Модемы (название происходит от слияния двух слов – модулятор и демодулятор) - это устройства, которые позволяют организовать связь между компьютерами, находящихся на удалении друг от друга. Если компьютеры находятся рядом, то можно организовать связь между ними, используя последовательный, параллельный порт, USB , Blutooht . Однако такая связь возможна только на близких расстояниях, определенных возможностями порта. При больших расстояниях сигнал ослабевает и требуются специальные устройства, которые могут преобразовать сигнал в вид, позволяющий передавать сигнал на большие расстояния. Для этого служит устройство, которое называется «модем» – от слова МОдулятор-ДЕМодулятор. Модулятор позволяет преобразовать цифровой сигнал в аналоговый, а демодулятор - сделать обратное преобразования, то есть перевести из аналогового в цифровую форму (в более точном смысле модуляция – это изменение характеристик несущего сигнала (как правило, низкочастотные периодические колебания) управляющим высокочастотным сигналом, который позволяет передавать необходимую информацию). Демодуляция – это выделение информационного сигнала из совокупности несущегои информационного сигналов) . Практически на тех же принципах работает факс, поэтому модемы, которые выпускаются с возможностями факсимильной передачи, называются факс-модемом. Модемы могут быть внутренними (вставляемые в слоты расширения), внешними (подключаемые к портам COM, LPT, USB или сетевым кабелем к разъему RJ-45 сетевой карты компьютера, обычно имеют внешний блок питания), встроенными как у ноутбука или в виде карточки для подключения к разъему PCMCIA для переносных компьютеров (последний еще называется картой расширения PC Card и практически устарел. В настоящее время используется стандарт ExpressCard с подключением к шинам USB и PCI Express ). В последнее время получили широкое распространение беспроводные модемы (называемые модуль или шлюз), использующие линии связи сотовых операторов (наибольшую известность получили USB – модемы) . Принципы работы всех устройств одинаковы.
Модемы могут быть аналоговыми и цифровыми . Первыми стали использоваться аналоговые модемы (dial -up ). Из-за того, что скорость передачи данных по этим модемам была не велика (до 56 Кбит/сек), стали переходить на цифровые виды (с частотой работы от 4 КГц до 2 Мгц и соответственно скоростью до нескольких мегабит/сек). Кроме того, при передаче данных по аналоговому модему нельзя вести разговор.
Большинство пользователей для передачи данных использовало телефонную сеть. Для того чтобы можно было использовать цифровой вид передачи, необходимо, чтобы и посылающий и получающий имели бы цифровую АТС. Кроме того, на телефонной линии не должно быть спаренных телефоном и охранной сигнализации. До сих пор некоторые пользователи пользуются аналоговыми модемами.
Основные характеристики модемов :
- внутренний или внешний . Внутренний модем - это карта, которая вставляется в разъем на материнской плате. Такой модем вставляется как обычная карта, однако нужно подключить провода, как это указано ниже. Внутренний модем, как правило, дешевле внешнего. Но он не требует места на столе, не занимает последовательный порт компьютера.
Внешние модемы (новые) подключаются к разъему USB , PCMCIA или ExpressCard и не требуют дополнительного питания, так как получают его из разъема.
Внешний модем (старые) подключается к последовательному порту и находится в отдельном корпусе. Данный вид требует подключения к электрической сети через трансформатор. К его достоинствам нужно отнести то, что он не занимает слот расширения, позволяет легко перенести его от одного компьютера к другому.
Поддерживаемый стандарт и скорость передачи ;
Размер оперативной памяти или флэш-памяти.
Дополнительные возможности модемов : оцифровка голоса и перевод его в аналоговый сигнал для разговора при передаче данных; факс; автоматическое определение номера звонившего; автоответчик; электронный секретарь и прочие возможности, которые имеют телефонные аппараты.
Как правило, современный модем имеет следующие возможности телефона , которые мы и приведем. Это: переговоры с несколькими абонентами; временное отключение микрофона; включение внешних громкоговорителей; память для номеров абонентов; повторный вызов абонента; автодозвон; автоматическое определение номера; запоминание звонивших номеров и времени звонка; определение второго звонка во время разговора; защита от нежелательных звонков; запись получаемых сообщений; автоответчик; дистанционное управление; на панели телефона могут быть кнопки с функциями: автоповтор, прослушивание оставленных сообщений, отключение телефона, выключение внешних динамиков и пр.; на панели телефона могут быть индикаторы, определяющие режим работы, снятие трубки и пр.; может быть дисплей с данными о входящих и исходящих звонках, времени разговора и пр.; голосовой набор, пользователь голосом называет фамилию абонента, а модем соединяет с его номером; быстрый набор, набор номера при помощи одной или двух клавиш; автосекретарь, ответ на поступившие звонки при разговоре с другим абонентом; сбор статистики о количестве поступивших звонков, их номерах, времени разговора в течение дня и пр.; другие функции, например, дозвон по определенному номеру в определенное время дня, будильник и пр.
При зависании модема можно восстановить его работоспособность сбросом питания (внешний вынуть и снова вставить), при этом выключать компьютер не требуется. Кроме того, он имеет индикацию, по которой можно определить состояние модема.
В настоящее время используется несколько форматов: ADSL, HDSL, IDSL, ISDN, HPNA, SHDSL, SDSL, VDSL, WiMAX и беспроводные модемы с использованием беспроводной связи (Wi -Fi ).Они часто называются как хDSL (Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия).
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия) появилась в 1987 году и является один из самых первых и самый распространенный цифровой формат передачи данных. Позволяет отправлять данные от пользователя в сеть со скоростью от 16 до 640 кбит/сек (по стандартам 0.5, 0.8, 1.2, 1.3, 3.5 Мбит/сек, а получать данные со скоростью 1.5, 0.8, 5, 8, 12, 25 Мбит/сек). Так как обычно пользователь получает данные, а не посылает, то данное разделение скоростей не ощущается пользователем, кроме случаев видеосвязи. Поэтому со временем стали появляются другие виды форматов с использованием коаксиального кабеля (кабельное телевидение, скорость до 100 Мбит/сек) и разъема Ethernet (локальная сеть со скоростью до 1 Гигабита/сек). В ряде европейских стран стандарт ADSL стал стандартом, по которому каждый житель получал доступ в интернет.
Обычная телефонная линия использует для пропускания частоты от 0.3 до 3.4 КГц, у ADSL модема нижняя частота для исходящего потока составляет 26 кГц, а верхняя 138 КГц, а для входящего потока от 138 кГц до 1.1 Мгц. Таким образом, можно разговаривать по телефону и передавать и получать данные одновременно.
Тем не менее, первые модемы не позволяли достаточно комфортно разговаривать по телефону, так как высокочастотная часть модема вносила посторонние шумы в телефонный разговор (и наоборот разговор вносил искажения в передачу данных). Чтобы этого избежать стали применять частотный фильтр (Splitter -частотный разделитель), который пропускал к телефону только низкие частоты.
HDSL (H igh D ata rate digital S ubscriber L ine высокоскоростная цифровая абонентская линия) разработана в конце 80х годов. Она использует не одну, а две пары проводов и имеет скорость либо 1.5 Мбит/сек (американский стандарт) либо 2.0 Мбит/сек (европейский стандарт) и позволяет передавать сигнал до 4 километров, а в некоторых случаях до 7 километров. Используется в основном для организаций.
IDSL (ISDN Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия IDSN) позволяет передавать данные со скоростью 144 Кбит/сек.
ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интеграцией обслуживания) появилась в 1981 году и имеет скорость передачи данных в 64 Кбит/сек.
HPNA (Home Phoneline Networking Alliance – название объединённой ассоциации некоммерческих промышленых компаний) работает либо со стандартным телефонным, либо коаксильным кабелем. Последний стандарт (3.1) позволяет передавать данные со скоростью до 320 Мбит/сек., по стандарту 2.0 – 10 Мбит/сек.
SHDSL (Symmetric High-speed DSL – симметрическая высокоскоростная DSL ) позволяет передавать данные по одной паре проводов со скоростью от 192 Кбит/сек до 2.3 Мбит/сек, а по двум парам в два раза больше на рсстояние до 6 км.
SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line - симметричная цифровая абонентская линия) использует одну пару кабелей со скоростями от 128 до 2048 КБит/сек. Действует на расстояние от 3 до 6 км.
VDSL (Very-high data rate Digital Subscriber Line - сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) имеет высокую скорость передачи данных от 13 до 56 Мбит/сек от сети к пользователю и 11 Мбит/сек в обратном направлении на рсстояние до 1.2-1.4 км.
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access ) представляет собой беспроводную связь в диапазоне волн от 3.5 до 5 ГГц по стандарту 802.16-2004 (или фиксированный WiMAX ) и 2.3-2.5, 2.5-2.7, 3.4-3.8 ГГц по стандарту 802.16-2005 (или мобильный WiMAX ). Имеет много сходных параметров с Wi -Fi , но отличается тем, что может передавать сигнал на большое расстояние и, кроме того, несколько дороже.
Bluetooth (перевод - синий зуб) разработана в 1998 году и используется для беспроводной связи с компьютером в свободном от лицензирования диапазоне 2.4 - 2.4835 ГГц. Он не имеет разъема и располагается внутри компьютера (устройства), используется для передачи данных при помощи радиоволн между различного вида компьютеров, сотовыми телефонами, принтерами, фотоаппаратами, клавиатурой, мышью, джойстики, наушники, МФУ, сканерами и прочими. Сущность метода состоит в том, что в определенном диапазоне псевдослучайно меняется частота скачкообразно 1600 раз в секунду. Такое изменение частоты происходит одновременно для приемника и передатчика, которые работают синхронно по такой схеме. Устройства могут находиться друг от друга на расстоянии до 200 метров в зависимости от препятствий между ними (стенами, мебелью и пр.).
Устройство приема-передачи находится внутри компьютера и не видно. Если в компьютере нет такого устройства, то можно подключить внешнее устройство через разъем USB, которое позволяет работать с этим видом передачи данных.
Имеются стандарты: 1.0 (1998 год), 2.0 EDR (2004) со скоростью передачи данных 3 Мбит/сек, на практике около 2 Мбит/сек, 2.1 (2007 год) с использование энергосберегающей технологии, упрощенное установление связи между устройствами, также стала более защищенной, 2.1 EDR стало требоваться еще меньше электроэнергии, еще больше упростилось соединение устройств и повысилась надежность, 3.0 HS (2009) со скоростью передачи до 24 Мбит/сек. 4.0 стал использоваться в iPhone в 2011 году, позволяет передавать данные со скоростью в 1 Мбит/сек. порциями от 8 до 27 байт.
Существуют профили для этого стандарта, которые представляют собой набор функций. Для того, чтобы устройства могли работать по конкретному профилю, нужно чтобы оба устройства поддерживали этот профиль. Например, A2DP (двухканальная передача стерео аудиоданных), AVRCP (передача стандартных функций телевизоров),BIP (пересылка изображений), BPP (пересылка текста, электронных писем на принтер) и так далее
Wi-Fi используется для создания беспроводной сети. Разработан в 1991 году NCRCorporation и AT@T, сопровождается альянсом компаний Wi-Fi Aliance и соответствует стандарту IEEE 802.11. Используется для подключения к сети (локальной и интернет) компьютеров и сотовых телефонов.
Устройство приема-передачи находится внутри компьютера и не видны. Если в компьютере нет такого устройства, то можно подключить внешнее устройство через разъем USB, которое позволяет работать с этим видом передачи данных.
Имеются следующие стандарты: 802.11а использует частоты в 5 Ггц, обеспечивая скорость (в теории) до 54 Мбит/сек.; 802.11b использует частоты в 2.4 Ггц, обеспечивая скорость (в теории) до 11 Мбит/сек. (практически не используется); 802.11g использует частоты в 2.4 Ггц, обеспечивая скорость до 54 Мбит/сек. (наиболее распространенный);802.11n использует частоты в 2.4 и в5 Ггц, обеспечивая скорость от 150 до 600 Мбит/сек. (недавно разработанный, начинает набирать силу). В данном стандарте увеличена дальность передачи данных, на связь меньше действуют преграды. Данный стандарт использует технологию MIMO (Multiple Input Multiple Output – множественный ввод, множественный вывод), которая позволяет использовать отраженные волны от стен. Если устройство имеет одну антенну, то может работать со скоростью 150 Мбит/сек, две антенны – 300 Мбит/сек, три – 450 – Мбит/сек, четыре (еще не выпускаются) – 600 Мбит/сек. Однако заявленная скорость передачи данных отличается от реальной. Так вместо 300 Мбит/сек получается около 100 -130Мбит/сек (так как половина передаваемой информации – служебные символы), что также достаточно для работы. А при наличии стен, скорость еще падает, например, для трех стен снизится до 50 Мбит/сек.
Так как некоторые бытовые приборы работают на частоте 2.4 Ггц (например, микроволновая печь), они могут создавать помех. Поэтому желательно иметь устройство, которое работает на двух частотах: на 2.4 и 5 Ггц.
Существуют также кабельный модемы для подключения к кабельному телевизионному каналу.
Обычно цифровые модемы могут содержать элементы, которые используются как шлюз между локальной сетью и интернетом: маршрутизатор, межсетевой экран и прочее.
Возможно наличие следующих индикаторов :
AA (Autо Answer - автоответ) - режим автоответа, обеспечивающий ответ на запрос абонента в автоматическом режиме;
CD (Carrier Detect – определение несущей или DCD) - горит при сеансе связи;
CTS или CS (Clear To Send) - готовность модема к приему данных от компьютера. Гаснет во время получения данных;
DATA – горит при передаче данных;
DC (Data Compression) – сжатие данных;
FAX – при работе модема как факса;
HS (High Speed – высокая скорость) – загорается при работе модема с максимальной скоростью;
EC (Error Control или ARQ) - режим коррекции ошибок;
MR (Modem Ready – готовность модема или DSR ) - показывает, что модем подключен к сети питания и готов к работе;
OH (Off Hook – снятая трубка) - светится при повешенной трубке;
ON (PWR) - индикатор питания;
PWR (PoWeR) – включение питания;
RD (Recieve Data – получение данных или RX или RXD ) - показывает, что происходит посылка данных в компьютер;
SD (Send Data – посылка данных или SX или TXT ) - показывает, что происходит прием данных из компьютера;
TEL – горит, когда снята трубка на параллельно подключенном телефонном аппарате;
RT S (Request To Send) - готовность модема к приему данных от компьютера. Горит при ожидании данных от компьютера, гаснет во время передачи данных;
TD (Transmit Data или TXD ) – горит или мигает при пересылки данных от компьютера к модему. Может гореть при передаче данных по максимальной скорости передачи;
TST (TeST) - мигает при тестировании;
TR (Terminal Ready – готовность устройства или DTR ) - загорается при получении управляющего сигнала;
USB – горит, когда модем подключен к компьютеру через шину USB .
На корпусе модема может быть также регулятор громкости звука.
На задней панели внешнего модема могут быть разъемы со значками:
AC IN – подключение адаптера электропитания;
LINE – подключение к телефонной линии;
ON / OFF – включение/выключение модема;
PHONE – подключение телефонного аппарата;
RS -232 – разъем для подключения к последовательному порту компьютера;
USB – разъем для подключения к шине USB .
Передача данных. Телефонные линии приспособлены к аналоговым сигналам. В силу того, что речь человека имеет диапазон от 30 гц до 10 Кгц (музыка имеет больший диапазон), то для экономии телефонная линия пропускает сигнал от 100 гц до 3 Кгц. Именно это ограничение связывает возможности для передачи данных на больших скоростях. Компьютеры могут быть соединены не только через телефонную линию, но и с использованием радиоволн и инфракрасного излучения. В этом случае провода не нужны.
В конечном итоге данные, посланные в параллельном канале, в последовательном порту преобразуются в последовательную передачу со старт-стоповыми битами, передаются в модем, где они моделируются, то есть, накладывается на несущую частоту передаваемого по линии сигнала, затем посылаются на другой модем. Далее они преобразуются в цифровую форму, посылаются в последовательный порт, где преобразуются в параллельный вид, после чего посылаются процессору для обработки.
Цифровые данные посылаются побитно, причем посылка может быть двух видов: синхронная и асинхронная. При синхронной передаче пакет данных состоит из заголовка, куда входит адрес места назначения, самих данных и контрольной суммы. При асинхронной передаче передаются стартовый бит, 8 бит данных, возможно, бит проверки на четность, и стоповый бит, свидетельствующий о конце передачи. Такой вид используется в последовательном канале.
Кроме того, при передаче данных может быть использовано три режима: дуплексный, при котором данные передаются в обоих направлениях одновременно, полудуплексный, при котором данные могут передаваться в обоих направления, но в каждый момент времени в одном направлении, и симплексный – передача данных только в одном направлении.
Передача данных от модема к модему и от модема к компьютеру имеет разную скорость, поэтому, чтобы данные не потерялись, модем имеет буфер, где полученные данные хранятся.
Некоторые модемы сжимают данные перед отправкой, при получении другой модем расшифровывает эти данные. Существуют файлы, которые уже были сжаты, поэтому этот способ может не дать преимуществ при передаче. Чтобы избежать потери данные, скорость передачи данных от модема к компьютеру должна быть в несколько раз выше, чем между модемами, что на практике и реализовано.
При передаче данных часто используется единица бод , которую порой путают с бит/сек. На самом деле это разные величины. 1 бод - это один символ, посылаемый в единицу времени, причем это могут быть не только данные, но и управляющие сигналы. Символ может представлять собой несколько бит. Если сигнал состоит из двух видов: 0 и 1, то символ обозначает 1 бит, если 512, то 9 бит (2 9 =512). При передаче данных с небольшой скоростью 1 бод примерно равен 1 бит/сек. При большой скорости модем посылает данные уже на нескольких частотах, поэтому в каждый момент времени передается не один, а несколько бит, то есть скорость, измеряемая в бит/сек, а не бод/сек, будет в несколько раз выше, чем скорость в бодах. Часто указываемая скорость в бодах подразумевает скорость в битах/сек.
При передаче через модем можно приблизительно определить, сколько времени требуется для передачи, деля скорость передачи на 10, например, если передача происходит со скоростью 28 800 бит/сек, то за секунду будет передано примерно 2 880 байт или символов (28 800/10=2 800).
Модем подключается к последовательному порту компьютера и работает с последовательными данными. Обычно модем используется для работы в Интернет, однако может служить и для связи между двумя произвольными компьютерами непосредственно. Модемы используются также как факс, для передачи факсимильных сообщений. Они могут иметь встроенный адаптер для создания речевых сообщений в режиме автоответчика.
При соединении модем посылает сигналы, которые также выводятся на динамики и их можно услышать в виде продолжающегося меняющегося звука в течение нескольких секунд. Принимающий модем определяет тот стандарт, по которому он сможет работать, а также производит настройки тактовой частоты, то есть выполняет моделирование по фазе. После этого динамик отключается, но сигналы продолжают поступать, в частности, их можно прослушать через параллельный телефон.
Модемы бывают двух типов: внутренние и внешние. Внутренние выполнены в виде карт расширения и вставляются в разъем материнской платы, внешние имеют свой корпус и при помощи кабеля подключены к последовательному порту. Последние виды модемов могут подключаться через шину USB (и иногда получают электропитание от компьютера), благодаря чему используются во время работы компьютера, освобождают разъем и имеют другие преимущества. При подключении модема к последовательному порту для высокоскоростных моделей нужно, чтобы порт тоже был быстродействующим. Так, для модемов со скоростью 56 Кбит/сек требуется скорость в последовательном порту в 115 Кбит/сек. Более высокая скорость порта нужна потому, что посылаются также управляющие сигналы между компьютером и модемом, которые не передаются по телефонной линии. В случае, когда порт не поддерживает высоких скоростей, данные могут теряться. Внешние устройства можно отключить, выключив блок питания, а внутренний – лишь при выключении компьютера, что неудобно при зависании модема.
Модемы можно разделить на две категории: первый вид (Class2) имеет внутренний процессор, который обрабатывает данные, во втором данные обрабатываются центральным процессором (Class1), они также называются Windows модемами , несколько дешевле первого типа. Такой модем, если процессор старый, может сильно замедлять работу компьютера, но если пользователь довольно редко выходит в Интернет и посылает лишь время от времени небольшое количество сообщений электронной почты, то это допустимо. Вполне целесообразно его применение и в том случае, если на компьютере стоит мощный процессор.
Часто модем характеризуется протоколом , с которым он работает. Существуют протоколы модуляции сигнала, протоколы коррекции ошибок, сжатия данных и работы с факсимильной связью (факс) . Модем имеет несколько протоколов по каждому из этих видов. К протоколам коррекции ошибок относятся V.42, MNP2-4, MNP10, сжатия данных – V42bis, MNP5.
Одной из основных характеристик модема является скорость передачи данных, причем указываемая максимальная скорость может составлять для современных устройств 33,6 или 56 Кбит/сек. Если указывается скорость 33,6 Кбит/сек, то используется вся полоса и данные передаются в обоих направлениях со скоростью 33,6 Кбит/сек. в случае, если линия это позволяет. Если линия этого не позволяет, то происходит переход на более низкую скорость. Скорость 56 Кбит/сек. обеспечивает получение данных с большей скоростью, чем при их отправлении, так как частот на прием здесь больше, чем для передачи, однако передача от модема осуществляется с меньшей скоростью.
Кроме того, нужно, чтобы оба модема имели одинаковые характеристики, иначе передача данных не достигнет максимальной скорости. Для этого перед покупкой модема у провайдера нужно уточнить тип модема, с которым он лучше работает. Ниже приведена таблица соответствия между некоторыми протоколами и скоростью передачи по нему.
Приставка bis означает, что стандарт был пересмотрен. Начиная со скорости 14 400, все протоколы дуплексные, то есть передают сообщения в обе стороны одновременно. С символа V могут начинаться названия не только стандартов, определяющих протокол передачи данных, но и другие виды протоколов, например, V.24 содержит список определенных сигналов между двумя модемами, V.25bis - командный язык для управления модема, и т.д., существуют и другие названия, например, MNP, бывают начинающиеся с символа V, но далее находятся не цифры, а символы, например, V.FC.
Действуют следующие протоколы MNP: MNP1 и MNP2 - устарели и в настоящее время не используются; MNP3 – обеспечивает синхронную передачу; MNP4 - передает данные в синхронном режиме пакетами от 32 до 256 байт данных, при этом размер пакета зависит от качества телефонной линии. Для менее качественной линии используется меньший по размеру пакет, для более – больший; MNP5 - обеспечивает синхронный режим, при этом используется сжатие данных, имеет два алгоритма сжатия повторяющихся сообщений; MNP6 - обеспечивает синхронный режим, также использует сжатие данных; MNP7, MNP8, MNP9 - обеспечивает синхронный режим, при этом использует более совершенные методы сжатия; MNP10 - используется при некачественной линии для передачи данных. В момент начала работы устанавливает самую низкую скорость, а если линия способна работать с повышенной передачей, то скорость возрастает.
Существуют также следующие протоколы:
Xmodem - протокол выпущен в 1977 году. Передающий модем посылает особый сигнал NAK, затем, после приема, принимающий модем выдает сигнал NAK до тех пор, пока не получит пакет данных, который состоит из символа начала данных (SOH), номера блока, данных размером 128 байт и контрольной суммы (CS). При получении данных и их проверке на правильность по контрольной сумме посылается сигнал о том, что данные приняты (ACK), а если приняты неправильно, то посылается сигнал (NAK). Если имеется несколько неудачных передач данных, сеанс связи прекращается. По окончании передачи посылается символ EOT, сообщающий об окончании сеанса.
Существуют модификации этого протокола, например, в Xmodem CRC контрольная сумма увеличена до 16 байт, что повышает надежность передачи, Xmodem 1k – размер блока данных увеличен до 1 килобайта, Xmodem G - передает данные, причем контрольная сумма находится в конце не блока данных, а файла.
Ymodem - основан на протоколе Xmodem, с величиной передаваемых данных 1 килобайт, передает имя файла и его атрибуты. Кроме того, в первом блоке содержится информация о том, имеются ли следующие файлы для передачи.
Kermit - использует пакеты данных до 94 байт, в основном применяется в Unix системах.
Zmodem - передает данные размером от 64 до 1024 байт с их сжатием. При сбое посылает данные с того момента, когда был сбой.
Bimodem – дальнейшее развитие протокола Zmodem с возможностью посылать данные в двух направлениях одновременно.
Иногда могут потребоваться команды модема , например, для его тестирования. Ниже приведен список некоторых команд модема (отметим, что модификации модемов могут иметь разный набор команд):
ATA - готовность модема к работе;
ATADPномер – пульсовой набор номера телефона;
ATADTномер – тоновый набор номера телефона;
ATW – ожидание несущей;
ATMx – работа громкоговорителя, где 0-выключен, 1-включен;
ATLx – громкость громкоговорителя от 0 до 7;
ATQx – сообщения модема о выполнении команд: 0-включен, 1-выключен;
ATHx – 0-отключение модема от линии, 1-подключение;
ATZ – восстановление первоначального режима работы;
AT&W – запись текущих параметров модема в память;
ATSx=значение – определение характеристик модема;
+++ - переключение модема в режим команд;
A\ – повторение последней команды.
При передаче данных по модему используются специальные протоколы для сжатия данных, для их более быстрой передачи и методы корректировки ошибок. Такие стандарты обозначаются MNP (Microcom Networking Protocol – сетевой протокол Microcom), а также некоторые из стандартов, начинающиеся с буквы V (V.41, V42 и V42bis).
Для передачи данных используется специальный протокол, то есть правило, по которому данные передаются и принимаются. Для нормальной работы нужно, чтобы оба модема (посылающий и принимающий) могли работать с этими протоколами. При методах исправления данных помимо них посылается специальная комбинация CRC, которая служит для определения ошибок. При приеме данные проверяются, то есть производятся вычисления и сравнение блоков CRC (вычисленного и проверочного) и в случае нормальной работы посылается сигнал о том, что данные приняты правильно.
Замечания. Код страны в компьютере совпадает с префиксом международного телефона. Телефонный номер состоит из следующих цифр: Код страны (10 для России), + код региона (495 или 499 для Москвы) + номер АТС (3 цифры) + номер телефона внутри АТС(4 цифры)
Если модемом экспериментировали и он не работает, то чтобы сбросить значения параметров, можно перезагрузить компьютер, при этом выключив и включив модем, или ввести команду АТ&F, а для определения параметров модема ввести АТ&V.
Передача текстовой информации по телефонным каналам называется дейтефонной связью .
Модемы содержат в себе: адаптер порта ввода-вывода для работы с телефонной линией; адаптер порта ввода-вывода для работы с компьютером; процессор, производящий модуляцию/демодуляцию сигнала и обеспечивающий протокол связи; память, где хранится программа управления микросхемами, поддерживаются параметры модема, и оперативная память; контроллер, управляющий сообщениями с компьютером и компонентами модема.
Модем может иметь часть из этих компонентов, причем недостающую часть будет моделировать центральный процессор, например, контроллер. Такие модемы называют программными.
Самой главной характеристикой является скорость передачи данных. Совсем недавно стандартом была скорость 14,4 Кбит/сек (конечно, были и меньшие скорости), затем появились устройства, позволяющие передавать информацию со скоростью 28,8 и 33,6 Кб/сек. Сейчас максимальная скорость передачи достигла 128 Кб/сек и обеспечила максимальную возможность передачи по телефонной сети.
Разумеется, устройства, которые работают со скоростью 33,6 Кб, могут также работать и при более медленных скоростях, а именно 28,8 и 14,4 Кб/сек., но не наоборот. Так, если на одном конце будет находиться модем, обеспечивающий скорость передачи 28,8 Кб/сек, а на другой - 14,4, то передача будет происходить со скоростью 14,4 Кб/сек.
Установка модема. Установка модема, как правило, не составляет больших проблем, так как после установки операционная система сама его находит и устанавливает стандартный драйвер. Если к модему придается драйвер, то желательно его установить, так как по сравнению со стандартным драйвером, он дает дополнительные возможности.
Для установки нужно выполнить следующую последовательность действий:
Выключите компьютер (если подключается внутренний модем или внешний к последовательному порту);
Если это внутренний модем, установите его как плату расширения. При этом держите плату за края, не касаясь проводников и микросхем на платах. Если же это внешний модем, то подключите к последовательному порту или порту USB . Если число штырей в разъеме последовательного порта не совпадает, потребуется переходник, так как один из портов может быть уже занят;
Если в модеме имеется один выход для телефона, то нужно подключить провод одним концом к модему, другим концом - к телефонной розетке. В этом случае можно воспользоваться специальным видом розетки, которая имеет два выхода: один для телефона, другой для модема. Вид такой розетки показан на рисунке справа, в ней имеется два таких вида разъема.
Один совпадает со стандартом, действующим в нашей стране, а второй – с принятым на Западе, он имеется во многих продаваемых модемах.
Можно воспользоваться специальным раздвоителем, который имеет на одном конце один разъем, на другом - два. Один разъем устанавливается в телефонный аппарат, к двум другим подключается провод к телефонной розетке и провод к модему.
Если на модеме находится два телефонных разъема, то в один нужно подключить провод от телефонной розетки (надпись около разъема line), другой - к телефонному аппарату (надпись phone). Если надписи нет, то посмотрите на заднюю стенку модема, где может быть схема контактов, или обратитесь к документации. Если подключение произведено неправильно, то модем работать не будет. В этом случае поменяйте контакты. Внешний модем нужно также подключить к сети через блок питания. Для установки внутреннего модема воспользуйтесь описанием установки плат в системный блок;
После установки включите компьютер и установите программное обеспечение, поставляемое вместе с модемом.
В ноутбуках имеется один выход для подключения к телефонной линии. Во время работы с модемом лучше не пользоваться параллельным телефоном либо подключить его через соответствующее гнездо на модеме, иначе могут возникнуть наводки от телефонной линии, появляться шумы.
В системе Windows, после установки модема, на экране появится сообщение о том, что система обнаружила новое устройство, после чего система сама попытается определить его характеристики. Следуйте инструкциям, прилагаемым к вашему модему. Необходимо сделать правильную установку, чтобы не было конфликтов из-за пользования системными ресурсами.
Установка модема производится так же, как и других устройств. Если модем поддерживает стандарт Plug & Play, то при включении компьютера на экране появится «мастер» установок, который при помощи вопросов и ответов поможет установить модем. Если модем не поддерживает стандарт Plug & Play (для очень старых моделей), то нужно воспользоваться режимом: Пуск →Настройки →Панель управления →Модемы(2) →Свойства (модемы) →добавить → (не определять тип модема) Далее . Если имеется диск к модему, то нужно воспользоваться режимом «Установить с Диска» или, при его отсутствии, выбрать фирму-изготовителя (если неизвестно, то «Standard modem types») и Модель →Далее →выбрав подходящую модель, нажать Далее → (выбрать необходимый порт) Далее .
Одним из важнейших параметров, который нужно установить, является тип набора, который должен быть импульсным, так как у нас в стране другой тип не используется. Для его установки нужно в окне Свойства: Модемы: Общие нажать «Параметры установки связи», где выбрать импульсный набор.
Чтобы проверить , правильно ли произведена установка, воспользуйтесь режимом: Пуск →Настройка →Панель управления →Система(2) →Устройства , где имеется список устройств. Если около названия «Модем» находится знак плюс, то нужно щелкнуть по этому значку, чтобы раскрыть список модемов. После чего следует убедиться, что около установленного устройства нет вопросительного и восклицательного знаков.
Параметры модемов можно посмотреть и изменить посредством: Пуск →Настройка →Панель управления →Модемы →Свойства →Общие , где изменяется порт, громкость динамика, указывается максимальная скорость. При этом максимальная скорость подразумевается между модемом и компьютером, а не между модемами. Обычно устанавливают максимальную скорость, а в случае плохой связи ее уменьшают.
В общем каналы связи делятся на :
Аналоговые (например, телефон), по которым информация передается в виде непрерывного сигнала;
Цифровые, передача цифровых (дискретных или импульсных) сигналов
или
Симплексные,
Полудуплексные,
Дуплексные
или
Коммутируемые, создаваемые на время передачи информации, далее отключаются;
Некоммутируемые (выделенные), выделенные на длительный срок
или
Низкоскоростные (телеграфные) со скоростью 50-200 байт/сек.;
Среднескоростные (телефонные) со скоростью 300- 56 000 байт/сек.;
Высокоскоростные, свыше 56 000 бит/сек.
Для передачи данных с высокой скоростью используется провод витая пара (свитые между собой), коаксильный кабель (как в телевизионной антенне), оптоволоконный (из стеклянных волокон) и радиоканал (через радиоволны).
Радиоволны могут быть сверхдлинные (3-30 Кгц), длинные (30-300 Кгц), средние (300-3000кгц), короткие (3-30Мгц), ультракороткие (30Мгц-3Ггц), субмиллиметровые (300-6000Ггц).
При передаче данных используется несколько видов модуляции: частотная (V21), фазовая (V22), амплитудная и квадратурная амплитудная модуляция, при которой изменяется фаза и амплитуда, более помехоустойчивая, чем предыдущие, поэтому она используется в стандарте V22.bis и выше.
Протокол также содержит возможность разбиения сообщений на блоки, восстановления связи, исправления ошибок и т.д. К ним относятся Хmodem, Ymodem, Zmodem, Kermit и др. Наиболее распространенным является Zmodem.
Сетевые карты служат для подключения компьютера к сети компьютеров и являются посредником между компьютером и сетью для передачи данных. Сетевая карта имеет свой процессор и память. Основными характеристиками сетевой карты является шина, к которой она подключается, размер памяти, разрядность карты (8, 16, 32 разряда), виды разъема для тонкого и толстого кабеля. Сетевые карты требуют установки линии прерывания (часто это 3 или 5), канала DMA, адреса памяти (С800).
Кабель для сети может быть нескольких видов:
Витая пара . Состоит из нескольких перекрученных между собой медных проводников в одном кабеле, которые могут быть неэкранированными (UTP) или экранированными (STR).
Коаксильный кабель состоит из центрального и экранирующего проводов, между которыми находится изоляция. Существует две разновидности этого кабеля: тонкий (толщиной 0,2 дюйма) и толстый (толщиной 0.4 дюйма).
Оптоволоконный кабель состоит из двух проводов, состоящих из световолоконных волокон. Имеет большую пропускную способность, однако весьма дорог, поэтому используется редко.
При использовании кабеля обращают внимание на волновое сопротивление, часто 50 ом. При прокладке нужно иметь кабели одной марки, желательно одного производителя. После прокладки тонкого кабеля устанавливаются коннекторы, например, российского производства (СР50) или обжимные BNC коннекторы. На концах устанавливают заглушку и одна из них должна быть обязательно заземлена.
Прокладка толстого кабеля происходит через трансиверы, причем используется один трансивер к одному компьютеру, а на концах кабелей, следующих к компьютеру, должны быть 15-контактные DIX разъемы (или AUI). На конце кабелей установлены: N-терминаторы, один из которых заземляют. Чтобы увеличить длину локальной сети (для тонкого кабеля она не может быть более 185 метров), используют репитеры (Repeater - повторитель).
Кабель витой пары используют вместе с концентратором или хабом (Hub), от которого к каждому компьютеру проложен кабель длиной не более 100 метров. На концах находится разъем RJ-45, который внешне похож на телефонный разъем, но имеет 8 контактов (а не 4). Концентраторы могут иметь разное число портов, например, 8, 12, 16, соответствующих максимальному числу подключенных компьютеров.
При работе модема как факса , он работает по своим стандартам. При отправке факсов со скоростью 14,4 Кбит/сек используется стандарт V.17 (14 400), V27 ter (4 800), V29 (9 600) и Т.30 для самого протокола. При передаче изображения листа могут использоваться следующие режимы с разрешающей способностью для факс-передачи: стандартная (Standard) – 100х200 dpi; качественная (Fine) – 200х200 dpi; высококачественная (Superhigh) – 400х200dpi; фоторежим (Photo) передает 64 градации серого цвета.
Современный модем поддерживает большинство стандартов, во всяком случае, те из них, которые работают при меньшей, чем максимальная скорость данного модема.
Кроме обычных модемов, могут быть весьма специфические модемы, например, кабельные, когда сигнал передается через телевизионный кабель . При этом кабель подключается к специальной розетке, на которой имеется разъем для телевизора и для последовательного канала компьютера. Работа по кабельным сетям позволяет передавать данные с большой скоростью. Однако со временем, когда число пользователей возрастет, пропускная способность для каждого пользователя может оказаться низкой. А сейчас, пока пользователей немного, они дают небольшому числу пользователей большие преимущества работы в Интернет.
Могут быть использованы спутниковые устройства , при этом пользователи через телефон передают сообщение провайдеру, какие страницы он хочет получить, и получает их через спутник.
В настоящее время все больше для передачи информации используется мобильная связь . В таком случае подключение модема производится к мобильному телефону через специальный кабель.
У нас в стране наибольшее распространение при передачи данных – голосовая и цифровая, имеется стандарт GSM - Global System for Mobile Communication, что может быть переведено как «глобальная система для мобильных коммуникаций». Суть такого стандарта заключается в том, вся передаваемая информация разбивается на так называемые кадры, подразделяемые на восемь интервалов. В зависимости от занятости линии могут быть задействован один интервал, либо другой. Но этот способ мобильной связи предназначен, прежде всего, для передачи голосовых сообщений, которые имеют приоритет перед цифровыми данными. В конечном итоге скорость перекачки данных не превышает 9,6 Кбит/с.
Другой стандарт GPRS (General Packet Radio Service - общий пакетный радиосервис) позволяет повысить такую скорость до 50 Кбит/с, а теоретически может достигать 100 Кбит/с. В отличии от GSM, здесь для пересылки информации возможно задействование и других временных интервалов в кадре, вплоть до всех восьми, а это обстоятельство повышает скорость посылки данных. Кроме того, этот вариант мобильной связи обеспечивает сокращение расходов пользователя, так как оплачивается объем передаваемой информации в отличии от GSM.
GPRS-устройства делятся по своим возможностям на три класса:
Класс А. Такие устройства в каждую единицу времени способны передавать одновременно оба вида информации – голосовые и цифровые.
Класс В. Эти модели позволяют работать попеременно, либо с цифровыми данными, либо с голосовыми.
Класс С. Здесь выполняется пересылка только цифровых данных.
DSL (Digital Subscriber Line) -- это аббревиатура, обозначающая цифровую абонентскую линию. DSL-технологии позволяют соединять пользователей с телефонными станциями, расширяя при этом используемый частотный диапазон имеющихся линий телефонной кабельной сети.
xDSL -- обобщенная аббревиатура для технологий DSL. Технологии хDSL позволяют передавать данные со скоростями, значительно превышающими скорости, доступные самым лучшим аналоговым и цифровым модемам. xDSL поддерживают передачу голоса, высокоскоростную передачу данных и видеосигналов, создавая при этом значительные преимущества как для абонентов, так и для провайдеров. Более того, многие технологии хDSL позволяют совмещать высокоскоростную передачу данных и передачу голоса по одной и той же медной паре. Существующие типы технологий хDSL, различаются, в основном, по используемой форме модуляции и скорости передачи данных.
DSL объединяет под своим крылом сразу несколько технологий цифрового абонентского доступа. Для пользователя важно понять отличие между ними при выборе оборудования. Наибольшее значение имеет отношение расстояния до базовой станции к скорости передачи данных, а так же разница между скоростями "нисходящего" (от сети к пользователю) и "входящего" (от пользователя к сети) потока данных.
Итак, DSL представляет собой набор следующих технологий:
· ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line -- асимметричная цифровая абонентская линия )
Получила наибольшее распространение благодаря простой инсталляции, возможности одновременной работы телефона и высокоскоростной передачи данных, относительно низкой стоимости подключения. Эта технология идеально подходит для небольших офисов и домашних пользователей так же своей асимметрией. Как всем известно, поток данных к абоненту существенно выше, чем обратный, т.к. в основном информация из сети получается пользователем (сайты, файлы и т.д.). ADSL обеспечивает скорость данных к пользователю в пределах до 8 Мбит/с, и скорость от пользователя до 768 Кбит/с. Причем данная скорость может быть достигнута только на расстоянии до 2 км по проводам диаметром 0.4 мм (наиболее распространенный в нашей стране). При увеличении расстояния скорость передачи данных уменьшается. Максимальная дальность составляет приблизительно 4.5-5.5 км при диаметре провода 0.4.
Более простой вариант ADSL. Обеспечивает скорость «нисходящего» потока до 1.5 Мбит/с и скорость "восходящего" потока до 512 Кбит/с
· IDSL (ISDN Digital Subscriber Line -- цифровая абонентская линия IDSN )
Обеспечивает передачу данных на скоростях до 144 Кбит/с в обоих направлениях (дуплекс). Отличие от привычного ISDN состоит в том, что IDSL некоммутируемая технология, то есть пользователю не требуется дозваниваться до провайдера. Собственно, это изюминка всей линейки DSL.
· HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line -- высокоскоростная цифровая абонентская линия )
Технология HDSL предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, то есть скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны. Благодаря скорости передачи (1.544 Мбит/с по двум парам проводов и 2.048 Мбит/с по трем парам проводов) телекоммуникационные компании используют технологию HDSL в качестве альтернативы линиям T1/E1. (Линии Т1 используются в Северной Америке и обеспечивают скорость передачи данных 1.544 Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2.048 Мбит/с.) Хотя расстояние, на которое система HDSL передает данные (а это порядка 3.5 -- 4.5 км), меньше, чем при использовании технологии ADSL, для недорогого, но эффективного, увеличения длины линии HDSL телефонные компании могут установить специальные повторители. Использование для организации линии HDSL двух или трех витых пар телефонных проводов делает эту систему идеальным решением для соединения УАТС, серверов Интернет, локальных сетей и т.п. Технология HDSL2 является логическим результатом развития технологии HDSL. Данная технология обеспечивает характеристики, аналогичные технологии HDSL, но при этом использует только одну пару проводов.
· SDSL (Single Line Digital Subscriber Line -- однолинейная цифровая абонентская линия )
Также как и технология HDSL, технология SDSL обеспечивает симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими скоростям линии Т1/Е1, но при этом технология SDSL имеет два важных отличия. Во-первых, используется только одна витая пара проводов, а во-вторых, максимальное расстояние передачи ограничено 3 км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления. В определенном смысле технология SDSL является предшественником технологии HDSL2.
· VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line -- сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия)
Технология VDSL является наиболее "быстрой" технологией xDSL. Она обеспечивает скорость передачи данных "нисходящего" потока в пределах от 13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных "восходящего" потока в пределах от 1.5 до 2.3 Мбит/с, причем по одной витой паре телефонных проводов. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26 Мбит/с. Технология VDSL может рассматриваться, как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя. Однако максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 метров до 1300 метров. То есть, либо длина абонентской линии не должна превышать данного значения, либо оптико-волоконный кабель должен быть подведен поближе к пользователю (например, заведен в здание, в котором находится много потенциальных пользователей). Технология VDSL может использоваться с теми же целями, что и ADSL.
Кабельный модем
Кабельный модем -- модем со встроенным сетевым мостом, предоставляющий возможность двусторонней передачи данных по коаксиальному (HFC, англ. hybrid fibre-coaxial ) или оптическому кабелю (RFoG, англ. Radio Frequency over Glass ). Кабельные модемы обычно используются в сетях кабельного телевидения для предоставления широкополосного доступа в Интернет.
Первая высокоскоростная асимметричная кабельная модемная система была разработана, показана и запатентована компанией Hybrid Networks в 1990 году. данные компьютер кабельный модем
В конце 1990-х годов группа кабельных операторов США создала консорциум MCNS (англ. Multimedia Cable Network System ) для разработки открытой и интероперабельной спецификации на кабельные модемы. Группа фактически скомбинировала два наиболее популярных в то время проприетарных протокола, взяв физический уровень из системы Motorola CDLP и MAC-уровень из системы LANcity. После создания чернового варианта спецификации консорциум MCNS передал контроль над ней компании CableLabs.
Разработанный CableLabs стандарт получил название DOCSIS (англ. Data Over Cable Service Interface Specification ). Практически все использующиеся в настоящее время кабельные модемы совместимы с той или иной версией DOCSIS. Ввиду различий между европейской (PAL) и американской (NTSC) системами телевидения существуют две основные версии стандарта -- DOCSIS и EuroDOCSIS, отличающиеся шириной полосы радиоканалов (6 МГц в США, 8 МГц в Европе). Третий вариант DOCSIS был разработан в Японии.
Радиомодемы
Радиомодем это устройство, предназначенное для передачи цифровых данных по радиоканалу. Существуют узкополосные и широкополосные радиомодемы. Мы производим узкополосные радиомодемы с полосой передачи 25 Кгц. Основное отличие узкополосных радиомодемов это низкая скорость передачи, но существенно большая дальность передачи, при тех же энергетических затратах на передачу. Также для узкополосных радиомодемов требуется небольшая полоса частот, что существенно облегчает получение лицензии на частоту. Основные области применения узкополосных радиомодемов системы связи, где не требуется высокая скорость передачи, но требуется большая область охвата и высокая надёжность радиосвязи. Узкополосные радиомодемы используются для дистанционного управления и получения телеметрии со стационарных и особенно подвижных объектов, самого различного назначения. Альтернативой узкополосным радиомодемам являются сотовые системы связи, современные сотовые телефоны по своей сути тоже радиомодемы. Но в отличие от сотовых систем связи, использование узкополосных радиомодемов хоть и требует наличие разрешения на радиочастоту, но при последующей эксплуатации нет никакой абонентской или иной платы. Канал связи всегда доступен, время доступа к объекту всегда минимально, трафик в сети предсказуем и управляем, в отличие от сотовых систем, где трафик и время доступа к радиоканалу не предсказуемо.
Радиомодем состоит из двух основных блоков, первый блок это улучшенный, в сравнении с обычными речевым радиостанциями, аналоговый приемо-передатчик, второй блок цифровой: интерфейсов, микроконтроллера и цифрового модулятора сигнала.
Отличительной особенностью, приёмо-передатчика для радиомодема, являются: высокая стабильность опорной частоты, малое время выхода на режим! Для генератора приёмника важен низкий уровень фазовых шумов, а для входных цепей приемника равномерные: групповое время задержки (ГВЗ) и амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) в полосе пропускания. А также необходима высокая стабильность большинства параметров в температуре. Для обычных речевых радиостанций, требования ко многим параметрам приемо-передатчика и их стабильности в температуре не столь жёсткие. Для них изменение параметров в температуре или изначально существенно худшие параметры, приводит лишь к ухудшению слышимости речи и дальности связи, а в радиомодеме подобное приводит к полной неработоспособности цифрового радиоканала и чем выше скорость радиомодема, тем важнее стабильность параметров в температуре.
Цифровой блок может состоять из одного или нескольких микроконтроллеров и различных интерфесов: RS232, RS485, RS422, изернет(ethernet). Для обработки сигнала приходящего из радиоканала и его модуляции при передаче, могут использоваться, как высокопроизводительные микроконтроллеры типа цифровых сигнальных процессоров (DSP), так и специализированные микросхемы, по сути являющиеся теми же DSP с фиксированным алгоритмом работы, ещё называемые модемами. В схеме использующей модем специализированную микросхему, микропроцессор цифрового блока осуществляет, только управление такой микросхемой, сбором и буферизацией данных.
Рассмотрим кратко, как работает радиомодем. Цифровые данные, с различных интерфейсов, поступают в цифровой микропроцессор, который собирает, буферизирует, кодирует и отправляет цифровые данные либо на микросхему специализированного цифрового модулятора (модем), или же иногда сам осуществляет цифровую модуляцию аналогового ВЧ сигнала. Далее модулированный сигнал усиливается и поступает, на отдельный однокристальный модуль передатчика и затем через внешнюю антенну уходит в радиоканал. На приёмной стороне, аналогичный цифровой микроконтроллер непрерывно контролирует и оценивает уровень приёмного сигнала называемый RSSI. Как только данный уровень превышает определённый порог, называемый порогом обнаружения, устанавливаемый в районе 0.5-1 микровольт, процессор решает, появился радиосигнал и включает приёмник и модем в режим подстройки и поиска синхронизации. После обнаружения синхронизации, микроконтроллер или модем, начинают обрабатывать и декодировать поступающие из радиоканала цифровые данные! Далее полученные цифровые данные поступают во внешний интерфейс радиомодема.
Итак, модемы и модуляция-демодуляция...
Понятие "модем" является сокращением от известного компьютерного термина модулятор-демодулятор. Модем - это устройство, которое преобразовывает цифровые данные, исходящие из компьютера, в аналоговые сигналы, которые могут передаваться по телефонной линии. Все это дело называется модуляцией. Аналоговые сигналы затем вновь преобразовываются в цифровые данные. Это дело называется демодуляцией.
Схема весьма простая. В модем из центрального процессора компьютера поступает цифровая информация в виде нулей и единиц. Модем анализирует эту информацию и преобразовывае.т ее в аналоговые сигналы, которые и передаются через телефонную линию. Другой модем получает эти сигналы, преобразовывает их опять в цифровые данные и посылает эти данные назад в центральный процессор удаленного компьютера.
Modulation type (Тип модуляции), которая позволяет выбирать частотную или импульсную модуляцию. На всей территории России используется импульсная модуляция.
Аналоговый и цифровой сигналы
Телефонная связь осуществляется через так называемые аналоговые (звуковые) сигналы. Аналоговый сигнал идентифицирует информацию, которая передается непрерывно, в то время как цифровой сигнал идентифицирует только те данные, которые определены на кокретном этапе передачи. Преимущество аналоговой информации перед цифровой есть способность полностью представить непрерывный поток \ информации.
С другой стороны на цифровые данные менее сказываются разного рода шумы и скрежеты. В компьютерах данные хранятся в индивидуальных битах, суть которых есть 1 (начать) или О (закончить).
Если все это дело представить графически, то аналоговые сигналы есть синусоидальные волны, в то время как цифровые сигналы представляются в виде прямоугольных волн. Например, звук является аналоговым сигналом, поскольку звук всегда изменяется. Таким образом, в процессе пересылки информации по телефонной линии, модем получает цифровые данные от компьютера и преобразовывает их в аналоговый сигнал. Второй модем, находящийся на другом конце линии, преобразовывает эти аналоговые сигналы в исходные цифровые данные.
Интерфейсы
Вы можете использовать модем в вашем компьютере с помощью одного из двух интерфейсов. Ими являются:
MNP-5 Последовательный интерфейс RS-232.
MNP-5 Четырехконтактный телефонный кабель RJ-11.
Например, внешний модем подключается к компьютеру посредством кабеля RS-232, а к телефонной линии - с помощью кабеля RJ11.
Сжатие данных
В процессе передачи данных необходима скорость большая, чем 600 битов за секунду (bps или бит\сек). Связано это с тем, что модемы должны собрать биты информации и передавать их далее через более сложный аналоговый сигнал (весьма мудреная схема). Сам процесс подобной передачи допускает передачу многих битов данных в одно и то же время. Понятно, что компьютеры более чувствительны к передаваемой информации и поэтому воспринимают ее намного быстрее, чем модем. Это обстоятельство порождает дополнительное время модема, соответствующее тем битам данных, которые необходимо как-то сгруппировать и применить к ним те или иные алгоритмы сжатия. Так появились два так называемых протокола сжатия:
MNP-5 (протокол передачи, имеющий степень сжатия 2:1).
V.42bis (протокол передачи, имеющий степень сжатия 4:1).
Протокол MNP-5 обычно используется при передаче тех или иных уже сжатых файлов, в то время, как протокол V.42bis применятся даже к несжатым файлам, так как он может ускорять передачу именно таких данных.
Нужно сказать, что при передаче файлов, если протокол V.42bis вообще недоступен, то лучше всего отключить и протокол MNP-5.
Коррекция ошибок
Коррекция ошибок - метод, с помощью которого модемы тестируют пересылаемую информацию на предмет наличия в ней тех или иных повреждений, возникших в течение передачи. Модем разбивает подобную информацию на маленькие пакеты, которые называются фреймами. Передающий модем присоединяет так называемую контрольную сумму к каждому из этих фреймов. Модем получения проверяет, соответствует ли контрольная сумма посланной информации. Если - нет, то фрейм опять пересылается.
Фрейм является одним из ключевых терминов передачи данных. Под фреймом понимают базовый блок данных с заголовком, присоединенной к этому заголовку информацией и данными, которые и завершают сам фрейм. Добавленная информация включает номер фрейма, данные о размере передаваемого блока, синхронизирующие символы, адрес станции, код коррекции ошибок, данные переменного объема и так называемые индикаторы Начало передачи (стартовый бит)/Конец передачи (стоп-бит). Это означает, что фрейм является пакетом информации, который передается ^как одно целое.
Например в Windows 98 в параметрах настройки модема существует опция Stop bits (Стоповые биты), которая позволяет установить количество стоповых битов. Стоповые биты данных являются одной из разновидностей так называемых граничных служебных битов. Столовый бит определяет конец цикла при асинхронной передаче (промежуток времени между передаваемыми символами меняется) данных в кратковременном цикле.
Протоколы MNP2-4 и V.42
Несмотря на то, что коррекция ошибок может замедлять передачу данных на шумных линиях, этот метод обеспечивает надежную связь. Протоколы MNP2-4 и V.42 являются протоколами коррекции ошибок. Эти протоколы определяют, каким образом модемы проверяют данные.
Как и протоколы сжатия данных, протоколы коррекции ошибок должны поддерживаться как передающим, так и принимающим модемами.
Управление потоком или Flow Control
В процессе передачи один модем может пересылать данные намного быстрее, чем другой модем может принимать эти данные. Так называемый метод управления потоком позволяет сообщить принимающему модему информацию о том, чтобы этот модем в какие-то моменты времени приостанавливал прием данных. Управление потоком может быть реализовано как на программном (XON/XOFF - Старт-сигнал/Стоп-сигнал), так и на аппаратном (RTS/CTS) уровнях. Управление потоком на программном уровне осуществляется через пересылку определенного знака. После того, как сигнал получен, передается другой символ.
Например, в Windows 98 в параметрах настройки модема существует опция Data bits (Биты данных), которая позволяет установить информационные биты данных, используемые системой для выбранного последовательного порта. Стандартный набор символов компьютера состоит из 256 элементов (8 бит). Поэтому опция по умолчанию есть 8. Если ваш модем не поддерживает псевдографику (работает только со 128 символами), сообщите об этом выбором опции 7.
Там же в Windows 98 в параметрах настройки модема существует и опция Use flow control (Управление потоком),
которая позволяет определить способ реализации обмена данных. Здесь вы можете исправлять возможные ошибки, возникающие при передаче данных от компьютера в модем. Принятая по умолчанию, установка XON/XOFF означает, что управление потоком данных осуществляется программными методами через стандартные управляющие символы ASCII, которые и посылают в модем команду приостановить/ возобновить передачу.
Управление потоком на программном уровне возможно лишь в том случае, если используется последовательный кабель. Так как управление потоком на программном уровне регулирует процесс передачи посредством пересылки некоторых символов, то может возникнуть сбой или даже окончание сеанса связи. Объясняется это тем, что тот или иной шум в линии может сгенерировать совершенно аналогичный сигнал.
Например, при управлении потоком на программном уровне, бинарные файлы не могут пересылаться, поскольку подобные файлы могут содержать управляющие символы.
Через управление потоком на аппаратном уровне RTS/CTS предана информации осуществляется намного быстрее и безопаснее, чем через управление потоком на программном уровне.
Буфер FIFO и микросхемы универсального асинхронного интерфейса UART
Буфер FIFO чем-то похож на перевалочную базу: пока данные поступают в модем, часть их отправляется в емкость буфера, что дает некоторый выигрыш при переключении с одной задачи на другую.
Например, операционная система Windows 98 поддерживает только микросхемы универсального асинхронного интерфейса (Universal Asynchronous Receiver Transmitter, UART) серии 16550 и позволяет управлять самим буфером FIFO. С помощью флажка Use FIFO buffers requres 16550 compatible UART (Использовать буферы FIFO) вы можете заблокировать (не позволять системе накапливать данные в емкости буфера) или разблокировать (дать возможность системе накапливать данные в емкости буфера) буфер FIFO. Нажав кнопку Advanced, вы обратитесь к диалогу Advanced Connection Settings (Дополнительные параметры соединения), опции которой позволяют настроить соединение вашего модема.
S-регистры
S-регистры находятся где-то внутри самого модема. Именно в этих самых регистрах хранятся установки, которые тем или иным образом могут влиять на поведение модема. В модеме присутствует масса регистров, но только первые 12 из них считаются стандартными регистрами. S-регистры устанавливаются таким образом, что посылают в модем команду ATSN=xx, где N соответствует номеру устанавливаемого регистра, а хх определяет сам регистр. Например, через регистр SO вы можете задать количество звонков для ответа.
Прерывания IRQ
Периферийные устройства связываются с процессором компьютера через так называемые прерывания IRQ. Прерывания являются сигналами, которые заставляют процессор приостановить ту или иную операцию и передать ее выполнение так называемому обработчику прерываний. Когда центральный процессор получает прерывание, он просто приостанавливает процесс и перепоручает прерванную задачу программе-посреднику с именем Interrupt Handler. Все это дело работает независимо от того, была ли обнаружена ошибка в работе того или иного процесса или нет.
Информационный порт связи или просто СОМ-порт
Последовательный порт узнать весьма просто. Вы можете это сделать, просто посмотрев на разъем. СОМ-порт использует 25-контактный разъем с двумя рядами контактов, один из которых длиннее других. При этом, практически все последовательные кабели имеют именно 25-контактные разъемы с обеих сторон (в остальных случаях требуется специальный адаптер).
СОМ-порт (последовательный порт) является портом, через который компьютеры связываются с устройствами, такими как модем и мышь. Стандартные персональные компьютеры имеют четыре последовательных порта.
Порты СОМ 1 и СОМ 2 обычно используются компьютером в качестве внешних портов. По умолчанию все четыре последовательных порта имеют два прерывания IRQ:
СОМ 1 привязан к IRQ 4 (3F8-3FF).
СОМ 2 привязан к IRQ 3 (2F8-2FF).
СОМ 3 привязан к IRQ 4 (3E8-3FF).
СОМ 4 привязан к IRQ 3 (2E8-2EF).
Тут-то как раз и могут возникать конфликты, так как внешние порты других устройств ввода-вывода 1/0 или контроллеров могут использовать те же прерывания IRQ.
Поэтому, назначив модему СОМ-порт или IRQ, вы должны проверить другие устройства на предмет наличия у них
тех же последовательных портов и прерываний.
Нужно сказать, что подключенные к телефонной линии параллельно модему устройства (особенно АОН) могут очень ощутимо ухудшат* качество работы вашего модема. Поэтому рекомендуется подключать телефоны через предназначенное для этого гнездо в модеме. Только в этом случае он будет отключать их от линии при работе.
Флэш-память вашего модема
Флэш-память - постоянная память или ППЗУ (постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство), которая может быть стерта и вновь запрограммирована.
Перепрограммированию подлежат все модемы, в названии которых пристуствует строка "V. Everything". Кроме того, модемы "Courier V.34 dual standart" подлежат программной модернизации в случае, если в строке Options в ответе на команду ATI7 присутствует протокол V.FC. Если же в модеме нет этого протокола, то модернизация в "Courier V. Everything" производится заменой дочерней платы.
Существуют две модификации модемов Courier V. Everything - с так называемой частотой супервизора 20.16 MHz и 25 MHz. Для каждого из них существуют свои версии прошивок, и они не являются взаимозаменяемыми, т.е. прошивка от модели 20.16 MHz не подойдет для модели 25 MHz, и наоборот.
Программируемая пользователем память NVRAM
Все настройки модема сводятся к правильной установке значений регистров NVRAM. NVRAM - программируемая пользователем память, сохраняющая данные при выключении питания. NVRAM используется в модемах для хранения конфигурации по умолчанию, загружаемой в RAM при включении. Программирование NVRAM производится в любой терминальной программе с помощью АТ-команд. Полный перечень команд может быть получен из документации на модем, или получен в терминальной программе по командам АТ$ АТ&$ ATS$ AT%$. Запишите в NVRAM фабричные настройки с аппаратным контролем данных - команда AT&F1, затем внесите коррективы по настройке модема в совокупности с конкретной телефонной линией и запишите их в NVRAM по команде AT&W. Дальнейшую инициализацию модема нужно производить через команду ATZ.4.
Прикладное программное обеспечение для передачи данных
Программы для передачи данных позволяют вам соединиться с другими компьютерами, BBS, Internet, Intranet идругими информационными службами. В вашем распоряжении может быть весьма обширный набор подобных программ. Например, в Windows 98 в ваше распоряжение предоставляется весьма неплохой терминальный клиент Hyper Terminal.
Если у вас появились проблемы, связанные с установкой связи с другими модемами
Для начала необходимо оценить характер линии связи. Для этого после удачного сеанса до переинициализации модема введите команды ATI6 - диагностика связи, ATI11 - статистика соединения, ATY16 - амплитудо-частотная характеристика. Полученные данные необходимо записать в файл. После анализа полученных данных необходимо произвести изменения текущей конфигурации и затем записать их в NVRAM по команде AT&W5.
Российские телефонные линии и импортные модемы
Выбор модемов сегодня достаточно велик, и разница в их стоимости весьма значительна. Скорость передачи более 28 800 бит/с на российских телефонных линиях обычно недостижима. Выше 16 900 бит/с можно получить лишь в том случае, если провайдер услуг Internet имеет линии на той АТС, к которой подключен ваш телефон. В других случаях, работа в Internet слишком утомительна, поскольку при типовой (и даже не всегда достижимой) скорости 9 600 бит/с она превращается в сплошное ожидание. Поэтому для устойчивой передачи данных при помехах в телефонной линии нужен высококлассный модем, который стоит не менее 400 долларов США.
Какой модем лучше - внутренний или внешний?
Внутренний модем устанавливается в свободный слот расширения на материнской плате компьютера и подключается к встроенному блоку питания, а внешний представляет собой автономное устройство, соединенное с компьютером через стандартный последовательный порт.
Каждая из конструкций имеет свои достоинства и недостатки. Внутренний модем занимает слот системной шины (а их, как правило, не хватает), следить за его работой трудно из-за отсутствия индикаторов, к тому же описываемые модели принципиально не пригодны для портативных компьютеров типа notebook, имеющих узкопрофильный корпус и в большинстве случаев не обладающих разъемами расширения. В то же время внутренний модем на несколько десятков долларов дешевле внешних аналогов, не занимает места на столе и не создает путаницу проводов. Использование же внешнего модема подразумевает, что в компьютере, к которому он подсоединен, установлены наиболее современные микросхемы управления последовательным портом (UART). Микросхемы UART появились еще в первых ПК, поскольку уже тогда стало ясно, что обмен данными через последовательный порт - слишком медленная и сложная операция и лучше поручить ее специальному контроллеру. С той поры выпущено несколько моделей UART. В компьютерах типа IBM PC и XT, а также в полностью совместимых с ними, использовалась микросхема 8250, в AT ее сменила UART 16450. Большинство компьютеров на базе процесоров i386 и i486 до последнего времени комплектовались контроллером 16550, в котором появились внутренние аппаратные буферы типа "очередь", а сегодня стандартом становится UART 16550A - микросхема, аналогичная предыдущей, но с устраненными недоработками. Отсутствие буферов во всех микросхемах, кроме последней, приводит к тому, что передача данных через последовательный порт на скорости выше 9600 бит в секунду становится неустойчивой (использование MS Windows снижает этот порог до 2400 бит/с).
Если необходимо подключить высокоскоростной внешний модем к компьютеру, использующему устаревшую микросхему UART, следует либо сменить мультикарту, либо добавить специальную карту расширения (что займет один слот шины и лишит внешний модем важнейшего преимущества). У внутренних модемов такая проблема не возникает - они СОМ-порт не используют (точнее, они его содержат). Сейчас у внутренних модемов появляется еще одно преимущество, также связанное со скоростью работы. Согласно спецификации V.42bis, данные при передаче могут быть сжаты примерно в четыре раза, следовательно модем, работающий на скорости 28800 бит/с, должен получать данные из компьютера или отправлять их в него со скоростью 115600 бит/с, что является пределом для последовательного порта ПК. Однако 28800 бит/с - не предел для телефонной линии, где максимум лежит где-то в районе 35000 бит/с, а на цифровых линиях (ISDN) пропускная способность превышает 60000 бит/с. Следовательно, в данной ситуации последовательный порт станет "узким горлом" всей системы, и потенциальные возможности внешнего модема не будут реализованы. Сейчас производители модемов разрабатывают модели, которые могли бы подключаться к более быстродействующему параллельному порту, однако очевидно, что устройства, проданные сейчас, к этому приспособить будет невозможно.
В то же время многие модемы можно модернизировать для работы на больших скоростях, вплоть до способности работать на ISDN. Но все упирается в ограничительный барьер со стороны компьютера, который для внутреннего модема существенно выше 4 Мбайт/с (пропускная способность шины ISA). Кстати, все ISDN-модемы внутренние. Правда, все это будет завтра (а может и послезавтра), а сегодня можно сказать одно: выбирайте устройство того типа, который нравится вам - никаких функциональных различий между внутренними модемами и их внешними аналогами нет.
Какой модем выбрать и как его выбрать
Модем не может быть уникальным. Ваш модем должен быть понят другими модемами. Это означает, что модем должен поддерживать максимальное количество стандартов, то есть исправление ошибок, методы обмена данными и их сжатие. Самый распространенный стандарт - V.32bis для модемов со скоростью обмена 14000 бит/с. Для модемов со скоростью работы 28800 бит/сек стандартизованным протоколом является V.34.
Кроме этого, необходимо подчеркнуть, что модемы, имеющие скорость обмена данными 16800, 19200, 21600 или 33600, не являются стандартными.
Никакая коррекция ошибок не должна быть программной. Все должно быть вшито в модем его производителем.
О внешности и о внутренности. Внешний модем через специальный шнур подключается к вашему последовательному порту. Такой модем, как правило, имеет регулятор громкости, информационные индикаторы, блок питания и другие, иногда полезные прйблуды. Если вы профессионал, то вам должно быть все равно, какой модем выбрать - внутренний или внешний. Обычно, хороший внутренний модем через специальный софт неплохо эммулирует всю наглядность внешнего модема.
Не покупайте чисто импортные модемы. Эти железяки не уживаются на наших древних линиях. Приобретайте только сертифицированные модемы, то есть железо, специально прошитое под наши грязные телефонные станции.
В России такой выбор весьма невелик. Этот рынок забили две компании: ZyXEL из солнечного Тайваня и U.S. Robotics из США. Модемы последней фирмы выбирают профессионалы (Courier), первой - все остальные, то есть все те юзеры, которые выбирают так называемый сверхнадежный протокол ZyCell.
Итак, выбирайте Courier. И, поверьте, это не реклама.
Любая система передачи данных (СПД) может быть описана через три основные свои компоненты. Такими компонентами являются передатчик (или так называемый "источник передачи информации"), канал передачи данных и приемник (также называемый "получателем" информации).
При двухсторонней (дуплексной передаче) источник и получатель могут быть объединены так, что их оборудование может передавать и принимать данные одновременно.
В простейшем случае СПД между точками А и В состоит из следующих основных семи частей:
Оконечное оборудование данных (ООД) обобщенное понятие, используемое для описания оконечного прибора пользователя или его части. ООД может являться источником информации, ее получателем или тем и другим одновременно.
ООД передает и (или) принимает данные посредством использования аппаратуры канала данных (АКД) и канала передачи. Соответствующий международный термин - DTE (Data Terminal Equipment). Часто в качестве DTE может выступать персональный компьютер, большая ЭВМ (mainframe computer), терминал или любое другое оборудование, способное передавать или принимать данные.
Аппаратуру канала данных также называют аппаратурой передачи данных (АПД). Международный термин DCE (Data Communications Equipment). Функция DCE состоит в обеспечении возможности передачи информации между двумя или большим числом DTE по каналу определенного типа, например, по телефонному. Для этого DCE должен обеспечить соединение с DTE с одной стороны, и с каналом передачи - с другой. DCE может являться аналоговым модемом, если используется аналоговый канал, или, например, устройством обслуживания. канала/данных (CSU/DSU - Channel Semis Unit/ Data Service Unit), если используется цифровой канал.
Канал связи - совокупность среды распространения и технических средств передачи между двумя канальными интерфейсами.
В зависимости от типа передаваемых сигналов различают два больших класса каналов связи цифровые и аналоговые.
Цифровой канал является битовым трактом с цифровым (импульсным) сигналом на входе и выходе канала.
На вход аналогового канала поступает непрерывный сигнал, и с его выхода также снимается непрерывный сигнал.
Параметры сигналов могут быть непрерывными или принимать только дискретные значения. Сигналы могут содержать информацию либо в каждый момент времени (непрерывные во времени, аналоговые сигналы), либо только в определенные, дискретные моменты времени (цифровые, дискретные, импульсные сигналы).
Вновь создаваемые СПД стараются строить на основе цифровых каналов, обладающих рядом преимуществ перед аналоговыми.
Информация независимо от своего конкретного содержания и формы всегда передается от источника к потребителю. Информацию, представленную в определенной форме, называют сообщением. Для передачи сообщения от источника к потребителю, удаленных друг от друга необходима система связи.
Системой связи (системой обмена) называют совокупность технических средств и математических методов, предназначенных для организации обмена сообщениями между пунктами. Схема такой системы связи между двумя пунктами включает в себя передатчик П , канал К и приемник Пр .
Передатчик - это комплекс технических устройств, предназначенных для преобразования сообщения некоторого источника в сигнал, который может быть передан по данному каналу.
Канал связи - совокупность технических средств и физическая среда, предназначенные для передачи сигнала.
Физическая среда, по которой распространяется сигнал (например, электромагнитные колебания), называется линией .
Приемник - комплекс технических устройств, осуществляющих преобразование сигнала, появляющегося на выходе канала, в сообщение.
Преобразование сообщения в сигнал при передаче сводится к операциям кодирования и модуляции, для реализации которых в передатчике имеются кодирующее устройство и модулятор. Соответственно приемник включает в себя демодулятор и декодирующее устройство.
Каналы классифицируют по различным признакам.
В зависимости от назначения системы, в состав которой входят каналы, их подразделяют на телефонные, телевизионные, телеграфные, телеметрические, телекомандные, передачи цифровой информации и др.; по используемым линиям связи - на кабельные, радиорелейные и др.; по полосе занимаемых частот - на тональные, надтональные, высокочастотные, коротковолновые, световые и др.
В зависимости от структуры сигналов каналы подразделяют на непрерывные, дискретные и комбинированные (непрерывно-дискретные или дискретно-непрерывные). В непрерывных каналах связи для передачи сообщений используют непрерывные сигналы, в дискретных - дискретные и, наконец, в комбинированных - сигналы того и другого вида.
Такое подразделение каналов связи и введенное ранее подразделение сигналов на непрерывные и дискретные приводит к четырем возможным разновидностям организации передачи сообщений от источника к потребителю:
Классификация дискретных и непрерывных каналов условна, так как часто дискретный канал содержит внутри себя непрерывный канал, на входе и выходе которого имеются непрерывные сигналы.
Теоретически дискретный канал определяют, задаваясь алфавитом кодовых символов на входе, алфавитом кодовых символов на выходе, количеством информации, пропускаемой каналом в единицу времени, и значением вероятностных характеристик.
В зависимости от количества кодовых символов в алфавите (используемой системы счисления) канал называют двоичным, если m =2, троичным - т =3 и т. д.
Источники и потребители информации могут объединяться между собой как по прямым (некоммутируемым) каналам, так и по транзитным трактам, составленным из нескольких каналов путем их коммутации (КК - коммутация каналов) или поэтапной передачей сообщений через центры коммутации по мере освобождения каналов данного направления (КС - коммутация сообщений).
Каналы, объединяющие между собой оконечные устройства (источники, потребители) и центры коммутации, называют абонентскими (АК).
Аналоговые каналы являются наиболее распространенными по причине длительной истории их развития и простоты реализации. При передаче данных на входе аналогового канала должно находиться устройство, которое преобразовывало бы цифровые данные, приходящие от DTE, в аналоговые сигналы, посылаемые в канал. Приемник должен содержать устройство, которое преобразовывало бы обратно принятые непрерывные сигналы в цифровые данные. Этими устройствами являются модемы.
Аналогично, при передаче по цифровым каналам данные от DTE приходится приводить к виду, принятому для данного конкретного канала. Этим преобразованием занимаются цифровые модемы.
Теоретическую основу современных информационных сетей определяет Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI - Open Systems Interconnection) Международной организации стандартов (ISO - International Standards Organization). Она описана стандартом ISO 7498. Модель является международным стандартом для передачи данных.
Согласно эталонной модели взаимодействия OSI выделяются семь уровней, обра-зующих область взаимодействия открытых систем.
Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль. Благодаря этому общая задача передачи данных расщепляется на от-дельные конкретные задачи. Функции уровня, в зависимости от его номера, могут вы-полняться программными, аппаратными либо программно-аппаратными средствами. Как правило, реализация функций высших уровней носит программный характер, функции канального и сетевого уровней могут быть исполнены как программными, так и аппаратными средствами. Физический уровень обычно выполняется в аппаратном виде.
Каждый уровень определяется группой стандартов, которые включают в себя две спецификации: протокол и обеспечиваемый для вышестоящего уровня сервис.
Под протоколом подразумевается набор правил и форматов, определяющих взаимодействие объектов одного уровня модели.
Модемы .
История модемов началась в 30-х годах. Именно тогда появилась аппаратура, позволяющая передавать человеческую речь на большие расстояния, официально именуемая "аппаратурой тонального телеграфирования" и лишь особо продвинутыми специалистами называемая "модем". Вообще говоря, человеческая речь передается по телефонным проводам в виде колебаний электрического напряжения. Для того чтобы качество было безупречным, надо передавать колебания с частотами от 50 до 10 000 Гц. Но обеспечить передачу такого широкого диапазона частот слишком дорого, поэтому ограничиваются диапазоном частот, обеспечивающим удовлетворительную разборчивость речи, - от 300 до 3400 Гц.
Сигнал на выходе телеграфного аппарата имеет колебания частот от 0 Гц (то есть постоянного тока) до 200 Гц. Понятно, что такой диапазон частот не попадал в границы полосы пропускания и поэтому не мог быть передан через телефонную аппаратуру, предназначенную для дальней связи, а создавать специальные линии для телеграфа было невыгодно.
Тогда было придумано устройство для подсоединения телеграфного аппарата к телефонному каналу, что потребовало адаптации к полосе пропускания телефонной линии. На выходе телеграфного аппарата напряжение может принимать два фиксированных значения, соответствующие нулю и единице. Если сначала закодировать, а потом по тому же алгоритму раскодировать сигнал, получается прообраз современных модемов.
Создание устройства, которое для напряжения отрицательной полярности передавало в телефонный канал сигнал произвольной частоты, а для напряжения положительной полярности - сигнал другой частоты, позволило вписать сигнал в диапазон телефонного канала. На другом конце стояло устройство, определяющее частоту принимаемого сигнала и превращающее сигналы различной частоты в сигналы разной полярности. Первый из процессов называется модуляцией, а второй, обратный ему, демодуляцией. Так как по телефонному каналу возможна одновременная связь в двух направлениях, то на каждом из концов канала ставились устройства, осуществлявшие как модуляцию, так и демодуляцию. От сокращения слов "модуляция" и "демодуляция" и было образовано слово "модем".
Самым первым модемом для ПК стало устройство производства компании Hayes Microcomputer Products, которая в 1979 году выпустила Micromodem II для популярных тогда персональных компьютеров Apple II. Модем стоил $380 и работал со скоростью 110/300 bps. До этого на рынке существовали только специализированные устройства, которые объединяли мейнфреймы.
Кстати, фирма Hayes выпустила в 1981 году и первый модем Smartmodem 300 bps, система команд которого стала отраслевым стандартом и остается им по сей день. Первые модемы с "коммерческой" скоростью передачи 2400 bps были представлены несколькими компаниями в декабре 1981 года на выставке Comdex по цене $800-900. А затем настало время U.S. Robotics. В 1985 году эта компания начала выпуск своей знаменитой серии Courier, существенно снизив планку стоимости модемов 2400 бит/с. В начале следующего года появился первый модем Courier HST со скоростью передачи 9600 бит/с, а в 1988 году - модемы Courier Dual Standard, которые поддерживали протоколы связи HST и v.32 ($1600), и Courier v.32 ($1500). Еще через два года был выпущен модем Courier v.32bis, в 1994-м - Sportster v.34 со скоростью передачи 28,8 Кбит/с ($349), а в 1995-м - Courier v.Everything 33,6 Кбит/с.
Цифровые сигналы, вырабатываемые компьютером, нельзя напрямую передавать по телефонной сети, потому что она предназначена для передачи человеческой речи - непрерывных сигналов звуковой частоты.
Модем обеспечивает преобразование цифровых сигналов компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона - этот процесс называется модуляцией , а также обратное преобразование, которое называется демодуляцией . Отсюда название устройства: модем - мо дулятор/дем одулятор.
Модуляция процесс изменения одного либо нескольких параметров выходного сигнала по закону входного сигнала.
При этом входной сигнал является, как правило, цифровым и называется модулирующим. Выходной сигнал обычно аналоговый и часто носит название модулированного сигнала.
В настоящее время модемы наиболее широко используются для передачи данных между компьютерами через коммутируемую телефонную сеть общего пользования (КТСОП, GTSN - General Switched Telefone Network).
Для осуществления связи один модем вызывает другой по номеру телефона, а тот отвечает на вызов. Затем модемы посылают друг другу сигналы, согласуя подходящий им обоим режим связи. После этого передающий модем начинает посылать модулированные данные с согласованными скоростью (количеством бит в секунду) и форматом. Модем на другом конце преобразует полученную информацию в цифровой вид и передает её своему компьютеру. Закончив сеанс связи, модем отключается от линии.
Схема реализации модемной связи
Модемы
также можно классифицировать в соответствии с реализованными в них протоколами.Протокол - это набор правил, управляющих информационным обменом взаимодействующих устройств.
Все протоколы, регламентирующие те или иные аспекты функционирования модемов, могут быть отнесены к двум большим группам: международные и фирменные.
Протоколы международного уровня разрабатываются под эгидой Сектора стандартизации Международного союза электросвязи (ITU-T - International Telecommunications Union - Telecommunications) и принимаются им в качестве рекомендаций. Все рекомендации ITU-T относительно модемов относятся к серии V. Фирменные протоколы разрабатываются Отдельными компаниями - производителями модемов, с целью преуспеть в конкурентной борьбе. Часто фирменные протоколы становятся стандартными протоколами де-факто и принимаются частично либо полностью в качестве рекомендаций ITU-T, как это случилось с рядом протоколов фирмы Microcom. Наиболее активно разработкой новых протоколов и стандартов занимаются такие известные фирмы, как AT&T, Motorolla, U. S. Robotics, ZyXEL и другие.
Типы модемов
В настоящее время выпускается огромное количество всевозможных модемов, начиная от простейших, обеспечивающих скорость передачи около 300 бит/сек, до сложных факс-модемных плат, позволяющих вам послать с вашего компьютера факс или звуковое письмо в любую точку мира.
Рассмотрим только так называемые hayes-совместимые модемы. Эти модемы поддерживают разработанный фирмой Hayes набор АТ-команд управления модемами. В настоящее время такие модемы широко используются во всем мире для связи персональных компьютеров через телефонные линии.
Аппаратно модемы выполнены либо как отдельная плата, вставляемая в слот на материнской плате компьютера, либо в виде отдельного корпуса с блоком питания, который подключается к последовательному асинхронному порту компьютера.
Первый из них называется внутренним модемом, а второй - внешним .
Внутренние модемы , как правило, сильнее подвержены влиянию помех и менее устойчивы в работе. К тому же они имеют довольно неприятное свойство "подвисать" и вывести их из этого состояния можно лишь кнопкой RESET компьютера. Hо у них есть и большой плюс: они не мешают Вам, не занимая место на Вашем рабочем столе и, кроме того, получают питание по шине компьютера. Кроме того, у них есть возможность хранения каких-либо данных при выключении питания компьютера (аналогично CMOS компьютера).
Внешние модемы удобнее тем, что Вы всегда можете по лампочкам индикации состояния модема определить: чем он занят в данный момент. Кроме того, они менее подвержены влиянию помех.
Модемы могут работать в синхронном и асинхронном режиме. Кроме того, есть дуплексный и полудуплексный режимы. Их отличие в том, что в полудуплексном режиме передача в один момент времени идет лишь в одном направлении, в то время как в дуплексном режиме передача осуществляется в обоих направлениях одновременно.
Согласно рекомендациям Сектора стандартизации Международного союза электросвязи (ITU-T - International Telecommunications Union - Telecommunications) в зависимости от используемого вида модуляции различают факсы четырех групп. Первые факсимильные стандарты, относящиеся к группе 1, были основаны на аналоговом методе передачи информации. Страница текста факсами группы 1 передавалась за 6 минут. Стандарты группы 2 усовершенствовали эту технологию в направлении увеличения скорости передачи, в результате чего время передачи одной страницы сократилось до 3 минут.
Радикальное отличие факсаппаратов группы 3 от более ранних заключается в полностью цифровом методе передачи со скоростями до 14400 бит/с. В результате, применяя сжатие данных, факс группы 3 передает страницу за 30-60 с. При ухудшении качества связи факсы группы 3 переходят в аварийный режим, замедляя скорость передачи. Согласно стандарту группы 3 возможны две степени разрешения: стандартное, обеспечивающее 1728 точек по горизонтали и 100 точек/дюйм по вертикали; и высокое, удваивающее количество точек по вертикали, что дает разрешение 200х200 точек/дюйм и вдвое уменьшает скорость.
Факсимильные аппараты первых трех групп ориентированы на использование аналоговых телефонных каналов КТСОП.
Стандарт группы 4 предусматривает разрешение до 400х400 точек/дюйм и повышение скорости при более низком разрешении. Факсы группы 4 дают разрешение очень высокого качества. Однако, они нуждаются в высокоскоростных каналах связи, которые могут предоставить сети ISDN, и не могут работать через каналы КТСОП.
Многие слышали слово «модем», и многие понимают значение данного слова. Сразу же напомню, что данное устройство зачастую используется для подключения компьютера к интернету . В этой статье мы попробуем более подробно разобраться с функциями данного девайса, видами модемов и принципами их функционирования.
Рис. 1
Для начала разберёмся с названием, почему именно модем ? Всё очень просто, слово произошло в результате слияния двух слов: модулятор и демодулятор, соответственно он модулирует и демодулирует сигнал. Модем производит преобразование аналогового сигнала в цифровой, к примеру, сигнал который идёт по телефонным линиям преобразовывается в сигнал понятный компьютеру, и наоборот. Для этого у модема имеется цифровой интерфейс для связи с компьютером, и аналоговый для связи с телефонной линией. С преобразованием сигнала всё просто: с определённой частотой измеряются характеристики сигнала, а потом записываются в цифровом виде с помощью специального алгоритма.
Из чего же состоит данный девайс? Модем состоит из процессоров (сигнального, универсального и модемного), которые управляют режимами роботы остальных частей модема, и выполняют собственно саму модуляцию/демодуляцию сигнала, также в модеме имеется память (ПЗУ, ППЗУ,
ОЗУ ), и аналоговая часть модема, которая осуществляет сопряжение с сетью, а специальный контроллер всем этим управляет.Модемы бывают внешние и внутренние. Внутренние модемы устанавливаются в сам корпус компьютера, и сделаны они в виде платы расширения, которая устанавливается в основном в слот PCI на материнской плате (выбор материнской платы ). Внешние модемы выполнены в виде отдельного устройства, которое подключается к компьютеру с помощью разъёма на сетевой карте. Есть ещё интегрированные
(встроенные на материнскую плату ) модемы, но они встречаются редко. Среди достоинств внешнего модема можно отметить то, что он питается от сети, и не создает дополнительную нагрузку для БП, а также в нём присутствует индикация, с помощью которой можно ориентироваться в каком состоянии находится подключение к сети. Главное достоинство внутреннего модема - это незаметность, так как он находится внутри системного блока.
Рис.2
Также существуют беспроводные модемы (рис.2) , эти девайсы по достоинству оценили владельцы ноутбуков, которым нужно подключение к интернету в любой точке земного шара. Для передачи данных они используют различные стандарты беспроводной связи. Подключаются современные беспроводные модемы, в основном, с помощью портов USB.
Теперь поговорим о скоростях. Если раньше обычные цифро – аналоговые модемы работали на скоростях до 56 Кбит/С, то сейчас популярны ADSL –модемы (рис.2) , данные модемы работают с помощью технологии которая позволяет передавать данные со скоростью до 100Мбит/с, плюс к этому телефонная линия остается свободной. Правда, на практике, такие модемы из-за ограничения в скорости у телефонных линий, передают данные на скорости 1 – 24 Мбит/с, что также не мало.
С каждым годом интернет - провайдеры медленно и уверенно увеличивают скорость передачи данных по своим линиям, и возможно в недалёком будущем модемы будут передавать данные на скоростях равных скоростям современных локальных сетей.
