modem002

(_Z. /. roastawy transmisji danych

■    System kluczowania częstotliwości FSK, podobnie jak radiofonia FM, cechuje

się większą odpornością na szum aniżeli system ASK, szum bowiem w większej mierze wpływa na amplitudę niż na częstotliwość sygnału zmodulowanego. Jednakże w systemie FSK są stosowane dwie częstotliwości nośne, a więc szerokość pasma zajmowanego przez sygnał FSK jest większa aniżeli w przypadku sygnału ASK, a to oznacza, że kluczowanie FSK można stosować wyłącznie w modemach przeznaczonych do wolnej transmisji danych. Czytelnik może stwierdzić większą odporność na szum modulacji FM umieszczając w pobliżu radioodbiornika AM/FM dziecięcą zabawkę zasilaną bateryjnie i obserwując jej wpływ na odbiór różnych zakresów fal.

Kluczowanie PSK jest również odporne na szum, a ponieważ wykorzystuje jedną częstotliwość nośnej, to szerokość zajmowanego pasma częstotliwości jest mniejsza aniżeli w przypadku kluczowania FSK.

Szybkość transmisji oraz szybkość sygnalizacji

W tym miejscu nadarza się dobra okazja, aby nieco szerzej przedyskutować różnice pomiędzy szybkością transmisji (bit/s) oraz szybkością sygnalizacji (bod) dla modemów. W punkcie 3.2.1 omawialiśmy transmisję asynchroniczną i już wtedy mieliśmy możność stwierdzić, że szybkość transmisji jest mniejsza od szybkości sygnalizacji z powodu redundancji wbudowanej w protokół. W niniejszym punkcie rozważymy natomiast problem, w jaki sposób można uzyskać szybkości transmisji większe od szybkości sygnalizacji. Bez rozwiązania tego problemu nie jesteśmy w stanie konstruować szybkich modemów, wąskie pasmo kanału telefonicznego ogranicza bowiem szybkość sygnalizacji, nie ogranicza natomiast szybkości transmisji.

W opisanych dotychczas modulacjach symbole binarne były odwzorowywane w dwie różne amplitudy, częstotliwości lub fazy. Rzecz jasna, jest to sygnalizacja dwustanowa. W przypadku sygnalizacji dwustanowej liczba zmian stanów znamiennych sygnału w ciągu jednej sekundy jest równa liczbie bitów przekazywanych w ciągu jednej sekundy. Liczba tych zmian (fazy, częstotliwości lub amplitudy) przypadająca na jedną sekundę jest określana szybkością sygnalizacji (modulacji) modemu mierzoną w bodach. W modemach pracujących z modulacją dwuwartościową, pomijając redundancję protokołu, szybkość sygnalizacji jest równa szybkości transmisji. Przykładowo, modem BPSK pracujący z szybkością 300 bodów jest w stanie przekazywać 300 bitów w ciągu jednej sekundy.

Maksymalna szybkość (Cj sygnalizacji modemu w idealnym kanale bezszumnym, przy zastosowaniu modulacji binarnej, jest równa:

C = 2B bit/s    (3.1)

gdzie B jest szerokością pasma kanału. Przykładowo, przy szerokości pasma kanału telefonicznego równej 3400 Hz otrzymujemy szybkość sygnalizacji C = 6800 bodów. Na rysunku 3.18 przedstawiono sygnał binarny oraz odpowiadający mu sygnał harmoniczny o częstotliwości dwukrotnie niższej.

Ponieważ komutowane kanały telefoniczne są zaszumione, to dla zapewnienia bezbłędnej transmisji szybkość sygnalizacji modemu nie przekracza

1200 -i- 2400 bodów, co przy sygnalizacji dwustanowej daje szybkość transmisji nie większą aniżeli 2400 bit/s. Jak jest więc to możliwe, że niektóre typy modemów realizują znacznie szybszą transmisję? Dzisiaj powszechnie stosowane są przecież modemy pracujące z szybkością 9,6, 14,4 oraz 28,8 kbit/s, a nawet 33,6 kbit/s *⁾. Odpowiedź na tak postawione pytanie jest prosta — sygnalizacja wielostanowa.

3.3.3. Sygnalizacja wielostanowa

W szybkich modemach jest stosowana sygnalizacja wielopoziomowa, co pozwala uzyskać duże szybkości transmisji przy względnie małej szybkości sygnalizacji (nie przekraczającej ograniczeń sieci PSTN). Przykładowo, jeżeli modem jest w stanie generować cztery częstotliwości wyjściowe zamiast dwóch, wtedy każdej częstotliwości można przypisać dwa bity. Załóżmy, że kombinacja dwóch bitów

00    jest przypisana do częstotliwości 500 Hz, 01 do 1000 Hz, 10 do 1500 Hz

1    wreszcie 11 do 2000 Hz. Transmisja sekwencji ośmiu bitów 00011011 wiąże się wtedy z czterokrotną zmianą częstotliwości sygnału wyjściowego modemu. Oznacza to, że szybkość sygnalizacji jest równa połowie szybkości transmisji danych, a więc modem 2400 bodów przekazuje dane z szybkością równą 4800 bit/s:

liczba bitów na stan znamienny

szybkość transmisji [bit/s] = szybkość sygnalizacji [bod] x

Transmisja dwóch kolejnych bitów (duobit) w jednym stanie znamiennym sygnału nazywana jest kodowaniem duobitowym. Przepustowość kanału zależy od szybkości sygnalizacji, a więc kodowanie duobitowe przepustowość podwaja:

(3.2)

6800 bit/s    i    0    0    l

Rys. 3.18. Maksymalna szybkość transmisji

C = 4B bit/s

*’ Modemy ADSL (ang. Asymmetric Digital Subscriber Linę) w kierunku do abonenta pracują z szybkością do 8 Mbit/s, a modemy VDSL (ang. \'ery high speed Digital Subscriber Linę) z szybkością nawet do 52 Mbit/s; transmisja danych jest umieszczona ponad pasmem telefonicznym (przyp. tłum.).