Спорт, отдых, хобби  :: Статьи

Статьи

Классификация модемов

14.03.2008

Область применения

Модемы для коротких дистанций (short-range, short haul).

Модемы short-range являются эффективным недорогим решением для связи на расстояниях, не превышающих 15 -30 км, по частным линиям, не являющимся частью телефонных систем общего пользования. Такие модемы могут использоваться и для связи на больших расстояниях при соединении через линию, принадлежащую одной телефонной системе (АТС) - такое соединение называется физической линией (local loop). Модемы для коротких дистанций чувствительны к длине линии связи, поскольку при передаче в линии происходит ослабление и искажение сигналов. С увеличением длины линии скорость обмена данными должна снижаться для обеспечения безошибочной передачи.

Short-range модемы дешевле остальных типов модемов по двум причинам:

  • они не содержат устройств для компенсации разности частот модулятора и демодулятора;
  • зачастую такие модемы не содержат устройств снижения/коррекции шума, поскольку на коротких дистанциях уровень шумов существенно меньше.

Модемы для коротких дистанций делятся на два основных типа:

  1. Аналоговые модемы с использованием простых методов модуляции без изощренного контроля ошибок. Обычно скорость таких модемов не превышает 9600 bps, однако отдельные модели поддерживают обмен данными на скорости до 64 Kbps.
  2. Драйверы линий повышают уровень цифровых импульсов и передают в линию непосредственно цифровые сигналы без их модуляции, как это происходит при использовании обычных модемов. Драйверы линий очень дешевы, имеют крошечные размеры и присоединяются непосредственно к портам RS-232, используя для питания напряжение сигналов DCE-DTE.

Модемы для голосовых линий (voice grade - VG).

Передача осуществляется по коммутируемым или арендованным линиям.

Коммутируемый канал - временно существующий канал от одного абонента до другого, образованный в процессе коммутации, т. е. установления соединения, путем использования межАТСных соединений.

Выделенная линия - в противоположность коммутируемому каналу постоянно существующий канал, который может быть образован как физической линией, так и с помощью каналообразующей аппаратуры с использованием межАТСных связей.

Тип линии

Стандартная коммутируемая линия отличается наличием питающего напряжения (около 60 вольт в российских телефонных сетях) и способностью выдавать и принимать сигналы состояния линии и набора номера. Соответственно, при работе по коммутируемой линии вызывающий модем в общем случае дожидается непрерывного гудка, затем набирает номер, и только после этого ожидает ответа от удаленного модема. Отвечающий модем, в свою очередь, воспринимает сигнал вызова (звонок), после чего подключается к линии ("берет трубку") и переходит в режим ответа.

Выделенная линия представляет собой постоянное двухточечное соединение между двумя абонентами. Обычно это - двух или четырех проводная линию связи, напрямую соединяющая два модема и никак не соединенная со станционной аппаратурой. В простейшем случае это может быть обычный телефонный кабель, входящий в комплект модема, в наиболее сложном - участок многоканального проводного, оптоволоконного или радиотракта, который при помощи канальной аппаратуры имитирует простое проводное соединение.

Модемы, поддерживающие работу по выделенной линии (команда &L1) в этом режиме автоматически отключают проверку наличия непрерывного гудка, а также автоматически пытаются восстановить соединение при его разрыве. Для начальной установки соединения один модем должен быть активизирован как вызывающий (команда D), а другой - как отвечающий (команда A). После этого восстановление связи при обрыве модемы выполняют сами в тех же ролях.

Кроме этого, модемы с поддержкой выделенных линий имеют запоминаемые режимы, в которых установление связи в выбранной роли выполняется автоматически при включении питания (либо после появления сигнала DTR). Таким образом, пара таких модемов сразу после включения питания или появления DTR создает автоматически поддерживаемое соединение без вмешательства управляющих программ, которым в этом случае остается лишь слежение за сигналом DCD и/или сообщениями CONNECT/NO CARRIER. В идеальном случае такая пара модемов позволяет организовать полностью прозрачное соединение, аналогичное нуль-модемному кабелю, при котором программам совершенно неизвестно о существовании в каких-либо дополнительных устройств в тракте.

По выделенной линии могут работать практически все модемы - даже не поддерживающие команду &L1. Достаточно, чтобы модем не обращал внимания на наличие напряжения в линии (некоторые модемы имеют датчик напряжения) и не пытался ожидать гудка при переходе в режим вызова (это обеспечивает команда X3). Для установления связи на вызывающем модеме вводятся команды X3D, после чего на отвечающем вводится команда A. Единственное неудобство в этом случае - обычные модемы не умеют автоматически восстанавливать оборванное соединение.

Описанная технология может использоваться и при работе по коммутируемой линии - для установления модемной связи по каналу, уже соединенному для голосового разговора. При этом модемы должны быть подключены параллельно каждому телефонному аппарату, их операторы выбирают для себя роли вызывающего/отвечающего, после чего вызывающий вводит команду D и после подключения его модема к линии кладет трубку. Отвечающий оператор, услышав щелчок подключившегося к линии удаленного модема, вводит команду A и тоже кладет трубку, после чего модемы переходят к обмену сигналами установки соединения.

Режим работы

Факс-модем

Это модем со встроенными факсовыми протоколами установления связи, модуляции и передачи изображений. Такой модем может работать как с обычными модемами посредством протоколов передачи данных, так и с факс-машинами через протоколы передачи изображений.

Функциональность факс-модема определяется его классом: 1, 2 или 2.0. Класс 1 предполагает поддержку только протоколов физического уровня, все остальные процедуры выполняет управляющая программа компьютера. Класс 2 вносит бОльшую часть интеллектуальных функций в сам модем, однако является "промежуточным" стандартом де-факто. Класс 2.0 добавляет функции кодирования и декодирования изображений, содержит ряд изменений, и утвержден в качестве официального стандарта.

Классы факс-модемов не совместимы снизу вверх (функции младших классов не поддерживаются в старших), а модемы старших классов чаще всего не поддерживают младшие классы факсовых команд.

Программы, ориентированные на работу с факс-модемами (BitFax, BGFax, WinFax и др.), позволяют передавать и принимать изображения в различных графических форматах (BMP, GIF, TIFF, JPG и т.п.). Кроме этого, большинство программ, а также встроенные факс-службы современных ОС, позволяют передавать документы любого типа, для чего в системе устанавливается фиктивное устройство класса "принтер", при "печати" документов на которое они преобразуются в чистое изображение и отправляются факс-модемом.

Голосовой модем

Это модем с возможностью голосового (voice) контакта между абонентами. Первые модемы с поддержкой голоса имели только микрофонный и телефонный усилитель с возможностью подключения наушников с микрофоном, что добавляло к модему функции обычного телефонного аппарата. Современные модемы, кроме этого, способны одновременно передавать по каналу данные и голос, отчего эта группа модемов имеет общее обозначение SVD (Simultaneous Voice and Data), и часто позволяет делать это при помощи подключенного к модему телефонного аппарата.

Различаются две основные технологии передачи голоса вместе с данными:

ASVD - аналоговая, когда звуковая информация внедряется в поток данных в аналоговом виде на этапе модуляции. Скорость потока данных в канале при этом падает. Примером может служить протокол V.61 (скорость данных 4800 бит/с), а также его расширения от Rockwell, называемые AudioSpan: ML144 (4800..9600 бит/с) и ML288/V.34Q (4800..14400 бит/с). ASVD позволяет разговаривать с абонентом при помощь телефонной трубки или наушников с микрофоном, но не позволяет передавать по голосовому каналу звук из компьютера без его преобразования в аналоговую форму.

DSVD - цифровая, когда звук в цифровом виде прозрачно внедряется в основной цифровой поток посредством служебных кадров. При этом звук может как оцифровываться с микрофона на входе и подаваться на наушники с выхода, так и напрямую передаваться с компьютера или на компьютер. Пример - протокол V.70.

Помимо прямых голосовых разговоров, при помощи голосовых модемов реализуются системы определения номера звонящего абонента, автоответчики, системы автоматической рассылки речевых сообщений и т.п.

Soft-modem

Так называют класс модемов, часть "интеллекта" которых переносится из самого модема в основной компьютер. Повышение быстродействия центральных процессоров и появление специализированных команд для обработки сигналов (MMX) позволяют передать часть функций модемной аппаратуры операционной системе основного компьютера.

Встречаются также три наиболее распространенные разновидности soft-модемов:

- модем без ПЗУ микропрограммы, содержащий только ОЗУ. Микропрограмма в такой модем загружается из файла специальным программным загрузчиком, после чего такой модем вплоть до отключения питания работает, как обычный. Такая конструкция облегчает обновление микропрограмм и исключает полную потерю работоспособности модема с некорректно "перешитым" ПЗУ, однако требует операции первоначальной загрузки микропрограммы, без которой модем неработоспособен.

- модем с упрощенным контроллером, реализующим только протоколы модуляции и установления связи. Коррекция ошибок, сжатие данных и другие сервисные функции выполняются программным обеспечением (драйверами ОС или специализированными связными программами). Такой модем выглядит как обычный, имеет набор команд, однако без внешних сервисных программ неспособен реализовать описанные функции. Частным случаем являются модемы с интерфейсом RPI (Rockwell Protocol Interface - интерфейс протоколов Rockwell), построенные на серии микросхем Rockwell.

- модем без контроллера (controllerless). Такие модемы выпускаются только во внутреннем исполнении, и фактически представляют собой модулятор/демодулятор с "неинтеллектуальным" интерфейсом. Все функции по инициализации такого адаптера и превращению его в привычный интеллектуальный модем с набором AT-команд возлагаются на центральный процессор и драйверы, что создает значительные накладные расходы и требует процессора значительной мощности. Модемы этого типа работоспособны только в среде ОС, в которой установлены их драйверы, в остальных случаях они не имеют никакого смысла. Наиболее известным примером является USR Sрortster WinModem.

Скорость

В зависимости от поддерживаемого протокола возможны следующие скорости установки связи:

Стандарты ITU (CCITT)
Стандарт Год принятия Скорость Тип линии Модуляция
V.21 1964 200 HDX/FDX Общего пользования FSK
V.22 1980 1200 FDX (FDM)Общего пользования PSK
V.22 bis 1984 2400 FDX (FDM)Общего пользования QAM
V.23 1964 1200 FDX (FDM) Общего пользования FSK
V.26 1968 2400 HDX Частные PSK
V.26 bis 1972 2400 HDX Общего пользования PSK
V.26 ter 1984 2400 FDX (EC) Общего пользования PSK
V.27 1972 4800 HDX Частные PSK
V.27 bis 1976 4800 HDX Частные PSK
V.27 ter 1976 4800 HDX Общего пользования PSK
V.29 1976 9600 HDX Частные QAM
V.32 1984 9600 FDX (EC) Общего пользования QAM
V.32 bis 1991 14400   TCM
V.32 Ter   19200   TCM
V.FC   28800   TCM
V.34 1994 28800  
V.34M 1995 33600  
V.90 57600
V.92 57600

Также необходимо учитывать некоторые аспекты, которые сильно влияют на реальные скорости получения и отправки данных.

Компрессия (сжатие) данных включает различные методы, подобные кодированию Хаффмана или групповому кодированию (run length coding). Первый метод испоьзует кодирование часто встречающихся символов короткими последовательностями бит, а редких символов - длинными последовательностями. Во втором методе передается значение бита и длина цепочки одинаковых битов вместо передачи всей цепочки. Главной чертой протоколов компрессии является буферизация данных с последующим их сжатием и передачей другому модему. Получивший сжатые данные модем должен выпонить обратное преобразование. Алгоритмы сжатия данных подобны алгоритмам, используемым программами сжатия ARC, ZIP и ARJ. Код программы компрессии хранится в ПЗУ модема и обеспечивает компрессию в реальном времени. Степень сжатия зависит от характера данных. Например, исполняемые файлы PC могут быть сжаты на 40-50%. Сжатие текстовых файлов может достигать 100% (вдвое).

Протоколы, используемые модемами для передачи файлов. Широко растпространены протоколы передачи файлов Xmodem, Ymodem, Zmodem, в мэйнфреймах используется также протокол Kermit. Протокол Xmodem делит данные на блоки, каждый из которых содержит 128 байт данных и 4-байтовую контрольную сумму. На приемном конце контрольная сумма блока (128 байт) вычисляется заново и сравнивается с полученным в блоке значением. Если суммы не совпадают, запрашивается повторная передача блока. Протокол Ymodem использует блоки длиной 1024 байта с 4-байтовой контрольной суммой. За счет увеличения размера блока протокол Ymodem обеспечивает более быструю передачу. Кроме того, Ymodem обеспечивает пакетную передачу файлов с включением в пакет информации о каждом файле и его размере. Это позволяет пользователю на другом конце линии оценить время, требующееся для передачи файлов. Zmodem является свободно распространяемой (public domain) программой, которую написал Chuck Forsberg (Omen Technology). Этот протокол имеет несколько преимуществ. Размер блока составляет от 16 до 1024 байт протокол динамически определяет оптимальный размер блока в соответствии с качеством линии. Начальный размер блока составляет 1К. При наличии в линии сильных шумов размер блока автоматически уменьшается, при повышении качества связи - увеличивается заново. Скорость передачи растет с увеличением размера блока, но следует помнить, что при возникновении ошибки приходится повторять передачу большого блока. Поскольку протокол может автоматически регулировать размер блока в зависимости от качества линии, он позволяет обеспечить высокую скорость передачи. Протокол Zmodem обеспечивает продолжение передачи файла при обрыве связи с места обрыва. Размер контрольной суммы составляет 8 байт (CRC32), что повышает достоверность контроля ошибок.


Источник: Костромской образовательный портал

Норильский Никель Производство и профессии Образование Профориентация в школе Родной край Спорт, отдых, хобби Знакомства и общение НорНикель-классы

© ОАО ГМК "Норильский никель" 2004–2017.
Красноярский край и Таймыр: Норильск (Талнах, Кайеркан, Дудинка), Красноярск. Мурманская область и Кольский полуостров: Мончегорск, Заполярный, пос. Никель. Москва, Санкт-Петербург, Сочи.
Web-дизайн сайта, создание сайта - Текарт.

Рейтинг@Mail.ru