Modemowe standardy

Standardy serii V.standard definiują transmisje realizowane za pomocą modemów i faksmodemów. Zatwierdzane przez CCITT, są w większości oparte na oryginalnych rozwiązaniach firmy AT&T (Lucent Technologies) i charakteryzują się możliwościami spopularyzowanymi przez protokół MNP (Microcom Networking Protocol), powszechnie stosowany do korekcji i kompresji danych. Cechy charakterystyczne transmisji, uzgadnianie w trakcie nawiązywania łączności między modemami, są określane w następujących, ważniejszych normach i standardach:

• V.21. Najstarsza norma dla modemów o szybkości do 300 b/s, z kluczowaniem FSK o szybkości modulacji 300 bodów w trybie pełny dupleks;
• V.22. Standard dla modemów do 1200 b/s, modulacja fazowo-różnicowa DPSK o szybkości 600 bodów. Kodowanie 1- lub 2-bitowe, zapewniające przekaz danych z szybkością 600 b/s lub 1200 b/s w trybie pełny dupleks;
• V.22 bis. Popularny do tej pory standard dla modemów o szybkości do 2400 b/s, z modulacją kwadraturowo-amplitudową QAM. Równoczesne kodowanie 4 bitów zapewnia cztery szybkości przesyłania, z modulacją o szybkości 600 bodów w trybie pełny dupleks po dwuprzewodowej linii;
• V.23. Standard dla modemów 600 b/s i 1200 b/s działających przez łącza komutowane w trybie półdupleksowym, transmisja synchroniczna i asynchroniczna;
• V.24. Definiuje połączenia urządzeń komputerowych typu DTE (Data Terminal Equipment) z modemami DCE (Data Communication Equipment) przez interfejs RS-232C;
• V.26. Standard dla modemów 2400 b/s działających przez czteroprzewodowe łącza dzierżawione, pełny dupleks;
• V.27. Standard określający współpracę modemów do szybkości 4800 b/s w połączeniach typu PMP (Point to Multipoint). Przewidziany dla transmisji synchronicznej w trybie półdupleks przez dwuprzewodową linię lub z pełnym dupleksem przez linię czteroprzewodową;
• Klasa V.32. Grupa standardów do synchronicznych i asynchronicznych transmisji wykorzystująca dwuwymiarową technikę TCM (Trellis Encoding), stanowiącą rozszerzenie modulacji QAM. Zmiany sygnału są przedstawiane w postaci konstelacji punktów, a punkty reprezentują złożone symbole bitów lub całe znaki danych. Dostępny pełny dupleks z szybkością modulacji 2400 bodów, wraz z kompensacją echa.
• V.32. Przejściowy standard dla modemów umożliwiających przesyłanie danych z szybkościami 4800 i 9600 b/s. Kodowanie dwubitowe (DPSK) lub czterobitowe (QAM), opcjonalnie kodowanie TCM z możliwością obniżania (retraining) szybkości transmisji do 2400 b/s w trudnych warunkach pracy łącza.
• V.32 bis. Najbardziej popularny standard z klasy V.32, określający pracę modemów w zakresie od 4800 b/s do 14 400 b/s. Wykorzystuje dwuwymiarową technikę TCM z kodowaniem od 3 do 6 bitów informacji wejściowej w konstelacji zawierającej maks. 128 punktów konstelacji (stanów fali nośnej). Rutynowa funkcja dynamicznego wyboru optymalnej szybkości transmisji w całym pasmie częstotliwości (w górę i w dół), krokami co 2400 b/s.
• V.32 terbo. Mało używany standard dla modemów o maks. szybkości 19 200 b/s. Dwuwymiarowa technika TCM z rozszerzoną szybkością modulacji do 2743 b/s (zamiast 2400 b/s), z 6- lub 7-bitowym kodowaniem, odwzorowuje 256 lub 512 punktów konstelacji sygnału nośnej. Standard V.32 terbo wykorzystuje prawie całe (98%) pasmo kanału telefonicznego, co jest przyczyną tego, że modemy pracujące w tym standardzie są czułe na zawężanie pasma toru transmisyjnego. Standardowo wbudowana funkcja retrainingu w całym zakresie szybkości transmisji.
• V.34. Jeden z najnowszych (1994 r., rozszerzenie w 1996 r.) dobrze udokumentowanych standardów dla modemów o największych szybkościach przesyłania: 28,8 kb/s i 33,6 kb/s. Modemy zgodne ze standardem V.34 wykorzystują czterowymiarową technikę TCM przy równoczesnym, wielopoziomowym kodowaniu do 12 bitów (2×6 bitów) informacji wejściowej. Liczba stabilnych stanów w czterowymiarowej konstelacji kilku nośnych może osiągać 768 punktów przy podstawowej szybkości modulacji 2400 bodów i zmianie szybkości w pełnym zakresie w krokach co 2400 b/s oraz zwiększanie odporności na zakłócenia zewnętrzne w porównaniu ze standardami klasy V.32. Przy zastosowaniu kompresji (maks. 4:1) szybkość informacji między modemem a urządzeniem cyfrowym DTE (komputer, terminal PC) może osiągnąć wartość nawet 115,2 kb/s, co stanowi graniczną szybkość dla większości szeregowych układów komunikacyjnych USART zainstalowanych w terminalach komputerowych.
• V.34 bis. Najnowszy, znany również jako V.34 plus, zatwierdzony ostatecznie jako standard V.34 (1996 r.), określa pracę modemów analogowych do szybkości 33 600 b/s. Udostępniany pod różnymi nazwami, jest przeznaczony dla modemów współpracujących ze światłowodowymi łączami działającymi w pasmie telefonicznym. Obejmuje wszystkie funkcje oferowane przez V.34 dla kabli miedzianych i określa aktualnie największą szybkość przesyłania danych (zatwierdzoną standardem) przez analogowe łącza telekomunikacyjne.
• V.35. Standard definiujący połączenia urządzeń DTE z szybkimi liniami i modemami synchronicznymi (tj. od standardu V.32 w górę), współpracującymi też z komutowaną siecią publiczną PSTN (Public Switched Telephone Network).
• V.42. Standard realizowany we współczesnych modemach, przeprowadzający kontrolę błędów. Integralność przesyłanych danych jest sprawdzana za pomocą kontroli nadmiarowej CRC (Cyclic Redundancy Check). Obliczona dla bloku danych wartość jest przesyłana razem z blokiem do odbiorcy, przy odbiorze wartość CRC jest liczona powtórnie i porównywana z wartością przekazywaną przez nadawcę. Różnice w obu wartościach powodują retransmisję. W standardzie V.42 bloki danych są łączone w pakiety, co redukuje liczbę bitów startu, stopu oraz ilości transmitowanej informacji, powodując zwiększenie przepływności kanału o ok. 20%.
• V.42 bis. Standard, za pomocą którego przeprowadza się kompresję danych (przy współczynniku 4:1). W przypadku transmisji nie skompresowanych danych protokół V.42 bis może nawet czterokrotnie zwiększyć nominalną szybkość modemu. Jeśli natomiast dane zostały uprzednio skompresowane (np. programem do archiwizacji zbiorów PKZIP lub podobnym), to nie zaleca się przesyłania ich za pomocą standardu V.42 bis, gdyż transmisja zostanie obciążona dodatkowym narzutem – bez zmniejszenia ilości transmitowanej informacji.
• V.90. Kolejny (1998 r.) standard transmisji przez modemy analogowe z asymetrycznym przepływem danych: do przepływności 56 kb/s w kierunku dosyłowym od sieci telekomunikacyjnej o charakterze cyfrowym do abonenta oraz maksymalnie 33,6 kb/s w odwrotnym kierunku interakcyjnym, to znaczy od abonenta do sieci telekomunikacyjnej. Oznaczany początkowo jako standard V.PCM, z przeznaczeniem zwiększenia szybkości spływu danych z sieci Internetu, pogodził dwie niespójne do tej pory propozycje wspierane przez konkurencyjne obozy: K56Flex promowaną przez duet Rockwell–Lucent Technologies i x2 wspieraną przez 3Com wraz z US Robotics. Wspólny projekt V.90 jest kompromisem łączącym zalety obydwu rozwiązań, modernizowanych programowo za pomocą pamięci błyskowej (flash) umieszczanej w urządzeniach modemowych 56 kb/s.