12. Современные модемы. Классификация. Функции модемов. Рекомендации мкктт.
Модем–устройство прямого ( модулятор ) и обратного ( демодулятор ) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи. Но в современном понимании понятие модема значительно шире, чем просто совокупность модулятора и демодулятора. В настоящее время модемы являются интеллектуальными устройствами, которые позволяют реализовать помимо основных, множество дополнительных функций.
Подразделяются:
На аналоговые ( самые распространенные сейчас модемы )
На цифровые ( или сетевые адаптеры ). В них нет классической модуляции и демодуляции. Входные и выходные сигналы у таких модемов импульсные. Для них не разработаны общепринятые стандарты и они выпускаются для работы в конкретных цифровых технологиях: ISDN, HDSL, ADSL и т.д.
По классу подразделяются:
Модемы 1 класса. Выполняют основную работу по приему и передаче сообщений компьютером с программой поддержки факсимильной связи.
Модемы 2 класса. Реализуют все процедуры приема и передачи факсов средствами самого модема.
По исполнению:
Внутренние.
Внешние.
По интерфейсу с каналом связи:
Контактные.
Бесконтактные (аудио).
По назначению:
Для телефонных каналов ( стандарт V ).
Для телеграфных каналов.
Факс модемы.
Сотовые модемы.
Оптоволоконные модемы.
Спутниковые радиомодемы.
По скорости передачи:
Низкоскоростные.
Высокоскоростные.
По принципу работы линии:
Асинхронные. В этом режиме каждый переданный байт дополняется стартовым битом и 2 стоповыми битами. Иногда дополняется битом четности.
Синхронные. В данном режиме данные передаются одним потоком байт за байтом. Стартовые и стоповые биты отсутствуют.
Синхронно-ассинхронные.
По реализации протоколов:
Поддерживающие протоколы на аппаратном уровне.
Поддерживающие протоколы на программном уровне.
Порт интерфейса ООД-АПД ( ПК – модем ) обеспечивает взаимодействие с ООД ( ПК ). Если модем внутренний, то вместо этого интерфейса используется внутренняя компьютерная шина PCI или ISA.
Порт канального интерфейса обеспечивает согласование электрических параметров с используемым каналом связи. Канал может быть аналоговым или цифровым с 2-х или 4-х проводным окончание.
Универсальный процессор выполняет функции управления взаимодействием с ООД и схемами индикации состояния модема. Именно он выполняет, посылаемые с ПК , АТ-команды и управляет режимами работы остальных составных частей модема. Может реализовывать операции компрессии и декомпрессии передаваемых данных.
Интеллектуальные возможности модема определяются в основном типом используемого универсального процессора и микропрограммой управления модемом, хранящейся в ПЗУ. Путем замены или перепрограммирования ПЗУ можно существенно улучшить свойства модема, т.е. произвести его модернизацию. Это может обеспечить поддержку новых протоколов и сервисных функций.
Схема ППЗУ позволяет сохранять установки модема в профилях ( профайлах ) на время его выключения. Параметры конфигурации модема хранятся в ППЗУ ( активный профиль), ПЗУ ( заводская ), в ОЗУ ( текущая конфигурация ). Выбор любого профиля производится по командам от ПК. Память ОЗУ интенсивно используется и для временного хранения данных и промежуточных вычислений, производимых как универсальным, так и цифровым сигнальным процессорами.
На сигнальный процессор возлагаются задачи по реализации основных функций протоколов модуляции ( линейное кодирование, скремблирование и т.д. ) за исключением собственно операций модуляции и демодуляции. Они выполняются модемным процессором.
Основные функции:
Осуществляет преобразование последовательных цифровых сигналов в аналоговый и наоборот.
Защита от ошибок.
Сжатие данных, что позволило радикально увеличить скорость передачи и достоверность ( код Хафмена, метод Шеннона-Фано ). Сжатие данных выполняется путем обнаружения и частичного устранения избыточности информации во входном потоке передающего модема, после чего закодированные блоки данных уменьшенного размера направляются принимающему модему, который восстанавливает их исходный вид.
Адаптивная коррекция.
Эхо-компенсация. На телефонных каналах присутствуют участки перехода с 2-х проводной части канала на 4-х проводную и наоборот. Переход идет через дифференциальную систему, которая не является идеальной. Поэтому присутствуют токи обратной связи и как следствие эхо-сигналы, поступающие на вход модема. Для борьбы с этим явлением модемы используют функцию эхо-компенсации.
Сверточное кодирование и декодирование.
Полное самотестирование модема.
Распознавание идентификатора звонящего.
Автоматический дозвон.
Процесс передачи информации с одновременным наблюдением за целостностью коммутируемого канала.
Автоматическая инициализация модема.
Помимо основных функций в современных модемах реализованы дополнительно интеллектуальные возможности, которые рассмотрены далее в ответе на вопрос 46.
По рекомендациям МККТТ, передача данных и их преобразования в модемах выполняются в соответствии принятыми протоколами.
Протокол передачи данных – это совокупность правил, регламентирующих формат данных и процедуры их передачи в канале связи.
Протоколы передачи по телефонным каналам связи:
V 21 - асинхронный режим, частотная модуляция, максимальная скорость 300 бит/с. Предназначен для факсимильной передачи данных.
V 22 – дуплексный , асинхронно-синхронный режим, относительная фазовая модуляция, максимальная скорость 1200 бит/с, есть скремблирование.
V 22bis – дуплексный , используется квадратурно-амплитудная модуляция, максимальная скорость 2400 бит/с.
V 32 – асинхронно-синхроннй режим, квадратурно – амплитудная модуляция, максимальная скорость 9600 бит/с, наличие скремблирования и эхо-компенсации.
V 32 bis - асинхронно-синхроннй режим, квадратурно – амплитудная модуляция, максимальная скорость 14400 бит/с, наличие скремблирования и эхо-компенсации, автоматическая подстройка скорости передачи.
V 34,V 34bis - максимальная скорость 28800, 33600 бит/с, 256 кратная квадратурно – амплитудная модуляция. Имеет новые методы коррекции ошибок, кодирование данных, управление уровнем сигнала и т.д.
V 90 – протокол 1998 года. «Полуцифровой» скоростной протол. Квадратурно – амплитудная модуляция, максимальная скорость 56000 бит/с.
Протоколы факсмодемов:
V17 – 2х провдный, максимальная скорость 14400 бит/с, подстройка с меньшей скорости, м128 кратная фазовая модуляция, решетчатое кодирование или кодирование со сверточным кодом.
V27bis – для выделенных телефонных и факсимильных каналов, максимальная скорость 4800 бит/с.
V29 – для 4х проводного канала, максимальная скорость 9600 бит/с, синхронный режим.
Протоколы широкополосных модемов:
V 35 – для передачи газетных полос по фототелеграфу. Максимальная скорость передачи 48000 бит/с, ширина канала 60-108 кГц.
V36 - Максимальная скорость передачи 72000 бит/с, ширина канала 60-108 кГц.
V37 - Максимальная скорость передачи более 72000 бит/с, ширина канала 60-108 кГц.
Протоколы коррекции ошибок и сжатия данных:
Практически все протоколы коррекции ошибок основаны на повторении передачи ошибочного блока по запросу от принимающего модема. Каждый блок снабжается контрольной суммой, которая проверяется на приеме и блок не отдается потребителю до тех пор, пока не будет принят в правильном виде. Наиболее распространены протоколы MNP – аппаратные протоколы коррекции ошибок и сжатия данных. Из них MNP 4 включая более поздний V42. Для сжатия данных наиболее распространены протоколы MNP5 и V 42bis. Сжатие данных в 2-4 раза.
Протоколы передачи данных:
ASCIT – без коррекции ошибок, поэтому используется на коротких линиях.
X-MODEM – наиболее распространен. Имеет 3 варианта. В последнем варианте если передача идет без ошибок, то размер пакета автоматически увеличивается до 1024 байт. При увеличении числа ошибок размер пакета уменьшается.
Y-MODEM – для использования с модемами, которые автоматически осуществляют коррекцию ошибок на аппаратном уровне.
Z-MODEM – это быстрый протокол передачи данных. Не требует писать полный путь передаваемого файла. Имеется автоматическая постройка размеров пакета.