Смарт ТВ 

Какое устройство является основным элементом статической памяти. Статическая и динамическая оперативная память. Принципы работы динамической памяти

Критерии выбора модема для средних и плохих телефонных линий

Модем в нашей стране - единственная возможность связи с внешним электронным миром для домашних пользователей и порой единственное доступное «средство передвижения» данных по разбитым телефонным линиям. Соответственно требования к модему предъявляются почти как к «лендроверу»: обеспечивать устойчивую работу при неблагоприятных внешних воздействиях, а на трассе развивать приличную скорость.

Назначение модема

Так называемый аналоговый модем (название происходит от синтеза слов «Модулятор» и «Демодулятор») - коммуникационное устройство, позволяющее передавать бинарные (цифровые) данные по аналоговой телефонной линии. По сути, он осуществляет преобразование данных с компьютера в последовательность дискретных (разнотипных) сигналов и их отправку по аналоговой телефонной линии. На другом конце они расшифровываются принимающим модемом путем аналого-цифрового преобразования. До недавних пор практическим пределом скорости передачи данных при такой схеме являлись 33 600 бит/с (протокол V.34+). Но если, скажем, на стороне Интернет-провайдера имеется цифровое подключение модема, то теоретически достижимая скорость приема (но не отправки) данных поднимается до 56 Кбит/с (по коммуникационным протоколам V.90, X2 или K56Flex).

Современный аппаратный модем представляет собой сложное коммуникационное устройство, вынужденное обеспечивать передачу цифровых данных по аналоговой телефонной линии. Телефонный шнур подключается к блоку интерфейса с телефонной линией, обеспечивает набор номера, определение сигнала «занято», защиту от опасных перепадов напряжения в линии и некоторые другие функции. Далее сигнал из телефонной линии попадает в дифференциальную систему, которая разделяет входные и выходные сигналы и ведет компенсацию влияния собственного сигнала на входной. Потом сигналы попадают на фильтры, усиливаются и оцифровываются с помощью аналого-цифрового преобразователя (ADC, АЦП) в блоке формирования аналоговых фронтов. Полученная информация поступает в цифровой сигнальный процессор (DSP), который и выделяет из нее на основе математических методов «нули» и «единицы». Именно возможностями цифровой обработки сигнала этого блока определяются качество и скоростные характеристики современных модемов. За весь комплекс процедур по преобразованию и обработке сигнала, а также за управление DSP, реализацию протоколов аппаратной коррекции и управление энергонезависимой памятью отвечает контроллер модема (блок управления). В энергонезависимую память модема записывается программа управления («прошивка»), которая, к примеру, позволяет превратить модем, поддерживающий лишь протокол V.34 (максимальная скорость 33,6 Кбит/с), в современный модем с протоколом V.90 (максимальная скорость 56 Кбит/с).

Доступ в Интернет - это лишь одна из многочисленных функций модема. С помощью модема можно связать между собой два компьютера. Это позволит вам копировать с одного компьютера на другой необходимую информацию, например нужную программу или документ, либо играть в любимую игру со своим приятелем. Самое главное, что компьютеры при этом могут находиться в разных частях города или даже в разных городах. Конечно, то же самое можно сделать и при помощи Интернета, но зачастую бывает так, что в самый нужный момент (по законам Мерфи) доступ в Интернет оказывается временно заблокированным. Еще одно применение модемов - это отправка и прием факсов. При наличии модема отпадает необходимость в приобретении факс-аппарата, который имеет те же возможности, а стоит дороже. Кроме того, многие современные модели модемов наделены дополнительными функциями и возможностями. К примеру, с помощью модема можно определять номер входящего звонка телефона (функция АОН), заблокировать звонки, исходящие от определенных телефонных номеров, сконфигурировать автоответчик и многое другое.

Выбор модема

К сожалению, никакого универсального метода выбора модема не существует. Как всегда, приходится искать «золотую середину» между размером вашего кошелька, производительностью самого модема и возможностями вашей телефонной линии, которые определяются в основном местной телефонной станцией (АТС). Как правило, модем, который прекрасно работает на одной телефонной линии, может отвратительно работать на другой. Что предпринять пользователю, решившему приобрести модем, как узнать, какая у него телефонная линия и какой из модемов для нее подойдет? Естественно, дать безошибочный рецепт выбора модема невозможно. Поэтому ограничимся лишь общими рекомендациями, которые позволят избежать многих ошибок.

Прежде всего нужно определиться с тем, какой покупать модем. Конструктивно модемы можно разделить на два типа: внутренние и внешние. Разницы в производительности такие модемы не имеют. Как правило, внешние модемы дороже аналогичных внутренних и имеют как незначительные преимущества, так и недостатки. К несомненному преимуществу внешних модемов относится простота их физического подключения к компьютеру. Для установки внешнего модема не потребуется открывать корпус компьютера, можно легко отсоединить модем от одного компьютера и подсоединить к другому. Кроме того, внешний модем имеет так называемую панель индикаторов, по которым можно визуально диагностировать его работу. Справедливости ради отметим, что и многие внутренние модемы позволяют программно эмулировать подобную панель с индикаторами, которая может отображаться на экране монитора. Еще одним преимуществом многих моделей внешних модемов является возможность ручной регулировки громкости звука. Для этого, конечно, нужно, чтобы у модема был встроен динамик. Звук, воспроизводимый модемом, позволяет работать с ним в режиме обычного телефона - модемы умеют и такое. Но главное, для чего понадобится этот звук, - это диагностика процесса установления связи. Те, кто хоть раз выходил в Интернет, то есть устанавливал с помощью модема соединение с удаленным компьютером, знают, что после установления связи модем начинает издавать непонятные звуки, похожие на шипение. Эти звуки не что иное, как «разговор» двух модемов между собой. Человеку язык такого общения непонятен, зато модемы, прекрасно понимающие друг друга, договариваются между собой о параметрах связи. В буквальном переводе с английского такие переговоры называются рукопожатием (handshake). В процессе рукопожатия модемы выясняют качество линии связи, оговаривают скорость передачи информации между собой и многие другие детали. Но, если человеку непонятен язык общения модемов, то зачем ему нужно слушать эти переговоры? Дело в том, что некоторые модели модемов, не приспособленные к нашим линиям связи, не в состоянии правильно определять сигнал «занято». В этом случае вы услышите не только шипение (это ваш модем пытается разговаривать), но и пробивающийся сквозь него сигнал «занято». Естественно, что работа с таким модемом не доставит удовольствия. Проблемы будут возникать каждый раз при невозможности соединения из-за занятости абонента. Обнаружив такую особенность модема и определив причину, лучше сразу обменять его на другую модель.

Конечно, и внутренние модемы позволяют регулировать звук. Однако делать это приходится либо программно, что не всегда удобно, либо путем подключения модема к звуковой карте, с тем чтобы пользоваться регулировкой звука на колонках. В любом случае проблема решается, но проще всего это делается у внешнего модема с регулировкой звука.

Кроме перечисленных достоинств внешние модемы имеют и незначительные недостатки. Прежде всего модем требует дополнительного места на рабочем столе, которого постоянно не хватает. Кроме того, любой внешний модем придется включать в сеть с помощью специального адаптера - значит, потребуется еще одна розетка. И наконец, последнее - все внешние модемы имеют кнопку включения питания, следовательно, вы будете постоянно забывать выключать свой модем.

Внутренние модемы, как следует из названия, устанавливаются внутрь компьютера в один из свободных слотов на материнской плате. Такие слоты бывают нескольких типов: ISA, PCI, AGP и AMR. Большинство модемов, выпускаемых в настоящее время, предназначены для установки именно в слот PCI. Кстати, именно этих слотов на материнской плате больше всего. Впрочем, можно еще встретить и модемы, предназначенные для установки в слот ISA. Разницы между производительностью PCI-модемов и ISA-модемов нет никакой (хотя многие почему-то считают иначе), поэтому если на вашей материнской плате есть свободный слот ISA, то можно остановиться и на таких моделях. Многие модемы с PCI-интерфейсом называются Soft- или Win-модемами. Soft-модемы - это урезанные в аппаратной части «классические» модемы. Бесконтроллерные и Soft-модемы допускают простое обновление микропрограммы. Сам процесс обновления микропрограммы модема называется «перепрошивкой». Связано это с тем, что микропрограмма, управляющая работой обычного «классического» модема, находится в его ПЗУ (Постоянное Запоминающее Устройство). Говорят, что микропрограмма «зашита» в ПЗУ и, чтобы ее изменить, ПЗУ «перепрошивают». Однако термин «прошивка» корректен только для обычных модемов, у которых действительно есть ПЗУ. У бесконтроллерных и Soft-модемов ПЗУ, как правило, отсутствует (у Soft-модемов отсутствует всегда). Сама же управляющая микропрограмма находится в оперативной памяти компьютера и загружается туда каждый раз при инициализации модема. Соответственно «перепрошивать» у таких модемов нечего, а сам процесс обновления микропрограммы заключается в простой процедуре установки новых драйверов.

Кроме упомянутых различий, внешние модемы конструктивно ничем не отличаются от внутренних. Однако, как показывают результаты тестирования, показатели внутренних модемов несколько ниже аналогичных показателей внешних модемов. Поэтому внутренние модемы имеет смысл использовать только на линиях хорошего и среднего качества. В таком случае выбор между внутренним или внешним модемом не принципиален - все зависит от конкретных предпочтений. Если же ваша линия страдает сильной зашумленностью, импульсными помехами и прочими неприятными явлениями, то лучше остановиться на «классических» моделях внешних модемов. В заключение лишь отметим, что профессионалы предпочитают использовать «классические» внешние модемы.

В последнее время на нашем рынке стал появляться еще один тип внутренних модемов - так называемые AMR (Audio Modem Raiser)- и CNR (Communication Network Raiser)-модемы. По сути это вообще не модемы. Сам модем целиком располагается на материнской плате компьютера, а в специальный AMR- или CNR-слот вставляется небольшая плата, играющая роль розетки для подключения к телефонной линии. Такие «модемы» стоят очень дешево, но требуют специальной материнской платы. Многие новые материнские платы, построенные на чипсетах VIA Apollo 133, Intel 820, Intel 810, Intel 815e и имеющие встроенные кодеки AC’97, такие слоты имеют, а вот у плат на чипсете Intel 440BX такого слота нет. Поэтому если вы решили остановиться именно на таком варианте модема, то предварительно выясните, можно ли его установить на вашу материнскую плату. Если речь идет об AMR-слоте, то нужно учитывать, что сам слот поддерживает установку либо аудиокарты, либо модема. Но установить можно лишь какое-то одно устройство. В CNR-слот можно устанавливать либо сетевой адаптер, либо модем. Обычно на платах имеется два CNR-разъема, что позволяет устанавливать оба устройства сразу. Тестирования показывают, что AMR- и CNR-модемы очень чувствительны к качеству телефонной линии, поэтому россиянам их рекомендовать не следует.

Второй важный момент, на который нужно обратить внимание при покупке модема, - это способ его подключения к компьютеру. Как уже отмечалось, внутренние модемы вставляются в свободный слот материнской платы, а вот внешние модемы подключаются к компьютеру с помощью специального модемного кабеля, который, как правило, продается вместе с модемом. Подавляющее большинство внешних модемов подключается к компьютеру через последовательный интерфейс, называемый RS-232C. Для этого нужно подсоединить кабель к последовательному порту (COM-порт) компьютера. Большинство современных компьютеров имеет два последовательных порта с 9-штырьковыми разъемами. Эти штырьки принято называть пинами, поэтому такие последовательные порты обычно называют 9-пиновыми. Кроме 9-пиновых, бывают еще и 25-пиновые последовательные разъемы, поэтому если у вас установлен именно такой разъем, то вам потребуется соответствующий кабель. В настоящее время компьютеры с 25-пиновыми последовательными портами уже не производятся, но если ваш компьютер не новый, то на это стоит обратить внимание. Некоторые внешние модемы могут подключаться к компьютеру не по последовательному интерфейсу, а через USB-порт. Единственное преимущество, которое дает такое подключение, - это отсутствие кабеля питания (да и то не у всех моделей), так как питание подается в модем через USB-порт. Во всем остальном подобные модемы ничем не отличаются от модемов, подключаемых к последовательному порту.

Следующий немаловажный момент, на котором следует акцентировать внимание при выборе модема - это возможность его подключения параллельно телефонному аппарату. Многие модели как внутренних, так и внешних модемов имеют по два гнезда - одно, называемое LINE (линия), предназначено для подключения модема к телефонной линии, а другое используется для подключения телефонного аппарата к модему. Такой способ подключения телефона (рис. 1) является предпочтительным, так как в этом случае модем с помощью реле во время своей работы может блокировать телефонный аппарат. Конечно, модем и телефон можно подключить параллельно друг другу посредством специальной телефонной розетки, но гарантировать хорошее качество связи в этом случае сложно. Проблема заключается в том, что телефонный аппарат имеет определенное сопротивление, наличие которого может негативно отразиться на работе модема.

Итак, первый важный совет - выбирайте модем с возможностью подключения к нему телефонного аппарата.

Кроме гнезд для подключения телефонного аппарата и подключения самого модема к телефонной линии (эти разъемы называются RJ 11), у модемов могут быть выходы для подключения микрофона и внешнего динамика. Такие модемы называются голосовыми (Voice Modem). Использовать разъем для подключения внешнего динамика можно и для подключения модема к звуковой карте компьютера, чтобы не подключать дополнительных динамиков. Ну а если подключить к такому модему внешний микрофон, то с ним можно будет работать, как с обычным телефоном.

Кроме описанных функций почти все современные модемы способны выполнять функции факс-аппарата. С помощью специальной программы, поставляемой вместе с модемом или приобретаемой отдельно, вы сможете не только посылать факсы (текстовые документы или картинки), но и принимать их. Поэтому полное название современного модема может звучать так: Voice Fax Modem.

Однако при выборе модема необходимо учесть одно обстоятельство. Дополнительные функции, выполняемые модемами, - это вовсе не самое главное. По личному опыту и по опыту всех своих знакомых, которых можно назвать профессиональными пользователями компьютеров, могу утверждать, что если вам и придется использовать модем в голосовом режиме и в режиме факс-аппарата, то крайне редко. В 99% случаев вы будете использовать модем исключительно для передачи или приема данных, то есть именно в том режиме, для которого он в первую очередь и предназначен. Поэтому серьезно относиться к дополнительным функциям модема вряд ли имеет смысл.

Еще один момент, который необходимо учесть при выборе модема, это поддерживаемые протоколы. Протоколы - это определенный набор правил взаимодействия между модемами. Модемных протоколов существует большое количество, но в настоящее время используются в основном два протокола - V.34/V.34+ и V.90. При этом если модем поддерживает протокол V.90, то он автоматически будет поддерживать и протокол V.34. Самое важное различие между протоколами с точки зрения пользователя заключается в максимально возможной скорости передачи, которую принято измерять в количестве переданных бит за одну секунду (бит/с). Эти единицы измерения еще называют bps, что в переводе с английского как раз и означает «бит в секунду» (bit per second). В протоколе V.34+ максимальная скорость передачи и приема данных установлена равной 33 600 бит/с, а в протоколе V.90 скорость приема данных ограничена значением 56 000 бит/с, а скорость передачи данных не может быть больше 33 600 бит/с. Таким образом, протокол V.90 является асимметричным по скорости передачи и приема. Но самая интересная особенность этого протокола в том, что возможность его использования зависит не от модема, а от качества вашей телефонной линии и типа местной телефонной станции. Поэтому можно купить очень дорогой модем, поддерживающий протокол V.90 и не получить желаемой скорости соединения. Следует помнить, что для работы по протоколу V.90 необходимо, чтобы ваша местная телефонная станция была цифровой. В противном случае соединение по этому протоколу окажется невозможным и приобретение модема с поддержкой именно этого протокола станет бессмысленным. Узнать тип вашей местной телефонной станции (АТС) можно либо обратившись непосредственно на АТС, либо выяснив это у тех соседей по микрорайону, кто уже имеет модем.

Кроме упомянутых протоколов передачи существуют протоколы сжатия данных и коррекции ошибок. Однако все современные модемы поддерживают необходимые для нормальной работы протоколы, поэтому волноваться по этому поводу не стоит.

Итак, обсудив особенности современных модемов, мы так и не решили главного вопроса - как же выбрать хороший модем? Для тех, кто живет в новых микрорайонах с новыми и, естественно, цифровыми АТС, проблема решается очень просто. Вам, счастливчикам, подойдет любой модем, в том смысле, что любой, даже некачественный модем на хорошей линии связи будет работать без проблем. Поэтому покупайте тот, который вам больше нравится. Если же вы живете в старом районе, где используется достаточно старая АТС, то вам потребуется действительно хороший модем, способный противостоять различного рода помехам. Наиболее известными компаниями, производящими качественные (и подчас дорогие) модемы, являются U.S.Robotics, ZyXEL, Inpro, CNet и D-Link. Большинство модемов этих компаний отличаются возможностью эффективной настройки модемов на конкретную линию связи.

По материалам публикаций КомпьютерПресс

КомпьютерПресс 4"2001

Устройство цифрового модема

Как уже отмечалось, к цифровым модемам можно отнести такие устройства, как CSU/DSU(Channel Service Unit/Data Service Unit), терминальные адаптеры ISDN, а также модемы на короткие расстояния (Short Range Modem). По выполняемым функциям цифровые модемы очень похожи на модемы для аналоговых каналов связи. За исключением самых простейших, цифровые модемы обладают интеллектуальными функциями и поддерживают набор АТ-ко-манд. В первую очередь это относится к цифровым модемам, работающим на коммутируемых линиях, например, в сетях ISDN. В качестве примера цифрового модема рассмотрим устройство CSU/DSU.

Устройства CSU/DSU применяются для передачи данных по цифровым каналам типа Е1/Т1, Switched 56 и другим. CSU обеспечивает правильное согласование с используемым цифровым каналом и частотную коррекцию линии. CSU также поддерживает выполнение проверок по шлейфу. На CSU часто устанавливаются световые индикаторы, сигнализирующие об обрыве мест-

Рис. 2. 13. Схема устройства CSU/DSU

ных линий, потери связи со станцией, а также о работе в режиме проверки по шлейфу. Питание CSU может осуществляться отдельным источником питания, либо посредством самой цифровой линии.

Модули обслуживания данных, или цифровые служебные модули DSU включаются в цепь между CSU и DTE (рис. 2. 13), в качестве которого часто выступает не только компьютер, но и различное сетевое оборудование, например, маршрутизатор, мост, мультиплексор или сервер. На DSU обычно устанавливается интерфейс RS-232 или V. 35. Основной задачей DSU является приведение потока цифровых данных, поступающих от DTE в соответствие со стандартом, принятым для данной цифровой линии.

Можно провести аналогию с аппаратурой для сетей ISDN. В этом случае CSU играют примерно ту же роль, что и NT1, а DSU похожи на терминальные адаптеры ISDN. DSU часто встраивают в другие устройства, например мультиплексоры. Но чаще их комбинируют с CSU. При этом получается единое устройство, именуемое CSU/DSU или DSU/CSU. В CSU./DSU могут встраиваться схемы сжатия передаваемых данных, а также резервные коммутируемые порты. Часто устройства CSU/DSU выполняют функции защиты от ошибок, реализуя один из протоколов супермножества HDLC. К сожалению, в области цифровых модемов нет такой жесткой стандартизации на протоколы сжатия данных, защиты от ошибок и вид линейного кодирования, какая существует для аналоговых модемов КТСОП. По этой причине следует с большой осторожностью осуществлять выбор цифровых модемов различных производителей.

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:

  • Оконечного оборудования данных в точке А;
  • Интерфейса (или стыка) между оконечным оборудованием данных и аппаратурой канала данных;
  • Аппаратуры канала данных в точке А;
  • Канала передачи между точками А и В;
  • Аппаратуры канала данных в точке В;
  • Интерфейса (или стыка) аппаратуры канала данных;
  • Оконечного оборудования данных в точке В.

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.

Аналоговые и цифровые каналы связи.

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:

  1. Источник информации вырабатывает непрерывный сигнал, доставляемый потребителю в форме непрерывной функции, - канал связи непрерывный.
  2. Источник информации вырабатывает непрерывный сигнал, доставляемый потребителю в дискретной форме, - канал связи непрерывно-дискретный.
  3. Источник информации вырабатывает дискретный сигнал, доcтавляемый потребителю в форме непрерывной функции, - канал связи дискретно-непрерывный.
  4. Источник информации вырабатывает дискретный сигнал, доставляемый потребителю в дискретной форме, - канал связи дискретный.

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.

Базовая модель коммуникационных систем

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.

Стандарты факсимильной связи

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.

Модем (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) - устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции.

Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

Типы модемов

По исполнению:

  1. внешние - подключаются к COM или USB порту, обычно имеют внешний блок питания
  2. внутренние - устанавливаются внутрь компьютера в слот ISA, PCI, PCMCIA
  3. встроенные - являются внутренней частью устройства, например ноутбука

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).
  • 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
  • Спутниковые
  • PLC - используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети, т.е. обычно по электропроводке 220 Вольт.

Составные устройства

  1. Порты ввода-вывода - схемы, предназначенные для обмена данными между телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером - с другой. Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется трансформатор.
  2. Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) Обычно модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с используемым протоколом передачи данных. Может также выполнять другие функции.
  3. Контроллер управляет обменом с компьютером.
  4. Микросхемы памяти:
    • ROM - энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом - прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего служит специальная процедура описанная в руководстве пользователя. Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш-память(EEPROM). Флэш-память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.
    • NVRAM - энергонезависимая электрически перерепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема. Пользователь может изменять установки, например используя набор AT-команд.
    • RAM - оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.

Модемы с дополнительными возможностями

Факс-модем позволяет компьютеру, к которому он присоединен, передавать и принимать факсимильные изображения на другой факс-модем или обычную факс-машину.

Голосовой модем имеет функцию оцифровки сигнала с телефонной линии и воспроизведение произвольного звука в линию. Часть голосовых модемов имеет встроенный микрофон. Это позволяет осуществить: передачу голосовых сообщений в режиме реального времени на другой удаленный голосовой модем и прием сообщений от него и воспроизведение их через внутренний динамик; использование такого модема в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.

  1. Модем. Характеристики
  1. Технология DSL