Технические и эксплуатационные характеристики средств связи ЭВМ. Модем

В первых модемах использовалось два способа кодировки информации: метод FSK (Frequency Shift Keying) для скорости передачи до 300 бод и метод PSK (Phase Shift Keying) для более быстрых модемов - скорость передачи от 2400 бод. FSK использует четыре выделенные частоты. При передаче информации сигнал частотой 1070 Гц интерпретируется как логический нуль, а сигнал частотой 1270 Гц - как логическая единица. При приеме нуль соответствует сигналу 2025 Гц, а единица - 2225 Гц.

PSK использует две частоты: для передачи данных - 2400 Гц, для приема - 1200 Гц. Данные передаются по два бита, при этом кодировка осуществляется посред­ством сдвига фазы сигнала. Используются следующие сдвиги фазы для кодировки: 0 градусов для сочетания битов 00, 90 градусов для 01, 180 градусов для 10, 270 градусов для 11. Частотной модуляции пришла на смену квадратурно амплитудная модуляция, а ей уже «дышит в спину» импульсно-амплитудная модуляция сиг­нала (ИАМ).

В методе квадратурной амплитудной модуляции QAM одновременно изменяются фаза и амплитуда сигнала, что позволяет передавать большее количество информации. здесь помимо изменения фазы сигнала используется манипуляция его амплитудой, что позволяет увеличивать число кодируемых бит. В настоящее время используются модуляции, в которых количество кодируемых на одном бодовом интервале информационных бит может доходить до 8, а, соответственно, число позиций сигнала а сигнальном пространстве – до 256.

Однако, применение многопозиционной QAM в чистом виде сталкивается с серьезными проблемами, связанными с недостаточной помехоустойчивостью кодирования. Поэтому во всех современных высокоскоростных протоколах используется разновидность этого вида модуляции, т.н. модуляция с решетчатым кодированием или треллис-кодированием (ТСМ, Trellis Coded Modulation), которая позволяет повысить помехозащищенность передачи информации – снизить требования к отношению сигнал/шум в канале на величину от 3 до 6 дБ. Суть этого кодирования заключается в введении избыточности. Пространство сигналов расширяется вдвое путем добавления к информационным битам еще одного, который образуется посредством сверточного кодирования над частью информационных бит и введения элементов запаздывания. Расширенная таким образом группа подвергается все той же многопозиционной амплитудно-фазовой модуляции. В процессе демодуляции принятого сигнала производится его декодирование по весьма изощренному алгоритму Виттерби, позволяющему за счет введенной избыточности и знания предыстории выбрать по критерию максимального правдоподобия из сигнального пространства наиболее достоверную точку и, тем самым, определить значения информационных бит.

КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕМОВ

На первый взгляд, нет ничего проще, чем классифицировать модемы. Само собой разумеется, что они делятся на внешние и внутренние. Конечно кое-кто может предложить их разделить по скоростям (14400 бит/с, 28800 бит/с, 33600 бит/с, 56К), и, в последнюю очередь, вспомнят о возможности передачи данных в синхронном и асинхронном режимах. Однако это взгляд с высоты совсем уж птичьего полета. Вблизи всё выглядит далеко не так.

Попытаемся подробнее классифицировать вверенные нам устройства.

И так, начнём с того, что различают модемы, предназначенные для работы только на выделенных или только на коммутируемых линиях, а так же на тех и других. Различают модемы для цифровых и аналоговых линий.

В зависимости от поддерживаемого режима передачи данных, модемы делятся на:

   поддерживающие только асинхронный режим работы;

   поддерживающие асинхронный и синхронный режимы работы;

   поддерживающие только синхронный режим работы.

По исполнению (эта характеристика определяет внешний вид, размеры и размещение мо­дема по отношению к компьютеру):

   внутренний модем – вставляется в компьютер как плата расширения. Они, вдобавок, делятся на контроллерные и бесконтроллерные. К первым принадлежит большинство существующих внутренних модемов предназначенных для ISA интерфейса. Вторые – для PCI интерфейсов. Дальнейшим развитием PCI-модемов являются SOFT-модемы (иначе Win-модемы).

   настольный модем – имеет отдельный корпус и размещается рядом с компьютером, соединяясь кабелем с портом компьютера. Иногда называют внешним модемом, что не совсем правильно, т.к. сле­дующие два типа также являются внешними (т.е. расположенными вне системного блока компьютера).

   модем в виде карточки – миниатюрен и подсоединяется к портативно­му компьютеру через специальный разъем (тот, кто видел сетевую карту для ноутбука поймет о чём идет речь).

   портативный модем – схож с настольным модемом, но имеет умень­шенные размеры и автономное питание.

   стоечные модемы – вставляются в специальную модемную стойку, повышающую удобство эксплуатации, когда число модемов пере­валивает за десяток.

По характеру применения модемы можно разделить на обычные и профессиональные.

Под обычными модемами будем понимать устройства, обычно применяемые конечным пользователем дома или в офисе. Эти модемы используют только телефонные каналы.

Профессиональные модемы – наиболее совершенные и скоростные устройства, преимущественно стоечного исполнения. Используются для интеграции локальных сетей, в модемных пулах, а также для удалённого доступа к ресурсам ЛВС.

Среди обычных модемов можно выделить 3 вида:

   устройства для обмена данными (просто модемы);

   устройства для обмена данными и документами (факс-модемы);

   устройства для обмена данными, документами и приёма голосовых сообщений (голосовые факс-модемы).

Следует заметить, что обычно передача данных и телефонный разговор не могут вестись одновременно. Исключение составляют SVD модем и технология RadishVoiceView, предназначенные для одновременной передачи голоса и данных.

Поддержка факсимильного режима не исключена и в профессиональных модемах, однако звуковой поддержки они обычно не предусматривают.

В качестве очередного классификационного признака выберем передающую среду. По типу передающей среды можно выделить:

   модемы для 2-х проводных медных линий (обычные, профессиональные, ADSL, SR, ER-модемы);

   модемы для 4-х проводных медных линий (обычные, профессиональные, HDSL, ISDN, SR, ER, MR-модемы);

   модемы для оптоволоконных линий (FOM, FOM-T1/E1, FOM-T2/E2, FOM-T3/E3);

   модемы для радиоканалов (радио-модем, сотовый модем);

   кабельные модемы (используют коаксиальный кабель).

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.

Модемы разделяют:

По исполнению:

               внешние — подключаются к COM или USB порту, обычно имеют внешний блок питания (существуют USB-модемы, питающиеся от USB и LPT-модемы (производитель — Prolink)).

               внутренние — устанавливаются внутрь компьютера в слот ISA, PCI, PCMCIA

               встроенные — являются внутренней частью устройства, например ноутбука или докинг-стэйшен.

По принципу работы:

               аппаратные — все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена, производятся встроенным в модем вычислителем (например, с использованием DSP, контроллера). Так же в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.

               винмодемы — аппаратные модемы, лишённые ПЗУ с микропрограммой. Микропрограмма такого модема хранится в памяти компьютера, к которому подключён модем. Работоспособен только при наличии драйверов, которые обычно писались исключительно под операционные системы семейства MS Windows.

               полупрограммные (Controller based soft-modem) — модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.

               программные (Host based soft-modem) — все операции по кодированию сигнала, проверке на ошибки и управление протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. При этом в модеме находится аналоговая схема и преобразователи: АЦП, ЦАП, контроллер интерфейса (например USB).

По типу:

               Аналоговые — наиболее распространённый тип модемов для обычных коммутируемых телефонных линий

               ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий

               DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов кодированием сигналов. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.

               Кабельные — используются для обмена данными по специализированным кабелям — к примеру, по кабелям систем коллективного телевидения.

               Радио

Беспроводной модем

               Спутниковые

               PLC — используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети, т.е. обычно по электропроводке 220 Вольт.

Наиболее распространены в настоящее время:

                    внутренний программный модем

                    внешний аппаратный модем

                    встроенные в ноутбуки модемы.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕМОВ

Электронная доска объявлений

BBS ( Bulletin Board System ) - это компьютер, снабженный одним или несколькими модемами, на котором выполняется специальная программа. Эта программа дает возможность удаленным пользователям связываться с ней по телефонным линиям и выполнять обмен файлами и сообщениями.

Большинство операторов станций BBS также являются членами сети FidoNet. Сеть FidoNet представляет собой международную некоммерческую сеть пользователей компьютеров многих стран. Не надо путать BBS и FidoNet. Станции BBS могут не входить в FidoNet, и в свою очередь, узлы FidoNet могут не иметь BBS, а использоваться только для пересылки почты.

Если вы успешно установили модем на своем компьютере, то у вас возникнет естественное желание куда-нибудь позвонить. Для этого вы можете воспользоваться любой телекоммуникационной программой - MTE, COMIT, BITCOM. Если ваш модем не имеет аппаратной коррекции ошибок, то лучше использовать MTE или другую программу, имеющую возможность эмуляции MNP (например COMIT).

Хотя различные BBS используют различные программы для организации своей работы - TPBoard, Allan's Kakboard, Remote Access, Opus, Phoenix, Maximus и т.д., фактически все они имеют одинаковый набор команд. Здесь мы рассмотрим станции BBS, использующие программу Maximus.

Maximus организует диалог с пользователем, позволяет пользователю получить адресованные ему сообщения (почту), отправить почту другим пользователям данной станции BBS или сети FidoNet (если данная станция входит в эту сеть).

Пользователь BBS получает возможность просматривать архивы файлов BBS, переписывать себе интересующие его файлы, передавать на BBS свои файлы, которые могут кого-нибудь заинтересовать.

Электронная почта

Электронные доски объявлений BBS являются, пожалуй, самым простым способом обмена сообщениями и файлами. Значительно больший интерес предоставляет использование глобальных сетей.

Одной из возможностей использования глобальных сетей является организация электронной почты. Если ваш компьютер подключен к глобальной сети и вы имеете специальное программное обеспечение для обмена почтой, то вы можете отправлять через сеть письма другим пользователям сети.

Само письмо представляет собой обычный файл, содержащий текст письма и специальный заголовок, в котором указано, от кого письмо направлено, кому предназначено, какая тема письма и дата отправления.

В зависимости от используемой вами сети электронный адрес может иметь различный формат.

Отправляя электронное письмо, надо знать только адрес получателя. Маршрут, по которому оно будет передаваться, определяется самой системой электронной почты и может изменяться в зависимости от загруженности отдельных линий.

Таким образом, отправленное вами письмо через несколько минут или дней (в зависимости от расстояния и других причин) попадет на компьютер адресата. Когда у адресата будет время, он сможет просмотреть пришедшую почту и в случае необходимости отправит вам ответ.

Другой возможностью использования глобальных сетей являются телеконференции. Использование телеконференций соответствует возможности обмена сообщениями на BBS, но предполагает больший сервис и круг пользователей.

Телеконференции или новости обычно делятся в зависимости от их тематики на несколько областей. Абонент сети может "подписаться" на интересующие его конференции. После этого он получает возможность отправлять свои сообщения по тематике данной конференции и автоматически получать все новые сообщения по этой конференции, отправленные другими пользователями сети.

В настоящее время в нашей стране самыми большими являются сеть Relcom и FidoNet. Relcom является маленьким подмножеством сети InterNet. Обе эти сети позволяют передавать данные не только внутри России, но и по всему миру.