Модемный доступ через сеть PSTN

8.2.1Телефонные сети общего пользования (ТФОП), на английском  – PSTN (PublicSwitchedTelephoneNetworks), создавалась более 100 лет для предоставления услуг телефонии. В настоящее время абонентамТФОПпредоставляется доступ к ограниченномунабору услуг.Для этого используютсялинии связи на основе простых и витых пар медных проводов с помощью оборудования: телефонных аппаратов (ТА), факсимильных аппаратов («Факсов»), автоматических телефонных станций (АТС) и линейного. Для доступа к услугам цифровых сетей передачи данных, в частности,Internet, используются коммутируемыемодемы, позволяющие подключать ПК к службе удаленного доступа RAS(RemoteAccessService), которая базируется на оборудовании RAS(RemoteAccessServer).

Системы доступа на базе PSTN (Рис.8.2а) функционируют в соответствии с алгоритмами установления телефонных соединений по методу коммутации каналов.

Доступная абоненту ТФОП для передачи речиполоса частот 300…3400 Гц находится в пределах полосыпропускания стандартного канала тональной частоты (КТЧ) шириной 4 КГц, из которых 300+600 = 900 Гц – защитный интервал, включающий полосу пропускания для сигналов управления коммутаторами.

Максимальная стандартная скорость цифровой передачи данных при организации доступа по каналам тональной частоты (КТЧ)составляет 12 бит х 8 КГц = 64 Кбит/с, а при использовании 1 бита для контроля ошибок (США) скорость снижается до 56 Кбит/с. Принципиальное ограничение скоростипередачи данных по КТЧ вытекает изтеоремы Котельникова о максимальной частоте отсчетов при дискретизации аналогового сигнала с ограниченной верхней частотой спектра.

При использовании телефонных модемов абонент не может одновременно пользоваться несколькими услугами, например, телефонии и доступа в Интернет, поскольку к телефонной линии может подключаться либо телефонный аппарат, либо модем для передачи/приема цифрового сигнала.

Возможности расширения набора предоставляемых пользователям услуг и увеличения скорости доступа к этим услугам через стандартные каналы ТФОП на сегодня исчерпаны и производителями оборудования не поддерживаются.

8.2.2Модемный доступ основан на использовании приемо-передатчиков на абонентских окончаниях в сетях ТФОП (на физическом уровне взаимодействия OSI). Модемы являются устройствами, которые преобразуют последовательные цифровые сигналы (цифровые потоки в унитарных кодах) в аналоговые сигналы на приемной стороне и наоборот на передающей. Простейшей сетью, в которой используются модемы является двухточечный канал, в котором два модема соединены с помощью одной коммутируемой линии связи.

Существуют модемы для асинхронной передачи. Они низкоскоростные не генерируют сигналов синхронизации, работают в старт-стопном режиме с различными скоростями, не превышающими максимально достижимые.

Модемы для синхронной передачи генерируют сигналы синхронизации и работают на фиксированных скоростях.

Для обеспечения работы модемов в дуплексном режиме по 2-х проводной линии существуют 4-и способа разделения сигналов, передающихся во встречных направления одновременно:

 – с помощью развязывающих устройств;

 – частотное уплотнение;

 – эхо компенсация;

– использование обратного канала.

Рисунок 8.2а – Модемный доступ через телефонную сеть с аналоговыми окончаниями

Первый способ основан на использовании сбалансированных мостовых схем, диагоналях которых электрические процессы на влияют друг на друга.

Второй способ основан на разделении полосы пропускания канала на 2-е части. При этом модем А формирует частотно-модулированные посылки в виде «1» (9120 Гц) и «0» (1180 Гц), а модем Б – «1» (1650 Гц) и «0» (1850 Гц). В процессе обмена сигналами модемы используют один из 2-х режимов: «вызывная модель» – (А) и «ответная модель» – (Б).

Третий способ–возможен только при использовании в модемах сигнальных микропроцессоров. Эхо компенсация основана на эхо компенсация, разнице во времени между появлением подлинного сигнала и его отражения от несогласованной нагрузки, в виде тогоже сигнала, который приходит с опозданием. При этом модем генерирует копиюэха подлинного сигнала и вычитает ее из принимаемого сигнала, присутствующего в линии.

Четвертый способ основан на том, что на краях полосы частот 2-х проводной линии можно выделить диапазон неиспользуемых частот для организации медленного канала передачи данных, например, обратного канала, канала управления, дополнительного канала и пр.