Стандарт V.42bis: сжатие данных для ускорения модемной связи

Достижение высоких скоростей через сжатие. Следующим шагом в эволюции модемной связи после коррекции ошибок стало использование технологий сжатия данных, позволяющих существенно повысить эффективную пропускную способность канала. Стандарт сжатия V.42bis был представлен в 1989 году в качестве первого официального протокола сжатия информации, разработанного специально для модемов. Его внедрение позволило преодолеть теоретические ограничения физической скорости передачи за счет устранения избыточности в данных. Этот стандарт стал логическим дополнением к протоколам коррекции ошибок, таким как V.42, формируя комплексное решение для повышения скорости и надежности связи.

Принцип работы сжатия V.42bis. Основной принцип действия модемов, использующих стандарт V.42bis, заключается в поиске и замене повторяющихся последовательностей символов в передаваемом потоке данных. Передающий модем динамически анализирует входящие данные, идентифицируя часто встречающиеся или стандартные группы символов, и заменяет их на специально сформированные, более короткие кодовые последовательности. Принимающий модем, используя идентичный словарь, производит операцию восстановления исходных данных из этих сжатых кодов. Весь процесс сжатия и декомпрессии происходит в реальном времени на аппаратном уровне модемов.

Алгоритмическая основа стандарта. В основе стандарта сжатия данных V.42bis лежит адаптированная версия известного алгоритма Лемпела-Зива (Lempel-Ziv), тот-же вариант LZSS. Этот алгоритм эффективно строит и постоянно обновляет словарь повторяющихся последовательностей непосредственно в процессе передачи данных. Ключевым преимуществом данной реализации является тот факт, что сжатие выполняется непосредственно модемом, и отпадает необходимость в предварительном сжатии данных на хост-компьютере. Это обеспечивает прозрачность работы для пользователя и совместимость с любым программным обеспечением.

Практическая эффективность и ограничения. Использование данного алгоритма Лемпела-Зива позволило увеличить эффективную скорость передачи данных для оборудования, поддерживающего стандарт V.32, вплоть до значения 34,8 Кбит/с. Однако итоговая эффективность сжатия напрямую зависит от характера передаваемых данных. Информация с высокой степенью избыточности, например, текстовые файлы, сжимается очень эффективно. В то же время, данные, не имеющие повторяющихся фрагментов, либо предварительно зашифрованные или уже сжатые файлы (как архивы ZIP или изображения JPEG), практически не поддаются дальнейшему сжатию.

Универсальность и наследие стандарта. Стандарт сжатия данных V.42bis получил широкое распространение и стал де-факто обязательным компонентом не только для модемов стандарта V.32, но и для практически всех последующих протоколов, включая V.34, V.90 и V.92. Его способность повышать пропускную способность без модификации физического канала связи сделала его одним из краеугольных камней в развитии dial-up-модемов. Таким образом, комбинация стандарта коррекции ошибок V.42 и стандарта сжатия V.42bis создала надежный и высокопроизводительный фундамент для модемной связи 1990-х годов.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Бигелоу С.Д., Карр Д.Д., Виндер С..

Источник: Энциклопедия телефонной электроники.

Данные публикации будут полезны студентам и специалистам в области телекоммуникаций и сетевых технологий, инженерам, изучающим принципы передачи данных, а также всем, кто интересуется историей и эволюцией модемной связи и базовыми сетевыми протоколами.