Технология модемной связи в полосе голосовых частот является самым доступным способом обмена данными во всем мире. Однако, доступность и распространенность накладывают некоторые ограничения.
В силу узкой частотной полосы и разного качества работы каналов связи, скорости обмена данными достаточно низки по сравнению с широкополосным доступом. Как следствие, значим каждый передаваемый байт. Еще на заре использования модемов выяснилось, что одним из лучших способов увеличить скорость обмена данными по медленному каналу связи является сжатие данных непосредственно перед их отправкой с соответствующей обратной процедурой при их получении. Стандарты сжатия данных разрабатывались в течение ряда лет, и самым распространенным стал стандарт V.42bis.
С целью максимального распространения технологий сжатия данных, механизм такого сжатия реализуется на самом низком возможном уровне OSI, чуть выше уровня канала данных. В этом случае использование преимуществ от сжатия данных достигается независимо от используемых платформ и операционных систем. В силу этого, сжатие данных V.42bis реализуется непосредственно в модеме, а не в виде приложения для процессора компьютера.
В силу этого, алгоритм сжатия данных должен иметь следующие свойства:
Стандарт V.42bis получил широкое распространение в области аналоговых модемов. С подобной проблемой столкнулась и компания Hughes Network System при разработке изделий VSAT и DirecPC, в которых Hughes реализовала алгоритм сжатия данных со сходными ограничениями. Этот алгоритм наилучшим образом подходит к сетям с пакетным обменом и широко используется в спутниковых сетях HNS. В конце 1999 года, Hughes предложила использовать разработанный алгоритм в качестве альтернативы V.42bis. Алгоритм был рассмотрен американскими и международными центрами стандартизации и был принят в качестве нового стандарта сжатия данных V.44.
Выбор файлов для оценки двух алгоритмов сжатия данных всегда вызывает сложности. Существуют файлы, поддающиеся сжатию в соответствии с разными алгоритмами, с прямо противоположными результатами. Однако, большинство модемов в настоящее время используются для доступа к Интернет. Наиболее пригодными для оценки эффективности алгоритмов сжатия представляются, таким образом, файлы, достаточно типичные для Интернет. Представленные ниже файлы можно рассматривать как типичные примеры данных для Интернет-сессий, кроме того, приведены результаты для специальных файлов и файлов, основанных на стандартных файлах для тестирования работы модемов:
2)Сообщения о встречах TR30.1 и некоторое количество текстовой электронной почты.
3)Сообщения с вложениями:
Данные файлы были созданы для проверки алгоритмов сжатия данных, и предназначены для эмуляции типичного потока данных в Интернет-сессии, а также включают файлы, основанные на стандартных для проверки работы модемов.
2 Результаты, показанные V.44
На рисунке 3 приведена таблица
результаты обработки
вышеупомянутых файлов по трем
алгоритмам сжатия: V.44, V.42bis, и WinZip.
Эти же данные представлены в
графическом виде на рисунке 4.
Рисунок 4. Сжатие V.44 и WinZip относительно V.42bis (V.42bis=1, большие числа означают большую степень сжатия)
На рисунке 4, степень сжатия V.42bis приравнена к 1. График показывает, что степень сжатия V.44 выше на от 12 до 230 процентов, по сравнению с V.42bis на одинаковых файлах. Это означает, что модем стандарта V.92 с поддержкой V.44 будет на 12-230% эффективнее модема с поддержкой V.42bis. Улучшение значительно, и сравнимо с улучшением при переходе от модемов V.34 к модемам V.90.
Результаты показывают, что сжатие WinZip заметно эффективнее. Почему бы не использовать более эффективный алгоритм сжатия WinZip? Вспомним об ограничениях, указанных вначале: низкие затраты на вычисления, низкие требования к памяти, малое время обработки. В силу того, что WinZip используется на компьютерах, он предназначен для более мощных процессоров, может просматривать большие последовательности данных из-за доступа к большему количеству оперативной памяти. Кроме того, поскольку WinZip не предназначен для работы в реальном времени, при его использовании отсутствуют ограничения по времени обработки. Затраты времени на поиск повторяющихся последовательностей и их обработку могут быть довольно высоки. Вдобавок, алгоритм сжатия в WinZip и других подобных архиваторов на самом деле двухпроходный. Это в принципе нереализуемо в модеме, поскольку модем не имеет дело с законченными файлами только с текущими фрагментами потока данных. Поэтому V.44 представляется существенным улучшением по сравнению с V.42bis при сравнимых требованиях к вычислительной мощности, ресурсам памяти и временным затратам. Степени сжатия, демонстрируемые стандартными утилитами сжатия файлов для персональных компьютеров недостижимы для алгоритмов сжатия потоковых данных.
Предположим, что V.44 в среднем показывает степень сжатия на 26% выше, чем V.42bis. Это означает, что, если модем V.90 связывался со скоростью 44 кбит/с, это будет соответствовать скорости до 56 кбит/с, а скорость обмена данными 28,8 кбит/с при переходе от V.42b к V.44 будет по эффективности обмена данными соответствовать 36 кбит/с. Тем самым, V.44 означает выход на новый уровень производительности для аналоговых модемов.
