Лекция 13. Модемы. Устройство. Классификация Глава 4 Модемы. Классификация и основные принципы работы

4.1. Устройство современного модема

Главной функцией модема является функция преобразования сигналов. По этой причине первые модемы, не обладавшие возможностями современных, часто называли просто УПС. В современном понимании понятие модема значительно шире, чем совокупность модулятора и демодулятора. В настоящее время модемы являются интеллектуальными устройствами, позволяющими помимо своей основной функции, реализовать множество других функций, предоставляя дополнительные удобства пользователю.

Интеллектуальные возможности модемов реализуются благодаря наличию в них схемы управления, выполненной на основе использования микропроцессоров. Обобщенную архитектуру современного модема можно представить в виде следующей схемы (рис. 4.1).

В этой схеме универсальный процессор выполняет функции управления взаимодействием с компьютером и схемами индикации состояния модема. Он реализует посылаемые компьютером команды и управляет режимами работы остальных частей модема. Он же может реализовать различные алгоритмы сжатия и восстановления передаваемых данных.

Рисунок 4.1. Обобщенная структура современного модема

Микропрограммы управления модемом хранятся в ПЗУ. Путем замены ПЗУ иногда можно добиться существенного улучшения свойств модема, т.е. произвести его модернизацию с целью обеспечения поддержки новых протоколов или сервисных функций. Для облегчения такой модернизации в последнее время вместо ROM стали широко применяться микросхемы флеш-ROM.

Схема ППЗУ позволяет сохранить установки модема на время его выключения.

ОЗУ используется для временного хранения данных при промежуточных вычислениях как универсальным процессором, так и цифровым сигнальным процессором.

На ЦСП возлагаются задачи по реализации основных функций кодирования как корректирующим, так и линейным кодом, скремблирование и другие функции, за исключением собственно операций модуляции и демодуляции.

Эти операции обычно выполняются специализированным модемным процессором.

Рассмотренная схема не является структурной схемой какого-либо конкретного модема, а представляет собой обобщенную функциональную организацию современного модема. В каждой конкретной модели описанные функции могут быть реализованы различными способами.

4.2. Классификация модемов

Строгой классификации модемов не существует по причине их большого разнообразия. Тем не менее, выделяется ряд признаков, по которым можно произвести условную классификацию.

К этим признакам можно отнести:

- поддерживаемый модемом протокол взаимодействия;

- метод передачи;

- область применения;

- используемый тип модуляции;

- используемый метод исправления ошибок и сжатия данных;

- интеллектуальные возможности.

Функции современных модемов относятся к наиболее далеким от пользователя уровням – физическому и канальному.

Физический уровень определяет интерфейсы системы с каналом связи, а именно, механические, электрические, функциональные и процедурные параметры соединения. Физический уровень выполняет три основные функции: установление и разъединение соединений; преобразование сигналов; реализация интерфейса.

Типовой профиль протоколов при использовании модема, поддерживающего только функции физического уровня, выглядит следующим образом (рис. 4.2).

Рисунок 4.2. Типовой профиль протоколов физического уровня

При этом считается, что ООД (компьютер) соединен с модемом посредством интерфейса RS-232, а модем для подключения к каналу тональной частоты КТСОП использует протокол модуляции в соответствии с рекомендациями V.21.

Возможный профиль протоколов для модема, поддерживающего функции физического и канального уровней выглядит следующим образом (рис. 4.3).

В этой схеме компьютер соединяется с модемом посредством интерфейса RS-232, а модем реализует протокол модуляцииV.34 и аппаратную коррекцию ошибок согласно рекомендациямV.42.

С функциональной точки зрения модемные протоколы могут быть разделены на следующие группы:

1. Протоколы, определяющие нормы взаимодействия модема с каналом связи – V.2,V.25.

2. Протоколы, регламентирующие соединение и алгоритмы взаимодействия модема и ООД – V.10,V.11,V.24,V.25,V.25bis,V.28.

Рисунок 4.3. Типовой профиль протоколов физического и канального уровней

3. Протоколы модуляции, определяющие основные характеристики модемов, предназначенных для коммутируемых и выделенных телефонных каналов – V.17,V.21,V.22,V.23,V.26,V.32,V.33,V.34 и другие.

4. Протоколы защиты от ошибок – V.41,V.42.

5. Протоколы сжатия передаваемых данных – V.42bisи другие.

6. Протоколы согласования параметров связи на этапе их установления – V.8.

По методу передачи модемы делятся на асинхронные и синхронные. Следует напомнить, что говоря о синхронном, либо асинхронном методе передачи обычно подразумевают передачу по каналу связи между модемами. Однако передача данных по интерфейсу «компьютер - модем» тоже может быть синхронной и асинхронной. Модем может работать с компьютером в асинхронном режиме и одновременно с удаленным модемом – в синхронном режиме и наоборот. В таком случае говорят, что модем работает в синхронно-асинхронном режиме.