怎樣了解Modem的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn).doc

1、怎樣了解Modem的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)一、引言在通信領(lǐng)域中,協(xié)議(protocol)指的是通信雙方應(yīng)遵守的一套共同的技術(shù)規(guī)則或規(guī)范。如果這套規(guī)則或規(guī)范被較多的用戶接受,便可以稱為標(biāo)準(zhǔn)(standard)。由某一生產(chǎn)廠家發(fā)明出一種新的技術(shù),并應(yīng)用這種技術(shù)生產(chǎn)出為較多的用戶接受的產(chǎn)品時,這種技術(shù)便成為一種標(biāo)準(zhǔn),習(xí)慣上稱為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但并不排除別的廠家也研制出類似效果的其它技術(shù),成為一種并行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。除工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外,國際電訊界的一個權(quán)威性組織ccitt(國際電話電報咨詢委員會,現(xiàn)已更名為itu-tss,即國際電訊聯(lián)盟技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)部)頒布的一系列技術(shù)文件則成為更令人矚目的國際標(biāo)準(zhǔn)。由于歷史和市場的原因,現(xiàn)今的mod

2、em產(chǎn)品往往支持多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),包括國際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。modem最基本的功能是調(diào)制和解調(diào),近年來已發(fā)展出一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);此外,現(xiàn)今的modem產(chǎn)品為提高傳輸速度,大都還將壓縮和糾錯技術(shù)引入其中。本文主要介紹這兩個方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。二、調(diào)制解調(diào)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制解調(diào)器的基本功能是在計算機提供的二進制數(shù)字信號與電話網(wǎng)支持的模擬信號之間進行轉(zhuǎn)換,使計算機可以利用電話網(wǎng)進行遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信。調(diào)制解調(diào)技術(shù)的核心就是如何在帶寬有限(4KHz)的電話信道中提高數(shù)字信息的傳輸速度,這個速度常以比特率,即每秒鐘傳輸?shù)亩M制位數(shù)(bitspersecond,簡寫為bps)來衡量。最早的調(diào)制解調(diào)器可以追溯到1958年由A

3、t&;t公司推出的數(shù)據(jù)電話,用于將終端設(shè)備與遠(yuǎn)地的主機連接起來。這種modem的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)稱為Bell103,它采用了簡單的調(diào)頻技術(shù)FsK(FrequencyshiftKeying),僅提供300bps的傳輸速度。ccitt根據(jù)Bell103頒布了一個類似的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)V.21。此后,調(diào)制解調(diào)技術(shù)發(fā)展緩慢,直到70年代才出現(xiàn)第二個較有影響的modem標(biāo)準(zhǔn):At&;t的Bell212。Bell212采用調(diào)幅與調(diào)相結(jié)合的4-DpsK技術(shù),實現(xiàn)了1200bps的傳輸速度。ccitt的一個類似標(biāo)準(zhǔn)稱為V.22。Bell103(V.21)和Bell212(V.22)現(xiàn)在已很少使用,但為了與早期的modem兼容

4、,不少modem仍將這兩項技術(shù)集成在產(chǎn)品中,作為選項。進入80年代中期,隨著微機的廣泛普及和modem專用芯片的推出,調(diào)制解調(diào)技術(shù)進入了一個飛速發(fā)展的時期。首先是ccittV.22bis(bis是法語“第二個”的意思)標(biāo)準(zhǔn)被大多數(shù)modem廠家采用,它的16-QAm(12個相位角和4個調(diào)幅相的正交調(diào)制)調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)了2400bps的傳輸速度。接下來,ccitt又頒布了采用32-tcm(格柵編碼調(diào)制)技術(shù),可實現(xiàn)9600bps速度的V.32標(biāo)準(zhǔn)。盡管開始時有些廠家,如Hayes、telebit和motorola等,從技術(shù)壟斷的目的出發(fā),推出了依靠自己專利技術(shù)實現(xiàn)的9600bps的modem產(chǎn)品,

5、但最終都統(tǒng)一到了V.32標(biāo)準(zhǔn)。此后,ccitt加強了modem標(biāo)準(zhǔn)的研究力度,于1991年頒布了V.32bis標(biāo)準(zhǔn)。V.32bis采用128-tcm調(diào)制技術(shù),可以實現(xiàn)最高14400bps的傳輸速度,并能根據(jù)線路質(zhì)量的變化,退至12000bps、9600bps、7200bps和4800bps等4個速度檔進行工作。1993年,ccitt推出V.FAst試用標(biāo)準(zhǔn),并隨后修正為正式標(biāo)準(zhǔn)V.34,可實現(xiàn)28800bps的最高速度,這也是迄今為止modem能夠達(dá)到的最高線路速度。該標(biāo)準(zhǔn)還可按28.8K/26.4K/21.6K/19.2K/16.8K/14.4K/12K/9600/7200/4800bps等

6、多個速度檔降速工作。除了上述主流的調(diào)制解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)外,還有一些適用于美式四線制電話和專用于傳真機的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),如V.26bis、V.27bis、V.29、V.33等,在此不多介紹。主要的調(diào)制解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)及其技術(shù)特征匯集于表1。三、壓縮糾錯技術(shù)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為了進一步提高modem對數(shù)據(jù)的傳輸速度,除了上述對調(diào)制解調(diào)技術(shù)的不斷改進之外,數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)也在近年來被引入modem。糾錯技術(shù)則是隨著壓縮技術(shù)的采用而被引入的。因為當(dāng)modem中增加了壓縮和解壓的處理之后,對線路傳輸中的誤碼變得敏感起來,線路中的一點微小的傳輸錯誤可能導(dǎo)致解壓時一長串的數(shù)據(jù)錯誤。美國micro公司是使用糾錯和壓縮技術(shù)的先驅(qū)。micro的糾

7、錯和壓縮協(xié)議常簡寫為mnp(microworkprotocol),它由一系列獨立的糾錯和壓縮協(xié)議組成。其中,mnp1mnp4和mnp10是糾錯協(xié)議,mnp5和mnp7是壓縮協(xié)議。由于大多數(shù)modem廠家都購買了mnp專利技術(shù)的使用許可證,并在他們的modem產(chǎn)品中實現(xiàn),因此,mnp已成為壓縮糾錯技術(shù)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。mnp1和mnp2采用面向字符的糾錯方法,因其糾錯能力較差且降低傳輸效率,現(xiàn)已很少采用。mnp3是面向比特的全雙工糾錯協(xié)議,它將modem送來的異步格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成同步格式的幀,加上crc檢錯碼,然后采用同步幀的檢錯和重發(fā)糾錯的方法進行處理。而mnp4則在mnp3的基礎(chǔ)上增加了自適應(yīng)幀長

8、的特性,進一步提高了傳輸效率,因而成為一種廣泛使用的modem糾錯協(xié)議。mnp10是一個糾錯能力更強的協(xié)議,它適用于像蜂窩電話網(wǎng)(大哥大)這樣的噪音環(huán)境,但一般的modem不支持這種協(xié)議。1988年,ccitt開始介入modem糾錯領(lǐng)域,頒布了V.42糾錯標(biāo)準(zhǔn)。V.42采用的糾錯技術(shù)稱為lAp-m(linkAccessprocedureformodem),實際上是將x.25網(wǎng)的鏈路協(xié)議lAp-B引入modem,實現(xiàn)類似的糾錯處理。同時,V.42也將mnp4作為它的一個選項。如果兩臺modem中的一臺支持V.42,另一臺支持mnp4,則二者可以自動協(xié)商執(zhí)行mnp4的糾錯處理。在數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議方面,

9、mnp5和V.42bis最為流行。mnp5使用了兩種壓縮算法,一種是霍夫曼編碼(Huffmancode),另一種為運行長度編碼(run-lengthcode)。對于普通的Ascii字符型文本文件,mnp5可獲得21的壓縮比,即經(jīng)壓縮后實現(xiàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量僅為原來的一半。mnp7在mnp5的基礎(chǔ)上更進了一步,增加了按“字符對”的出現(xiàn)頻率進行霍夫曼編碼的壓縮處理,壓縮比提高到31。ccitt于1989年頒布的V.42bis是一種更為有效的壓縮協(xié)議。V.42bis采用自適應(yīng)字典算法lempel-Ziv,對典型的Ascii碼文本可達(dá)到41的壓縮比,而且實時性比mnp5要好。如果傳輸?shù)奈募呀?jīng)先作過壓縮(如用Arc、lHA、pKZip),則最好不要在modem中選用mnp壓縮協(xié)議。因為此時modem的mnp壓縮不僅不能產(chǎn)生實際的壓縮效果,反而要耗費一定的處理時間。但是,由于V.42bis具有自動測試功能,可以通過在線測試自動地在壓縮模式與透明模式(不作壓縮處理)之間進行切換,因此V.42bis的適應(yīng)性