ЛЕКЦИЯ №05

Тема: Модемы: основные функции и стандарты .

по дисциплине Информационные системы и сети

специальность 230700, 351100

УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ:

Знать:

• Построение типичной сетевой среды;

• Реализацию систем с компонентами от разных производителей;

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Способы модуляции

2. Назначение модемов. Стандарты модемов.

3. .

НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ И ТСО: Лектор-2000, слайд 2.2.1,2,3схема 2.2.1,2,3

ЛИТЕРАТУРА:

Основная:

1. Ларионов А.М. и др. «Вычислительные комплексы, системы и сети». Л.: Энергоатомиздат, 1987

2. Малышев В.Н. «Передача и обработка информации в АСУ ВМФ». С.-Пб.: ВМА, 1994. Дополнительная:

1. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Локальные сети. – М.: Эком, 2001Нанс Б. «Компьютерные сети». М.: Бином, 1995; с. 259…284

2. Шатт С. «Мир компьютерных сетей». Киев: BHV, 1996

3. Гусева А.И. «Технология межсетевых взаимодействий». М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1997

1. Способы модуляции

Классические методы модуляции отличаются своей помехоустойчивостью. Помехоустойчивость тем выше, чем больше отличаются между собой посылки сигналов 0 и 1 (больше серого цвета). Наименьшую помехоустойчивость имеет амплитудная модуляция (АМ), в ней логической единице соответствует наличие синусоиды, нулю – ее отсутствие.

Частотная модуляция (ЧМ), в ней логической 1 и 0 соответствуют синусоиды разной частоты.

Наибольшую помехоустойчивость имеет фазовая модуляция (ФМ), в ней логической 1 и 0 соответствуют синусоиды, сдвинутые по времени (фазе), например 1 – сдвиг 0 град., 0 – сдвиг 180 град.

М етод простой бинарной дифференциальной фазовой модуляции (DPSK) позволяет дробить фазу не на две (0 и 180 град.), а на 8 (0, 45, 90, …, 325 град.) без существенного снижения помехоустойчивости, что позволяет в одной посылке гармонического сигнала (в одном бодовом интервале) передавать 3 бита. Скорость передачи в 3 раза выше, чем при бинарном кодировании 4800 бит/с.

Для увеличения информационной емкости одной посылки гармонического сигнала, в высокоскоростных модемах обычно используются комбинации методов модуляции, как правило, это различные варианты амплитудно-фазовой модуляции, например многопозиционная амплитудно-фазовая модуляция QAM позволяет увеличить число бит передаваемых в одном бодовом интервале до 8. Существует и более совершенный метод модуляции (число бит от 1 до 9) - треллис модуляция (ТСМ), который используется в стандарте V.34.

Увеличение общего числа возможных посылок, усложнение алгоритмов обработки сигналов приводит к увеличению требуемой производительности (вычислительной мощности) декодера (цифрового сигнального процессора).

2. Назначение модемов. Стандарты модемов.

Существуют внутренние и внешние модемы. Внутренние модемы устанавливают­ся в слоты расширения подобно любой другой плате. При использовании цифровых линий необходимо установить в компьютер специальные цифровые платы. Внешний модем подключается к последовательному порту компьютера кабелем RS-232. Для подключения модема к телефонной сети используется кабель с разъемами RJ-11.

Таблица стандартов сжатия, их параметры, разработанные с 1984 года. Стандарт сжатия и скорость модема не всегда взаимозависимы. Стандарт может использоваться с модемом любой скорости.

Стандарт	Бит/с	Год выпуска	Примечание
V.22bis	2400	1984	Старый стандарт. Модемы этого стандарта иногда входят в комплект поставки компьютера
V.32	9600	1984	Модемы этого стандарта иногда входят в комплект поставки компьютера
V.32bis	14400	1991	Модемы этого стандарта в настоящее время широко распространены
V.32terbo	19200	1993	Неофициальный стандарт. Может соединяться только с другим V.32terbo
V.FastClass(V. FC)	28800	1993	Неофициальный стандарт
V.34	28800	1994	Усовершенствованный V.FastClass. Сохраняет обратную совместимость с ранними V-модемами
V.42	57600	1995	Сохраняет обратную совместимость с ранними V-модемами

Модемы используют асинхронную и синхронную связь.

Асинхронная связь — самая распространенная связь, т.к. предназначена для стандарт­ных телефонных линий. При асинхронном методе данные передаются последовательным потоком. Каждый символ — буква, число или знак — раскладывается в последовательность битов. Каждая из этих последовательностей отделяется от других стартовым битом и стоповым битом.

Связь этого типа не синхронизируется, т. е. отсутствует синхронизирующее уст­ройство или метод для координации действий между передатчиком и приемником. Для управления синхронизацией используются стартовые и стоповые биты. Передающий компьютер просто шлет данные, а принимающий компьютер просто их получает. Затем принимающий компьютер проверяет данные, чтобы убедиться в том, что они приняты без ошибок. Двадцать пять процентов трафика данных при асинх­ронной связи состоит из управляющей и координирующей информации.

Синхронная связь основана на схеме синхронизации, согласованной между двумя устройствами. Ее цель — выделить биты из группы при передаче их блоками. Эти блоки называют кадрами. Для установки синхронизации и периодической проверки ее правильности используются специальные символы. Поскольку биты передаются в синхронном режиме, стартовые и стоповые биты, не нужны. Передача завершается в конце одного кадра и начинается вновь на следу­ющем кадре. Метод более эффективен, чем асинхронная передача.

Асинхронные, или последовательные, модемы дешевле синхронных, поскольку не нуждаются в схемах и компонентах для управления синхронизацией (необходимой при синхронной связи).

Цифровая связь

При интенсивном обмене в ГВС аналоговую связь становится неэффективной и чересчур дорогой. Для более быстрой и надежной связи используются цифровые линии связи передачи данных (DDS). DDS обеспечивает синхронное соединение «точка-точка» на скоростях 2,4; 4,8; 9,6 или 56 Кбит/с. Цифровые каналы «точка-точка» — это выделенные линии, которые предоставляются некоторыми телекоммуникационными компаниями. Основная причина популярности цифровых линий в том, что они обеспечивают передачу данных, практически на 99 процентов свободную от ошибок. Цифровые ли­нии доступны в различных формах, включая DDS, Т1, ТЗ, Т4 и Switched 56.

Так как служба DDS использует цифровую связь, она не нуждается в модемах. Вместо этого данные от моста или маршрутизатора DDS передает через устройство. которое называется устройством обслуживания канала/устройством обработки данных (CSU/DSLJ). Оно преобразует стандартные цифровые сигналы, генерируемые ком­пьютером, в биполярные цифровые сигналы, применяемые для синхронной связи. Это устройство содержит также электронные схемы для защиты сети.

T1 самый распространенный тип цифровой линии, применяемой для высо­коскоростной связи. Эта технология «точка-точка» использует две пары проводов (одна пара — для передачи, другая — для приема), чтобы осуществлять полнодуплек­сную передачу данных на скорости 1,544 Мбит/с. T1 используется для передачи оциф­рованной речи, данных и видеосигналов. Линии T1 относятся к самым дорогим каналам связи ГВС. Абоненты, которым не нужна или не по карману полная полоса пропускания линии T1, могут работать с одним или несколькими каналами T1 со скоростью 64 Кбит/с, известными как Fractional Т-1 (FT-1). В некоторых странах услуги T1 пока недоступны, вместо них часто предлагаются линии Е1. Е1 очень похожа на T1, однако работает на скорости 2,048 Мбит/с.

T1 использует технологию мультиплексирования (уплотнения каналов). При этом несколько сигналов от различных источников накапливаются в мультиплексоре и передаются по одному кабелю. На принимающей стороне происходит демультиплексирование данных в начальную форму. Этот метод появился тогда, когда стало не хватать пропус­кной способности телефонных кабелей, которые могли поддерживать только один сеанс связи на линию. Он позволил передавать одновременно множество разговоров по одной линии.

Канал T1 может переносить 1,544 Мбит данных в секунду. T1 делит канал на 24 подканала и опрашивает каждый подканал 8000 раз в секунду. Исполь­зуя этот метод, T1 одновременно передает по двухпроводной паре 24 потока данных. При каждом обращении к каналу передается 8 битов. Так как все каналы опраши­ваются 8 000 раз в секунду, скорость передачи составляет 64 Кбит/с. Этот стандарт скорости называется DS-0.

обозначение	система	Число каналов Т1	Число речевых каналов	Скорость Мбит/с	Среда передачи
DS-0	не применяется	не применяется	1	0,064	Медный провод
DS-1	Т1	1	24	1,544	То же
DS-IC	Т-1С	2	48	3,152	То же
DS-2	Т2	4	96	6,312	То же
DS-3	ТЗ	28	672	44,736	О/волокно
DS-4	Т4	168	4032	274,760	О/волокно

Выделенные линии ТЗ и Fractional Т-З обеспечивают передачу речи и данных со ско­ростью от 6 Мбит/с до 45 Мбит/с. Они обладают наибольшей пропускной способно­стью среди всех общедоступных сегодня линий. ТЗ и FT-3 разработаны для скорост­ной передачи значительных массивов данных между двумя точками. Линия ТЗ может заменить несколько линий Т1.

Switched 56 — это коммутация каналов на линии DDS 56 Кбит/с. Как местные, так и междугородные телефонные компании широко предлагают эту службу коммутируемой связи локальных сетей, передающую данные со скоростью 56 Кбит/с. Преимущество Switched 56 в том, что она используется только по мере необходимости, избавляя тем самым от обязательной оплаты выделенной линии. На каждом абоненте, работающем с этой службой, надо установить устройство CSU/DSU, которое может соединиться с другим абонентом Switched 56.

Сети с коммутацией пакетов.

Технология передачи пакетов очень быстрая, удобная и надежная, поэтому она ис­пользуется для передачи данных на большие расстояния, например между городами, областями или странами. Сети, передающие пакеты от множества различных пользо­вателей по многим доступным маршрутам, называются сетями с коммутацией пакетов (в соответствии с методом упаковки и пересылки данных).

Принцип работы: Исходный блок данных разбивается на пакеты, и каждый пакет снабжается адресом получателя и другой служебной информацией. Этот принцип обеспечивает независи­мую передачу каждого пакета по сети. При коммутации пакетов каждый пакет передается промежуточными станциями по оптимальному на текущий момент маршруту между источником и получателем. Каждый пакет передается совершенно независимо. Два пакета из одного исходно­го блока данных могут следовать до адресата по различным маршрутам. Коммутаторы (switches) направляют пакеты по доступным соединениям и марш­рутам. Иногда такие сети называют «связью каждого с каждым». Промежуточные стан­ции сети анализируют каждый пакет и передают его по оптимальному маршруту, до­ступному в данный момент. Пакеты имеют небольшой размер по двум причинам: они занимают коммутаторы в течение очень короткого промежутка времени, и если произошла ошибка, то пере­дать еще раз маленький пакет проще, чем большой.

Сети с коммутацией пакетов высокопроизводительны и эффективны. Чтобы управлять процессом маршрутизации, а также сборкой и разборкой пакетов, такие сети должны обладать некоторой «интеллектуальностью» компьютеров и программно­го обеспечения, которые контролируют доставку. Сети с коммутацией пакетов дешевле, так как предлагают высокоскоростную связь с оплатой только передачи пакета, а не времени соединения.