolgáló egységek és a telefonközpont digitális felülete között nagysebességű adatátviteli összeköttetést kell kiépíteni. 

Az 56 kbit/s-os sebesség fokozatosan jelenik meg a különböző Internet-szolgáltatóknál. A telefonközpontok döntő többsége digitális. E korszerű technológia használata csak a felhasználó választásán múlik. A technológiai jóslásokat figyelembe véve a választás számítástechnikai léptékkel mérve hosszú távú lesz, hiszen a kopogtató újabb technológiák még nem értek meg a tömegfelhasználásra, vagy beruházás-védelmi indokok késleltetik megjelenésüket.

Modemtesztek

E rövid kis bevezető után most jön a lényeg a modem tesztek. Terveim szerint négy modemet teszteltem volna, de sajnos 33.6 kbsp külső modemet nem sikerült beszereznem, ezért csak három modemet teszteltem.

Rockwell 56K Voice Modem External (FM-56RT)

A csomagban található egy telefonkábel, egy RS-232-es kábel, egy 9V-os 0.8A-es 7.2VA-es transzformátor, maga a modem, meghajtóprogram és egy frissítés. Egy CD-t és egy lemezt kapunk a csomagban. A CD egy szokványos SuperVoice modemekhez tartalmazz a meghajtóprogramokat. Ez egy jó ötlet, hogy minden modemhez ugyanazt a CD-t adják. Egy külön lemezen megkapjuk a V.90-es protokollt, amit a modembe le tudunk tölteni és ezen a lemezen, van a kiegészítő driver is Windows 95/98/NT alá. Ehhez a lemezhez egy-két lapos útmutató jár, ami elég részletes.

A kicsomagolás után jött a telepítés. Mivel PNP modemről van szó a Windows 98 felismerte és telepítette a drivert és plusz egy Voice softwaret ami a hangkártyát köti össze a külső modemmel.

A FLASH technológiának köszönhetően sikerült a V.90-es protokollt a modembe letölteni mindenféle probléma nélkül.

Készen áll az "első" éjszakai Internetes modem a működésre. Hogy értem azt, hogy "első" éjszakai Internetes modem? A kijelzői közül nehezen lehet megkülönböztetni, hogy melyik világít. Nincs megoldva a kijelzők elválasztása ezért olyan egy kicsit, mintha mindegyik világítana, de sötétben jól látni, hogy melyik aktív.

Kicsit feleslegesnek is tartom azt a sok kijelzőt. Lássuk, hogy mit is jelentenek a kijelzők:

PWR - a modem be van kapcsolva
MR - a modem készen áll a használatra
DTR - DTR jelzés aktív
AA - automatikus válaszmód bekapcsolva
HS - magas átviteli sebesség
OH - kapcsolat bontása
CD - adat vivőjelet észlelt és on-line módba kapcsol
TD - adat vagy parancs átvitel
RD - adat fogadás vagy parancs visszaküldés

A kapcsolat egy kicsit lassú, hiszen soros porton keresztül jön léte a kapcsolat. A kapcsolat stabil nem válik le a rendszerről, csak ha már többszöri próbálkozásra se sikerül a kapcsolat helyreállítása vagy a másik modem leválik a hálózatról. Stabil adatátvitel, de nekem nem sikerül a MATÁV vonalain a 44 kbps-os határt átlépni.

Rockwell 56K Voice Modem Internal (FM-56PCI-RW)

A csomagba egy telefonkábel, egy modem és meghajtóprogram, a multi-driver CD és egy külön lemez, amin Windows 95/98/NT alá van driver. Ez a modem is szintén FLASH technológiával készült. A V.90-es protokoll már bele van építve, nem kell a frissítéssel törődnünk.

A telepítéshez mindenképpen kell, hogy legyen a gépben egy PCI slot. A PNP technológia miatt a telepítés itt is nagyon egyszerű. A minimális rendszerkövetelmények:

- Pentium 100MHz+
- 16 MB DRAM
- L2 Cache 256k+
- Windows 95/98/NT

A modemet a hangkártyával össze lehet kötni egy belső kábelen keresztül, de ezt a kábelt nem adják az alapcsomagba, külön kell megvásárolni.

Ami tetszett, hogy a driver bármikor eltávolítható úgy, mint egy program (Add/Remove Programs). Viszont ami nem éppen pozitívum: Nem lehet hallani, hogy mikor kapcsolódik a vonalra a modem. Nagyon halk kattanást a ház rátétele után már egyáltalán nem lehet hallani. Ez azért nem éppen pozitívum, mert így a modem akkor is észrevétlenül rá tud kapcsolódni a vonalra, ha azt mi nem is szeretnénk.

A kapcsolat gyorsan összejött és egyszer sem szakadt meg a teszt alatt. Nagyon megbízható modem és gyors.

Rockwell 33.6K Voice Modem Internal

A csomagban egy telefonkábel a modem és a driver CD található. Bő leírást kapunk az eszközről a mellékelt kis füzetben.

A telepítés itt is simán ment, pedig nem PNP technikával készült modemről van szó, de a telepítés után már nincs is különbség a modem működésében.

A modem ISA sínbe csatlakozik és ezért régebbi gépekbe is könnyen beépíthetők.

A tesztek során a kapcsolat nagyon stabilnak bizonyult. A modem nagy előnye, hogy a kapcsolat gyorsan jön létre.

Teszteredmények

A modemek egy Cyrix 233MHz-es számítógépben lettek tesztelve. A tesztgépet azért nem részletezem, mert a modemek sebessége nem függ a gép sebességétől. A modemek saját sebességeket állítanak be, ami jóval alatta marad a számítógépek erőforrásainál, még régebbi gépeknél is.

A sebességtesztek eredményei

A teszt alapja egy 10 megabájtos fájl átviteli ideje volt:

56 kbit/s-os belső modem 24 perc
56 kbit/s-os külső modem 32 perc
33.6 kbit/s-os analóg modem 37 perc