Hovor v digitální síti

Až do nástupu sítí MSDN se celý proces digitalizace veřejné telefonní sítě týká pouze jejích vnitřních částí (ústředen a jejich vzájemného propojení), zatímco okraje sítě - tedy jednotlivé účastnické přípojky, realizované po místních smyčkách - stále fungují analogově. Jak ale potom funguje samotné telefonování, resp. jak probíhá běžný hlasový hovor?

Představu ukazuje obrázek č. 3: hovor "začíná" na klasickém (analogovém) telefonu volajícího účastníka, a je přenášen (stále v analogové podobě) po účastnické přípojce (místní smyčce) až k telefonní ústředně. Zde dochází ke konverzi hovoru z analogového na digitální (tedy k procesu digitalizace na bázi metody PCM, viz výše), čímž vzniká "proud" digitálních dat o rychlosti 64 kbps. Tento "proud" je pak přenášen digitálním způsobem skrze vnitřní část telefonní sítě po 64 kbps kanálu, dokud se nedostane k telefonní ústředně, ke které je již přímo připojen volaný účastník. Na výstupu z této ústředny pak dochází k další konverzi, tentokráte z digitální podoby zpět do analogové, načež hovor "pokračuje" až k volanému a jeho klasickému telefonu v čistě analogové podobě.

Analogicky je tomu i v případě, kdy si oba komunikující uživatelé připojí ke svým přípojkám (místním smyčkám) klasické telefonní modemy - oba převádí digitální data z/do analogové podoby, ve které jsou přenášeny až k telefonní ústředně, a zde jsou znovu konvertovány do digitální podoby a v té prochází skrz vnitřní část telefonní sítě. Snad není těžké nahlédnout, že dvojnásobná konverze uvnitř telefonní sítě nepřidává na efektivnosti, ale naopak ji snižuje. V případě použití klasických telefonních modemů (uvažovaných v minulém dílu tohoto seriálu) je maximální dosažitelná přenosová rychlost 33,6 kbps a je nezávislá na tom, zda je uživatel připojen k digitální nebo analogové ústředně.

Modemy 56 kbps

Existuje ale nějaká možnost, jak využít skutečnosti že uživatel je skrze svou místní smyčku připojen na digitální a nikoli na analogovou telefonní ústřednu? Lze v tomto případě nějak zvýšit dosahovanou přenosovou rychlost?

Odpověď je kladná a samozřejmě počítá s tím, že i druhý účastník (typicky internetový provider) bude také připojen k digitální ústředně (a že celé propojení mezi oběma koncovými ústřednami bude také digitální). V takovémto případě je totiž možné odstranit druhou konverzi (z digitální do analogové podoby, na výstupu z ústředny ke které je druhý účastník připojen). Samozřejmě to znamená, že druhý účastník bude ke své telefonní ústředně připojen jinak než první účastník (volající), a to plně digitálním způsobem. Samozřejmě bude také potřebovat určité koncové zařízení (modem), ale toto bude jiného typu než jaké bude používat volající účastník.

Jaký ale bude celkový efekt? Čeho se dosáhne odstraněním jednoho z limitujících článků celého řetězce, tedy jedné konverze mezi digitálním a analogovým přenosem? Může se dosáhnout vyšší přenosové rychlosti, a to v optimálním případě (při dostatečně kvalitní místní smyčce na straně volajícího) až 56 kbps! Samozřejmě jsou k tomu na straně volajícího zapotřebí takové modemy, které to podporují. Také na straně volaného, typicky internetového providera, musí být vhodné modemy které tento režim práce podporují (tyto modemy jsou "nepárové", tj. odlišné od těch které používá volající, a není možné je zaměňovat).

Zdůrazněme si ale, co přesně oněch 56 kbps znamená. Je to maximální přenosová rychlost, kterou lze dosáhnout v optimálních podmínkách (v reálných podmínkách to může být méně). Navíc je této rychlosti možné dosáhnout jen v případě připojení volajícího uživatele k digitální ústředně, nikoli k ústředně analogové (tam zůstává maximální dosažitelná rychlost na 33,6 kbps). A kromě toho: oněch maximálních 56 kbps se týká pouze přenosu v jednom směru, a to ze sítě k volajícímu uživateli! Jestliže se tyto "modemy 56k" používají pro připojování k Internetu, pak to znamená, že uživatel Internetu má k dispozici (maximální) rychlost 56kbps pro tzv. download, neboli pro stahování dat z Internetu. V opačném směru, pro tzv. upload neboli přenos dat směrem do Internetu, bude mít uživatel k dispozici stále jen 33,6 kbps.

Standardy V.90 a V.92

Fungování "modemů 56k", tak jak jsme si jej popsali v předchozím odstavci, se opírá o standard V.90, který již existuje delší dobu. Nejnověji se však objevuje další standard s názvem V.92, který kromě jiného přináší i určité zrychlení - nikoli však na downloadu (směrem k uživateli), kde stále dosahuje jen 56 kbps, ale ve směru uploadu (od uživatele do sítě). Zde je maximální dosažitelná rychlost zvýšena až na 48 kbps.

Zajímavá jsou i další zlepšení, která standard V.92 přináší. Jde například o funkci Quick Connect pro rychlejší připojování k síti providera (vše je založeno na tom, že modem si pamatuje svá předchozí optimální nastavení a při novém navazování spojení se je snaží použít znovu). Dalším zajímavým vylepšením je i doprovodný standard V.44 pro kompresi, která je optimalizována pro použití při práci s Internetem. Dokáže zkomprimovat některá data na WWW stránkách až v poměru 1:8.

Kde jsou hranice?

Telefonní modemy, které při připojení k digitálním ústřednám dosahují rychlosti 56 kbps, si lze představit jako určitý stupeň na cestě k maximálně efektivnímu využití možností telefonní sítě. Maximem, resp. stropem přes který není možné se dostat, je zde rychlost 64 kbps, daná tím jak je realizován digitální přenos mezi ústřednami (nebo je nutné aby další část hovoru již nebyla vedena skrz telefonní síť, jako je tomu při použití ADSL). Rozdíl mezi dosahovanými 56 kbps (resp. 33,6 kbps) a maximálními 64 kbps je nutné přičíst na vrub určité technologické nedokonalosti, vyplývající především z přetrvávající existence jedné konverze mezi analogovým a digitálním přenosem (na ústředně ke které je připojen volající). U sítí ISDN tato konverze odpadá a k uživateli se "dostává" plných 64 kbps.

Standard V.92 si proto zle představit jako další krok na cestě zdokonalování technologických možností. Je ovšem otázkou, zda se vyplatí na této cestě pokračovat dále a za cenu vysokých nákladů se stále pomaleji blížit k hranici 64 kbps - když se nabízí jiné možnosti které touto hranicí omezeny nejsou.

Na závěr ještě malý dovětek: neporušují modemy V.90 a V.92 zákony fyziky a teorie informací tím, že na účastnické přípojce (místní smyčce) dosahují více než limitních 33 kbps (viz minulý díl)? Samozřejmě neporušují - při připojení k digitální ústředně umělé omezení šířky přenosového pásma na 3,1 kHz je odstran