Компьютер, периферийные устройства, устройства информационного обмена - 17) Модемы

E-mail Печать PDF
Рейтинг пользователей: / 24
ХудшийЛучший 
Индекс материала
Компьютер, периферийные устройства, устройства информационного обмена
1) Компьютер
2) Основные характеристики (разрядность, адресное пространство, быстродействие и другое) процессора компьютера.
3) Архитектура процессора
) Организация и основные характеристики оперативной памяти компьютера
5) Клавиатура и манипуляторы (мышь, тачпад, трекбол, трекпойнт, джойстик)
6) Мониторы
7) Видеоадаптеры
8) Накопители информации на гибких магнитных дисках
9) Накопители информации на жестких магнитных дисках
10) Накопители информации на компакт-дисках
11) Устройства для ввода и вывода звуковой информации (звуковые адаптеры)
13) Дигитайзеры. Световое перо
14) Принтеры. Плоттеры (графопостроители)
15) Сканеры
16) Накопители информации на магнитных лентах
17) Модемы
21) Современная телефония, сотовая связь
Все страницы
17) Модемы

 

Назначение. Устройство. Физические принципы работы. Логические принципы организации информации. Интерфейс со средой. Интерфейс с компьютером. Типовые параметры (быстродействие, протоколы)

Модем - функциональное устройство, обеспечивающее модуляцию и демодуляцию сигналов; устройство, преобразующее цифровые сигналы в аналоговую форму и обратно для передачи их по линиям связи аналогового типа.

Модуляция - преобразование сигнала из цифровой формы в аналоговую

Демодуляцией - преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую.

Отсюда и название устройства - МОДЕМ (МОдулятор-ДЕМодулятор). Итак, передающему модему от компьютера передается поток бит. В зависимости от физического протокола передачи данных, по которому работает модем, при модуляции модем ставит в соответствие каждому биту или последовательности бит цифровой информации некий аналоговый сигнал. Единицей скорости изменения сигнала (т.е. скорости передачи в канале) является бод. Эту скорость называют модуляционной, или линейной, или бодовой. Существует также и другая скорость - скорость передачи цифровых данных, которую называют информационной. Информационная скорость измеряется в bps (бит/с).

Способы модуляции

1) Частотная модуляция - элементы передаются различными частотами несущего сигнала. Это наиболее надежный и помехоустойчивый способ модуляции однако наименее скоростной.

2) Относительная фазовая модуляция - информация передается путем сдвига фазы несущего сигнала.

3) Квадратурно-амплитудная сочетает изменение фазы и амплитуды сигнала.

Для увеличения помехоустойчивости при многопозиционной модуляции применяется предварительное кодирование информации. Без кодирования появление в сигнале каждой очередной позиции модуляции равновероятно, и при большом количестве позиций сильно возрастает вероятность ошибки демодулятора.

Режимы работы модема

1) Синхронный и асинхронный режим работы

Существует два метода обмена данными: синхронный и асинхронный.

При асинхронном методе передачи данные передаются побайтно. Каждый байт помимо бит данных содержит так называемые служебные биты: стартовый бит, стоповые биты, иногда биты контроля четности. Таким образом, минимальной единицей передачи является байт. Этот режим удобен с точки зрения надежности выделения сигналов в линии, однако требует упаковки/распаковки битовых данных в байты, а также снижает скорость передачи в канале за счет избыточных бит

Таким образом, наименьшая единица передачи данных в сигнале состоит:

1)      Биты данных: собственно данные

2)      Стартовый бит: указывает начало байта данных

3)      Стоповые биты: один или два бита, означающих конец передаваемого байта

4)      Бит четности: проверочный бит

В синхронном режиме данные передаются побитно, без группировки в байты. В этом случае нет накладных расходов на группировку бит, и единицей передачи является отдельный бит. Тем не менее, чтобы приемник имел возможность пересинхронизации в случае потери части потока, биты часто оформляются в пакеты различной длины. Минимальной информационной единицей в этом случае является пакет. Поскольку длина пакета значительно превышает длину его служебной части, накладные расходы оказываются намного меньше.


2) Полудуплексный и полнодуплексный режим работы

Под полудуплексным методом передачи понимается передача данных в каждый момент времени только в одном направлении, под дуплексным - возможность передачи данных одновременно в двух направлениях. Обычный телефонный канал -типичный пример дуплексного канала. Он позволяет вам говорить что-то своему собеседнику в то же самое время, когда тот пытается что-то сообщить Вам.

3) Режим данных и режим команд

Модем может находиться в одном из двух основных режимов - командном режиме или режиме данных. В командном режиме модем исполняет команды, выдаваемые оператором. В режиме данных модем воспринимает все, что может быть получено от компьютера как данные, которые должны быть переданы в линию. Таким образом, бесполезно вводить команды в режиме данных, так как модем не воспримет их как команды.

Классификация модемов

1) По исполнению (внешнему виду):

- внутренние подключаются к материнской карте компьютера как плата расширения;

- внешние (настольные) имеют отдельный корпус и размещаются рядом с компьютером, соединяясь кабелем с портом компьютера;

2) По типу:

- асинхронный модем может выполнять только передачу по аналоговой телефонной сети и работает только с асинхронными коммуникационными портами терминальных устройств;

- факс-модем - это классический модем с добавленной факс возможностью, что позволяет обмениваться факсами с факс-аппаратами и другими факс-модемами;

- голосовой модем - это модем способный не только выполнять функции факс-модема, но и принимать из телефонной сети голосовые сообщения, записывая их в файл;

- модем с подстраховкой выделенной линии используется, когда требуется надежность связи. У них имеется два независимых входа для линии (один соединяется с выделенной линией, а второй - с коммутируемой);

- SVD-модем (simultaneous voice and data - одновременно голос и данные) позволяют одновременно с передачей данных вести разговор с помощью телефонной трубки, подключенной к модему;

- синхронный модем поддерживает синхронный и асинхронный режим передачи;

- четырехпроходный модем работает по двум выделенным линиям (одна используется только для передачи, вторая только для приема) в дуплексном режиме;

- сотовый модем используются для мобильной радиотелефонии, к которой относится и сотовая связь;

- радиомодем использует эфир как среду передачи вместо телефонных проводов;

- сетевой модем - это модем со встроенным сетевым адаптером локальной сети для совместного использования в локальной сети;

- кабельный модем позволяет использовать для передачи каналы кабельного телевидения (10 Мб\с).

3) По области применения:

- модемы для коротких линий (short range);

- модемы для голосовых линий (voice grade);

- модемы для широкополосных линий (wideband).


4) По типу используемой линии:

- коммутируемые;

- арендованные (выделенные);

- частные.

5) По режиму работы:

- полудуплексный;

- полнодуплексный;

- симплексный.


6) По типу модуляции:

- частотная;

- фазоразностная;

- многопозиционная амплитудно-фазовая;

7) По скорости передачи данных:

300 bps - 56000 bps


 
Внутренний модем
Достоинства:

1)        Меньшая сложность и цена за счет отсутствия корпуса, преобразователя питания, индикаторов и интерфейсных схем

2)        Отсутствие проблем с питанием в случае использования UPS

3)        Отсутствие необходимости в свободном порте

4)        Меньшее количество внешних соединений и разъемов питания

Недостатки:

1)        Внесение в систему дополнительного порта, что может быть чревато конфликтами с другими системными устройствами

2)        Большая подверженность помехам, как от компьютерного источника питания, так и от соседних блоков компьютера, что может сказываться на качестве связи

3)        Отсутствие индикаторов режимов работы, что затрудняет контроль состояния модема и сеанса связи

4)        Необходимость вскрытия компьютера для установки и снятия модема, а также для настройки конфигурации порта

5)        Невозможность использования модема с компьютером другого типа или другим интеллектуальным устройством

6)        Невозможность надежного сброса модема в случае <зависания> встроенной микропрограммы, кроме как через глобальный сброс компьютера

7)        Невозможность использования синхронного режима работы

Внешний модем

Достоинства:

1)        Оптимальное по помехозащищенности исполнение с собственным источником питания

2)        Наличие индикаторов

3)        Возможность аварийного сброса в любой момент путем отключения питания

4)        Возможность использования с любым типом оконечных устройств - компьютерами, терминалами, принтерами, кассовыми аппаратами и прочее

5)        Возможность использования синхронного режима работы, при котором данные передаются на уровне битов, а не байтов

6)        Простое и быстрое подключение

Недостатки:

1)      Более высокая сложность и цена

2)      Большее количество внешних устройств (модем и блок питания)

3)      Необходимость дополнительной розетки питающей сети, а в случае подключения к UPS - специального переходника

4)      Необходимость свободного порта и интерфейсного кабеля


Внутреннее устройство модема

Состав функциональной схемы модема:

- основной процессора;

- сигнальный процессора;

- оперативное запоминающего устройства (ОЗУ);

- постоянное запоминающего устройства (ПЗУ);

- перепрограммируемое запоминающего устройства (NVRAM);

- модулятор/демодулятор;

- схема согласования с линией;

- динамик.

Основной процессор фактически является встроенным микрокомпьютером, отвечающим за прием и выполнение команд, буферизацию и обработку данных - кодирование, декодирование, сжатие/распаковку и прочее, а также за управление сигнальным процессором.

Сигнальный процессор (DSP, Digital Signal Processor - цифровой сигнальный процессор) и модулятор/демодулятор занимаются непосредственно операциями с сигналом - модуляцией/демодуляцией, разделением частотных полос, подавлением эхо и прочее.

В ПЗУ хранятся программы для основного и сигнального процессоров.

ОЗУ используется в качестве временной памяти при работе основного и сигнального процессоров; оно может быть как раздельным, так и общим. В ОЗУ хранится также текущий набор параметров модема.

В NVRAM хранятся сохраненные наборы параметров модема, один из которых загружается в текущий набор при каждом включении или сбросе. Обычно имеется два сохраненных набора - основной и дополнительный.

Схемы согласования с линией включают разделительный трансформатор для передачи сигнала, опто-пару для опознания сигнала звонка, реле подключения к линии и набора номера, а также элементы создания нагрузки в линии и защиты от перенапряжений.

На динамик (speaker) выводится усиленный сигнал с линии для слухового контроля ее состояния. Динамик может быть включен на время набора номера и соединения, во время всего соединения, а также отключен совсем.

Протоколы обмена данными

Для начала стоит отметить, что протоколы могут быть как аппаратными (физическими), так и программными. Разница заключается в том, где протокол совершает обработку потока данных. Если работу с данными производит сам компьютер, то протокол является программным, если модем, то аппаратным (или физическим).

Протоколы коррекции ошибок и сжатия данных

При передаче данных по зашумленным телефонным линиям всегда существует вероятность, что данные, передаваемые одним моде-мом, будут приняты другим модемом в искаженном виде. Например, некоторые передаваемые байты могут изменить свое значение или даже просто исчезнуть.

Для того чтобы пользователь имел гарантии, что его данные переданы без ошибок, используются протоколы коррекции ошибок.

Общая форма передачи данных по протоколам с коррекцией ошибок следующая: данные передаются отдельными блоками (пакета-ми) по 16-20000 байт, в зависимости от качества связи. Каждый блок снабжается заголовком, в котором указана проверочная ин-формация, например контрольная сумма блока. Принимающий компь-ютер самостоятельно подсчитывает контрольную сумму каждого бло-ка и сравнивает ее с контрольной суммой из заголовка блока. Если эти две контрольные суммы совпали, принимающая программа считает, что блок передан без ошибок. В противном случае прини-мающий компьютер передает передающему запрос на повторную пере-дачу этого блока.

1) MNP-протоколы обеспечивают автомати-ческую коррекцию ошибок и компрессию передаваемых данных. К примеру, MNP10 предназначен для обеспечения связи на сильно зашум-ленных линиях, таких, как линии сотовой связи, междугородние линии, сельские линии. Это достигается при помощи следующих методов:

- многократного повторения попытки установить связь;

- изменения размера пакетов в соответствии с изменением уровня помех на линии;

- динамического изменения скорости передачи в соответствии с уровнем помех линии.

MNP-модем обеспечивает следующие режимы передачи данных:

a.        Стандартный режим обеспечивает буферизацию данных, что позволяет работать с различными скоростями передачи данных меж-ду компьютером и модемом, между двумя модемами

b.        Режим прямой передачи соответствует обыч-ному модему, не поддерживающему MNP-протокол: буферизация дан-ных не производится и аппаратная коррекция ошибок не выполня-ется.

c.        Режим с коррекцией ошибок и буферизацией - стандарт-ный режим работы при связи двух MNP-модемов. Если удаленный мо-дем не поддерживает протокол MNP, связь не устанавливается.

d.       Режим с коррекцией ошибок и автоматической настройкой используется, когда заранее не известно, поддерживает ли удаленный модем протокол MNP.

2) LAMP-протоколы и ARQ-протоколы обеспечивают только коррекцию ошибок.

Протоколы передачи данных

Данные протоколы собственно и отвечают за организацию приема и отправки данных и реализуются на программном уровне.

1) ASCII работает без коррекции ошибок. В результате при передаче файлов по телефонным каналам из-за шума принятый файл сильно отличается от передаваемого.

2) XModem: формат передачи файлов выглядит следующим образом: 8-битовые данные, один стоповый бит и отсутствие проверки на четность. Для передачи использу-ется полудуплексный метод, т. е. данные могут передаваться в каждый момент времени только в одном направлении.

3) YModem: может передавать или принимать за один заход несколько файлов.

4) ZModem: осуществляет передачу данных пакетами по несколько штук в окне. При этом принимающий данные компьютер не передает сигнал подтверждения или сигнал переспроса неправиль-ного пакета, пока не получит все пакеты в окне.

5) BiModem: возможность однов-ременной передачи двух файлов в разных направлениях.

6) Kermit использует для передачи данных пакеты переменной дли-ны и максимальным размером 94 байта, может передавать или принимать несколько файлов за один сеанс, использует предварительную комп-рессию данных для увеличения эффективной скорости обмена данны-ми.

Протоколы модуляции

Данные протоколы отвечают за метод модуляции данных и практически определяют скорость модема.

1) Bell - 300-1200 bps

2) V - 300-56000 bps

3) HST - более 56000 bps



 

Добавьтe Ваш комментарий

Ваше имя (псевдоним):
Ваш адрес почты:
Заголовок:
Комментарий: