Протоколы физического уровня определяют в телекоммуникационных технологиях способ модуляции, направленность передачи (дуплекс, симплекс, полудуплекс), ориентированность на выделенный или коммутируемый канал. Возможно отражение в протоколах и некоторых других характеристик передачи, например способа исправления ошибок и/или сжатия информации.
Протокол V.21 используется в простых модемах на 300 бит/с, применена частотная модуляция с передачей по двухпроводной линии. Используются четыре частоты (от 980 до 1850 Гц) для представления 1 и 0 в прямом и обратном направлениях передачи.
Протокол V.22 характеризуется скоростью 1200 бит/с, используются частотное разделение каналов (для дуплекса) и двукратная фазовая модуляция (ФМ), т.е. ФМ с четырьмя значениями фазы. В V.27 с помощью трехкратной ФМ (с восемью значениями фазы) достигается скорость 4800 бит/с по дуплексным выделенным каналам.
Возможно применение квадратурно-амплитудной модуляции. В протоколе V.22bis используются несущие частоты 1200 и 2400 Гц, при скорости модуляции 600 бод скорость передачи данных составляет 2400 бит/с, так как каждый элемент сигнала отражает одно из 16 значений четырехбитовой комбинации (для каждого значения - своя амплитуда). В протоколе V.29 скорость составляет 9600 бит/с, используется четырехпроводный выделенный канал.
В модемах, соответствующих V.32, достигается скорость 9600 бит/с за счет фазовой модуляции и отфильтровывания эха собственного передатчика от принимаемых сигналов. Специальный процессор автоматически снижает скорость передачи при наличии шумов в линии. Используется помехоустойчивое кодирование.
В протоколе V.32bis при тех же несущих и бодовой скорости пропускная способность повышена до 14,4 кбит/с за счет комбинирования квадратурно-амплитудной и фазовой модуляций. Расширение V.32terbo этого протокола уже рассчитано на скорости 16,8 и 19,2 кбит/с.
Современные высокоскоростные модемы строятся в соответствии с протоколом V.34 или его предшественником V.FC. Здесь скорости составляют от 2,4 до 28,8 кбит/с с шагом 2,4 кбит/с. Протокол предусматривает адаптацию передачи под конкретную обстановку, изменяя несущую в пределах 1600...2000 Гц, а также автоматическое предварительное согласование способов модуляции в вызывающем и вызывном модемах. В протоколе V34.bis скорости могут достигать 33,6 кбит/с.
В последнее время стали выпускаться модемы на 56 кбит/с по технологии, названной х2. Однако отсутствуют стандарты на х2 и двукратного ускорения передачи еще получить не удалось.
Протокол V.42 относится к стандартам, устанавливающим способы защиты от ошибок, а V.42bis, кроме того, - способы сжатия данных. Наряду с протоколом V.42, для коррекции ошибок применяют протоколы MNP (Microcom Network Protocol).
В качестве примера организации передачи сообщений рассмотрим протокол V.42, являющийся вариантом протокола HDLC.
Установление соединения (вход в протокол) происходит в асинхронном байт-ориентированном режиме. Запрос на соединение осуществляется посылкой двухбайтовых сигналов ОDP. Для соединения необходимо согласие приемника в виде посылки ответа ADP. После этого образуется соединение, осуществляется переход в синхронный бит-ориентированный режим. В начале сообщения передаются управляющие, а затем информационные кадры.
Краткие сведения о некоторых протоколах (двухпроводных на основе RS-232C) подытожены ниже (указаны имя протокола, способ модуляции, скорость в килобитах в секунду и возможно другие особенности).
- V.21_ЧМ_0.3_ для "1" используются частоты 980 и 1650 Гц, для "0" - 1180 и 1850 Гц.
- V.22_ФМ_1,2_ частотное разделение прямого и обратного каналов, несущие частоты 1200 и 2400 Гц; четыре значения фазы.
- V.22bis_QAM дуплекс_2,4_ частотное разделение каналов; QAM четырех и 16-позиционная; модуляционная скорость 600 бод; основной протокол для среднескоростных модемов.
- V/29_ QAM _9,6_ QAM 16-позиционная, дуплекс при выделенных каналах (четырехпроводная) или полудуплекс при коммутируемых каналах (двухпроводная).
- V.32_QAM_9,6_ QAM 16-позиционная, выделенные или коммутируемые каналы.
- V.32bis_QAM_14,4_ QAM 128-позиционная.
- V.32ter_ QAM_19,2_ QAM, дуплекс, выделенные или коммутируемые каналы.
- V.34_ QAM_ 28,8_ QAM 256-позиционная, дуплекс.
Перечисленные протоколы предназначены для работы в телефонных аналоговых сетях с коммутацией каналов. Они опираются на двухпроводные линии связи и начиная с V.29 используют эхо-компенсацию. На выделенных телефонных линиях с интенсивным трафиком часто применяют четырехпроводные линии для дуплексной и двухпроводные для полудуплексной связи (протоколы V.23, V.26, V.27, V.29).
В высокоскоростных выделенных каналах можно использовать аналоговые протоколы V.35, V.36, V.37, рассчитанные соответственно на скорости 48, 72, 168 кбит/с.
