Характеристика модемов для персональных компьютеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Модем

2. Модем DSL

3. Типы технологий xDSL

4. Протокол передачи данных

5. Примеры сетевых протоколов

Список использованной литературы

1. Модем

Модемм (акроним, составленный из слов модулятор и демодулятор) -- устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации.

Модулятор в модеме осуществляет модуляцию несущего сигнала при передаче данных, то есть изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс при приёме данных из канала связи. Модем выполняет функцию оконечного оборудования линии связи. Само формирование данных для передачи и обработки принимаемых данных осуществляет т. н. терминальное оборудование (в его роли может выступать и персональный компьютер).

Модемы широко применяются для связи компьютеров через телефонную сеть (телефонный модем), кабельную сеть (кабельный модем), радиоволны (en:Packet_radio, радиорелейная связь). Ранее модемы применялись также в сотовых телефонах (пока не были вытеснены цифровыми способами передачи данных).

Компания AT&T Dataphone Modems в Соединённых Штатах была частью SAGE (ПВО системы) в 50-х годах. Она соединяла терминалы на различных воздушных базах, радарах и контрольных центрах с командными центрами SAGE, разбросанными по США и Канаде. SAGE использовала выделенные линии связи, но устройства на каждом конце этих линий были такими же по принципу действия, как и современные модемы.

Первым модемом для персональных компьютеров стало устройство Micromodem II для персонального компьютера Apple II, выпущенное в 1979 году компанией Hayes Microcomputer Products. Модем стоил 380 долл. и работал со скоростью 110/300 бит/сек.

В 1981 году фирма Hayes выпустила модем Smartmodem 300 бит/сек, система команд которого (Hayes-команды) стала стандартом де-факто в отрасли.

Виды

Внешние модемы представляют с собою, как правило коробочку с лампочками на лицевой панели. К компьютеру внешние модемы подключаются через COM-порт или что гораздо реже через USB-порт.
Основным достоинством таких модемов в первую очередь является, простота их подключения к компьютеру. Для их установки не требуется открывать корпус компьютера, их можно легко отсоединять и подключать. Кроме того, каждый внешний модем имеет так называемую панель индикаторов, по которым можно визуально диагностировать работу модема и знать какую операцию в данный момент производит модем.
Как уже говорилось, внешний модем выполнен в виде отдельного устройства, т.е имеет свой корпус и конечно-же свой собственный блок питания, что в отличии от внутренних модемов не всегда удобно, например при нехватки розеток питания. При "зависании" модема, не нужно перезагружать всю систему и достаточно просто отключить и снова включить модем.

Роль индикаторных лампочек :

MR(Modem Ready) - Показывает, что модем включен и готов к работе.

TR(Terminal Ready) - Этот индикатор горит, когда модем обнаруживает DTR(Data Terminal Ready), передаваемый коммуникационной программой.

HS(High Speed) - Этот индикатор загорается, когда модем работает с максимально возможной для него скоростью

CD(Carrier Detect) - Горит, когда модем обнаруживает несущую. Он должен гореть во время соединения модемов и на протяжении всего сеанса связи, пока один из модемов не “положит трубку”

AA(Auto Answer) - Показывает, что модем включен в режим автоответа, т.е. будет сам отвечать на все входящие звонки. Если модем обнаруживает Ring(Англ. - звонок), то этот индикатор мерцает.

OH(Off Hook) - Этот индикатор эквивалентен снятой трубке телефона. Он горит, когда модем занимает линию.

RD(Receive Data) - Мерцает при приеме компьютером данных.

SD(Send Data) - Этот индикатор мигает, когда компьютер посылает данные.

Недостатками внешних модемов является прежде всего цена. Они стоят гораздо дороже внутренних за счёт корпуса, индикаторов и встроенного блока питания. К таким модемам необходима мультикарта со встроенным FIFO(First Input First Output - первым пришел, первым принят). Без неё модем конечно же будет работать, но будет падать скорость передачи данных.

Внутренние модемы, о чем говорит само название уютно прячутся внутри корпуса компьютера. Выглядят они в виде зелёной платы и вставляются в ISA, AGP, AMR, CNR или PCI-слоты материнской платы. Подавляющее большинство внутренних модемов, выпускаемых в настоящее время, предназначено для установки именно в слот PCI.

Внутренние модемы, все без исключения имеют встроенный FIFO (First Input First Output - первым пришел, первым принят). FIFO это микросхема, обеспечивающая буферизацию данных. Обычный модем при прохождении байта данных через порт каждый раз запрашивает прерывания у компьютера. Компьютер по специальным IRQ(Interrupt Request) линиям прерывает на некоторое время работу модема, а потом опять возобновляет её. Это замедляет работу компьютера в целом. FIFO же позволяет использовать прерывания в несколько раз реже. Это имеет большое значение при работе в многозадачных средах.

Разновидностью внутренних модемов являются soft-модемы, которые иногда также могут называтся win-модемами. Soft-модем (программный модем) - модем, часть функций которого выполняется программой, установленной на ПК.

Достоинством внутренних модемов является меньшая цена, чем на внешние модемы. Не занимают много места и питаются от сети питания самого системного блока.

Недостатки таких модемов несколько. Занимают слот расширения на материнской плате компьютера. Это очень неудобно на мультимедийных машинах, на которых установлено большое количество дополнительных плат, а также на компьютерах, которые работают серверами в сетях. На них в отличии от внешних нет индикаторных ламп, которые при имении определённого навыка позволяют следить за процессами происходящими в модеме. И наконец, при зависании модема приходиться перезагружать компьютер

По принципу работы

· аппаратные -- все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена производятся встроенным в модем вычислителем (например, с использованием DSP или микроконтроллера). Также в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.

· программные (софт-модемы, host based soft-modem) -- все операции по кодированию сигнала, контролю ошибок и управлению протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. В модеме находятся только входные/выходные аналоговые цепи и преобразователи (ЦАП и АЦП), а также контроллер интерфейса (например USB).

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

2. Модем DSL

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.

3. Типы технологий xDSL

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.

4. Протокол передачи данных

Протокол передачи данных -- набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.

Стандартизированный протокол передачи данных также позволяет разрабатывать интерфейсы (уже на физическом уровне), не привязанные к конкретной аппаратной платформе и производителю (например, USB, Bluetooth).

Сигнальный протокол используется для управления соединением -- например, установки, переадресации, разрыва связи. Примеры протоколов: RTSP, SIP. Для передачи данных используются такие протоколы как RTP.

Сетевомй протокомл -- набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.

Новые протоколы для Интернета определяются IETF, а прочие протоколы -- IEEE или ISO. ITU-T занимается телекоммуникационными протоколами и форматами.

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению -- от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (интерфейс программирования приложений для передачи информации приложениями).

Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. В настоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI (Open System Interconnection -- взаимодействие открытых систем, ВОС).

Модель OSI -- это 7-уровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколов и правил связи, организованных в несколько уровней:

· на физическом уровне определяются физические (механические, электрические, оптические) характеристики линий связи;

· на канальном уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети;

· сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку сообщений;

· транспортный уровень контролирует очередность прохождения компонентов сообщения;

· задача сеансового уровня -- координация связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях;

· уровень представления служит для преобразования данных из внутреннего формата компьютера в формат передачи;

· прикладной уровень является пограничным между прикладной программой и другими уровнями -- обеспечивает удобный интерфейс связи сетевых программ пользователя.

5. Примеры сетевых протоколов

TCP/IP -- набор протоколов передачи данных, получивший название от двух принадлежащих ему протоколов: TCP (англ. Transmission Control Protocol) и IP (англ. Internet Protocol)[1]

Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:

· HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) -- это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.

· FTP (File Transfer Protocol) -- это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

· POP (Post Office Protocol) -- это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

· SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) -- протокол, который задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.

· telnet -- это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и так далее. На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.

Другие протоколы:

· DTN -- протокол, предназначенный для обеспечения сверхдальней космической связи.

Список использованной литературы

1. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия (Михаил Гук) 2006

Размещено на Allbest.ru