Модем – это устройство, предназначенное для модуляции сигнала, то есть для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Именно от слова «модуляция» и произошло название «модем». С помощью модема пользователь выходит в сеть Интернет. Первое аналогичное устройство появилось в 1979 году. За это время, конечно, много изменилось. Изменилась и скорость, которая может сильно отличаться у пользователей, поэтому некоторые хотят измерить скорость интернета.

Виды модемов

1) Оптоволоконный модем. Устройство подсоединяет компьютер к глобальной сети посредством оптоволоконного кабеля.

2) Кабельный модем. Он позволяет передавать сигнал через стандартный телевизионный кабель. При этом работа в Интернете никак не влияет на качество передачи телевизионного сигнала.

3) ISDN-модемы. Такие модемы служат для работы в цифровых сетях – с их помощью возможно передавать голос, текстовую информацию и графику в одно и то же время с постоянной высокой скоростью.

4) ADSL-модемы. Они подключаются к телефонной линии, но работают по особой технологии, благодаря чему скорость доступа возрастает в разы. Такие модемы не распространены в связи с тем, что требуется специальное сложное оборудование, которое не всегда себя оправдывает.

По функциональному признаку модемы классифицируются следующим образом:

1) Аналоговые модемы работают на передачу информации и прием сигнала.

2) Факс-модемы удобны тем, что выполняют функцию факса.

Модемы подразделяются на внешние и внутренние.

Внешний модем выглядит как маленькая коробочка и подключается к ПК через основной COM-порт, в отдельных случаях – через USB-порт. Внешний модем оснащен индикаторами, по которым можно считывать необходимую информацию.

Модемы имеют обыкновение зависать, в этом случае его нужно выключить и снова включить. Подсоединять внешний модем проще, чем внутренний – необходимо подсоединить кабель одним концом к модему, а другим – к компьютеру.

Внутренний модем – это небольшая плата, которая устанавливается в специальный PCI-слот, который находится внутри компьютера. Внутренние модемы дешевле и не требуют блока питания и отдельной розетки для подключения.

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

Интенсивное развитие систем связи сопровождается большим количеством новых терминов и понятий, названий устройств и технологий. В этом море информации трудно разобраться не только пользователю, желающему выбрать оптимальное устройство или решение, но и специалисту, на чьих плечах лежит ответственность за автоматизацию предприятия в целом, начиная от программного обеспечения и заканчивая кабельными системами.

В данной статье затронута небольшая, но наиболее интересная область телекоммуникаций - речь пойдет о современных аналоговых модемах тональной частоты и соответствующих модемных технологиях, что даст пользователям и специалистам возможность лучше понять специфику передачи информации такими устройствами.

Линии связи

По определению, линия связи - это среда, способная пропускать электрические или электромагнитные колебания в ограниченном диапазоне частот. Перед передачей информации цифровой поток, состоящий из нулей и единиц, преобразуется в сигнал, который может распространяться в той или иной среде. Однако любая среда устанавливает свои ограничения на распространение сигнала, влияющие на возможность достижения максимальной скорости передачи информации.

Таким образом, любой канал связи имеет теоретическое ограничение скорости передачи информации. Этот предел - предел Шеннона - определяется двумя параметрами: полосой пропускания и соотношением сигнал/шум. Полоса пропускания - это разность максимальной (верхней) и минимальной (нижней) частот сигнала, способного распространяться в канале связи. Соотношение сигнал/шум является характеристикой не столько самого канала, а скорее системы "канал связи + модем". Поэтому при описании линий связи чаще пользуются такими характеристиками, как полоса пропускания, коэффициент затухания сигнала на единицу длины и уровень помех (шумов).

Более широкая полоса пропускания позволяет достичь более высоких скоростей, а низкий коэффициент затухания - большей дальности. Однако для некоторых сред характерна ситуация, когда частоты по краям спектра затухают быстрее, чем в середине. Поэтому для них увеличение дальности одновременно ограничивает и максимальную скорость передачи информации.

Телефонные линии

Существующая инфраструктура телефонных сетей позволяет широко использовать их для передачи данных. Однако каналообразующая аппаратура телефонных станций накладывает существенное ограничение на полосу пропускания сигнала - передается сигнал лишь с частотами от 300 до 3,400 Гц, то есть шириной 3,100 Гц. Такие каналы называют еще каналами тональной частоты.

Современные телефонные станции используют преобразование аналогового сигнала в цифровой вид, при этом разговор передается со скоростью 64 Кбит/с, что обеспечивает заданное качество. Однако с точки зрения передачи аналогового сигнала цифровой поток в 64 Кбит/с не может пропустить с надлежащим качеством сигнал тональной частоты, спектр которого шире 3,500 Гц. Таким образом, телефонные линии связи пропускают аналоговый сигнал шириной от 3,100 до 3,500 Гц в зависимости от используемого на телефонных станциях оборудования (аналоговые или цифровые АТС).

При передаче информации по телефонным сетям проблема затухания сигнала не столь актуальна. Это объясняется тем, что телефонные станции, как правило, сами заботятся, чтобы доставить сигнал в точку назначения, сохранив необходимый уровень мощности. Конечно, если они связаны между собой аналоговыми линиями, соединение на большие расстояния, когда сигнал проходит через множество промежуточных узлов, приводит к тому, что в выходном сигнале высокий уровень шумов.

Однако такие технологии постепенно вытесняются, и даже в Беларуси все чаще внедряются системы, в которых связь между АТС осуществляется в цифровом виде. А это означает, что сигнал может быть доставлен на любое расстояние без снижения мощности и с невысоким уровнем шумов.

Медные физические линии

Медные физические линии связи арендуются у телефонных компаний или прокладываются самой заинтересованной организацией. Такие каналы принципиально являются двухточечными.

Отличаются они тем, что сигналы разных частот в них имеют разный коэффициент затухания. В таблице приведены наиболее часто встречаемые каналы связи и величина затухания сигнала для разных частот:

Таким образом, для спектра сигнала тональной частоты затухание в кабеле 24 AWG составляет около 2 дБ/км, в кабеле 26 AWG - 3 дБ/км.

Аналоговые модемы

Аналоговые модемы - это устройства для передачи данных по телефонным каналам связи. Узкая полоса пропускания таких линий требует от аналоговых модемов использования методов модуляции, способных повысить скорость передачи информации только за счет повышения соотношения сигнал/шум. Значительным прорывом в достижении больших скоростей (до 28.8 Кбит/с) стало принятие в 1994 году стандарта V.34.

Первоначально велись работы по разработке стандарта V.FAST, предполагавшего работу модемов на коммутируемых телефонных линиях со скоростью до 19,200 бит/с. Ограничение в 19,200 бит/с было связано с концепцией CCITT (сейчас эта организация называется ITU-T), которая заключалась в принятии нового стандарта из V-серии только в случае высокой степени гарантии установления соединения на реальных линиях связи.

Эта концепция изменилась в ходе разработки стандарта V.34 по двум причинам. Во-первых, тестирование предварительных протоколов показало, что скорость, превышающая 19,200 бит/с, может быть достигнута на достаточно большом количестве линий связи. Во-вторых, при использовании высококачественных каналов наблюдался запас по полосе пропускания, то есть ее часть не использовалась. Эти два аргумента привели к разработке новой концепции, позволяющей включить в стандарт более высокие скорости, даже если они не всегда будут достижимы.

Предварительные тестирования стандарта V.34 в Европе показали, что в одних странах только треть линий позволила передавать данные со скоростью 28,800 бит/с, а в других - все линии, на которых проводились испытания, обеспечили передачу данных с максимальной скоростью.

V.34 - это новые технологии

Во-первых, это цифровая телефония. В большинстве стран аналоговые телефонные линии связи уже заменены цифровыми каналами с использованием импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Другие государства также находятся на стадии перехода от аналоговых к цифровым линиям связи. ИКМ-каналы позволяют получить более высокое качество телефонной связи, что выражается не только в возможности передавать аналоговый сигнал с более широкой полосой (150 - 3,650 Гц по сравнению с 300 - 3,400 Гц), но и в достижении более низкого уровня шума.

Во-вторых,реализацию стандарта облегчила новая технология цифровых сигнальных процессоров (ЦСП), внедренная в модемы начиная со стандарта V.32. Она помогло ускорить выполнение свертки операции, наиболее часто используемой при реализации основных функций модема. Решение с помощью ЦСП значительной части задач фильтрации позволило упростить аналоговые БИС (большие интегральные схемы), к тому же изготовителям полупроводниковых компонент проще реализовать цифровые БИС. Таким образом, цифровой подход обеспечивает быстрый переход к высоким уровням интеграции при меньшей стоимости.

В-третьих, стандарт V.34 явился кульминационным моментом 30-летних исследований в области модуляции, кодирования и алгоритмов для цифровых сигнальных процессоров (ЦСП). Следует отметить, что V.34 - это не просто очередной шаг на пути увеличения скорости модемной связи, а огромный прорыв в стремлении выбрать все резервы каналов тональной частоты. Этот прорыв, базирующийся на общесистемном подходе к проблеме и опирающийся на резкий скачок в инструментальных средствах, позволил максимально приблизиться к теоретическому пределу Шеннона.

Основное преимущество технологии V.34 над предыдущими состоит в "адаптивном интеллекте". В отличие от предшествующих стандартов, V.34 содержит в себе множество методов модуляции и алгоритмов фильтрации сигнала, составляющих целый набор технологий, с помощью которых по своему усмотрению и взаимодействуют модемы. Пользуясь своим "интеллектом", V.34 позволяет модемам автоматически выбирать и комбинировать технологии из имеющегося набора с целью максимальной адаптации к характеристикам линии связи.

Вот почему эта тема заслуживает отдельного рассмотрения.

Новое в стандарте V.34

Протокол обменапараметрами связи V.8

Для стандарта V.34 был специально разработан новый протокол обмена параметрами связи. Этот протокол, получивший название V.8, обладает обратной совместимостью со всеми низкоскоростными модемами с целью их распознавания и работы с процедурой "авторежим" (протокол V.25), определенной в стандарте V.32bis. Однако в протоколе V.25 определение модуляции, используемой удаленным модемом, основывалось на последовательном детектировании тональных сигналов. Такая процедура занимает много времени (реально около 9 секунд), причем появление новых протоколов ведет к его увеличению.

В соответствии с рекомендациями V.8 обмен информацией о возможностях модема происходит по протоколу V.21 (300 бит/с, частотная модуляция), что значительно быстрее и надежнее, чем детектирование тональных сигналов. С помощью протокола V.8 модемы обмениваются следующей информацией:

Идентификация протокола V.34,

Режим передачи данных или телефонный звонок,

Поддерживаемые режимы модуляции,

Протоколы коррекции ошибок и сжатия данных V.42 и V.42bis,

Проводной или сотовый режим.

Примечательно, что гибкость, заложенная в V.8, и зарезервированные на будущее биты позволяют расширять возможности стандарта V.34 без разработки новых методов обмена служебной информацией.

Анализ канала связи(line probing)

Анализ канала связи - наиболее важная технология среди новшеств, внедренных в стандарт V.34. Она позволяет модему выбрать оптимальные параметры для работы по конкретному телефонному каналу.

Анализ канала связи - двунаправленная полудуплексная процедура, которая выполняется сразу после обмена информацией согласно V.8 и заключается в передаче сложных сигналов, позволяющих удаленному приемнику проанализировать характеристики телефонного канала, прежде чем перейти в режим передачи данных. Модем использует результаты анализа для выбора нескольких ключевых параметров связи, а именно:

Несущей частоты и символьной скорости. Эти параметры определяют занимаемую полосу выходного сигнала и ее расположение (центральную частоту) в пределах предлагаемого каналом связи спектра. Модем располагает 11 возможными вариантами, комбинируя 6 символьных скоростей, 5 из которых имеют по 2 несущие частоты;

Корректирующего фильтра перед передачей (pre-emphasis). Модем имеет возможность выбрать наиболее подходящий фильтр из десяти, определенных в стандарте V.34;

Уровня мощности передатчика. Модем может выбрать оптимальный уровень передачи сигнала из диапазона 14 дБ с шагом в 1 дБ.

Анализ канала связи происходит в начале каждого нового соединения, а также в процессе повторного вхождения в связь, которое может произойти в любой момент текущего соединения. Это позволяет модему V.34 адаптироваться не только к конкретным каналам связи со специфическими характеристиками во время установления связи, но и к изменяющимся во времени параметрам.

Предкодирование (precoding)

Предкодирование по сути является модификацией технологии адаптивной коррекции (выравнивания, фильтрации) сигнала, разработанной в 1970 году и известной как коррекция сигнала с обратной связью и схемой принятия решения (Decisions Feedback Equalizations, или DFE).

Проблема при использовании DFE состояла в том, что ее достаточно трудно настроить для совместной работы с треллис-кодированием. Вместе с тем DFE оказалась наиболее оптимальной технологией коррекции сигнала в приемном тракте аналоговых модемов, позволяющей эффективно бороться с межсимвольной интерференцией, вносимой реальными каналами связи. Борьба с межсимвольной интерференцией особенно важна для высокоскоростных модемов, которые нуждаются в использовании каждого кусочка спектра, предоставляемого линией.

Эту проблему удалось решить, распределив действия, производимые DFE, между передатчиком и приемником. В результате приемник модема V.34 рассчитывает оптимальные коэффициенты коррекции сигнала, как и обычная схема DFE, однако возвращает их обратно передатчику для предкоррекции. Таким образом, предкодирование объединяет в себе DFE с предкоррекцией и треллис-кодирование.

Адаптивная предкоррекция сигнала (pre-emphasis)

Эта технология не является абсолютно новой, а основывается на использовании так называемых компромиссных корректоров, но с добавленным "интеллектом". До появления стандарта V.34 производители модемов иногда применяли в передатчиках корректирующие фильтры фиксированной структуры. Согласно V.34, использование данной технологии базируется на адаптации к актуальным характеристикам линии связи.

Адаптивная предкоррекция сигнала означает, что перед посылкой в линию сигнал проходит через выравнивающий фильтр, который усиливает одни части спектра и ослабляет другие. Данная технология очень эффективна против сигнально-зависимых искажений. Ее основная идея заключается в предварительной компенсации искажений, о существовании которых модем может заранее узнать во время фазы анализа канала связи. Если, например, во время анализа канала связи модем обнаруживает, что верхняя часть спектра затухает сильнее, чем нижняя, использование соответствующего фильтра в тракте передатчика позволит компенсировать это искажение.

Как показали исследования, использование корректирующих фильтров в тракте передатчика позволяет получить не только прямой эффект - компенсацию линейных искажений, но и уменьшить влияние более жестоких нелинейных искажений.

Интеллектуальность адаптивной предкоррекции, согласно V.34, заключается в автоматическом выборе компенсирующего фильтра. Этот стандарт определяет 10 различных фильтров. Информация, полученная во время анализа модемом канала связи, служит основой для выработки решения о выборе оптимального фильтра, однако конкретный метод принятия такого решения оставлен на усмотрение разработчиков модемов.

Адаптивное управление мощностью передатчика

Правильный выбор мощности передатчика очень важен для высокоскоростных модемов, работающих по двухпроводной линии с использованием подавления эха.

В отличие от модемов для 4-проводной линии связи или низкоскоростных модемов V.22bis, для модемов, работающих по протоколу V.34 с максимальной скоростью, утверждение о том, что более высокая мощность передатчика всегда предпочтительнее, оказывается неверным. Алгоритмы подавления эха требуют выбора именно оптимальной мощности передатчика, поскольку повышение мощности улучшает соотношение сигнал/шум на удаленном приемнике, однако вносит ненужные помехи в виде эха для локального приемника.

Адаптивное управление мощностью передатчика позволяет автоматически выбрать оптимальный уровень передачи на основании информации, полученной во время изучения модемом характеристик линии связи. Несмотря на достаточно простую концепцию, данная технология базируется на очень громоздкой математической модели и весьма сложна с точки зрения реализации.

Многоуровневое треллис-кодирование

Треллис-кодирование впервые было внедрено в модемах V.32, что дало дополнительную защиту от ошибок и позволило их исправлять без запроса о повторной передаче.

Суть треллис-кодирования заключается в добавлении дополнительного бита к каждой группе информационных битов (группе битов, которой ставится в соответствие один бод). Этот бит образуется путем выполнения операции свертки (сверточное кодирование) над частью битов в группе. Расширенная таким образом группа битов подвергается многопозиционной амплитудно-фазовой модуляции и передается в канал связи. Таким образом, двухмерная сигнально-кодовая конструкция (СКК) протокола V.32bis на скорости 14.4 Кбит/с представляла собой 32-точечную квадратурную амплитудную модуляцию со сверточным кодом на 8 состояний (два информационных бита + один добавочный). При приеме выполняется декодирование сигналов, позволяющее на основе анализа корреляционных связей между группами битов исправить значительную часть ошибок, благодаря чему помехоустойчивость приема повышается на 3 - 5 дБ.

Сегодня технология треллис-кодирования значительно продвинулась вперед по сравнению с той, которая заложена в рекомендации V.32. Стандарт V.34 рекомендует три четырехмерные схемы кодирования - на 16, 32 и 64 состояния сверочного кода. В четырехмерном пространстве точка имеет четыре координаты. Для передачи каждой такой точки требуются два символьных интервала. Переход к четырехмерным СКК позволил уменьшить количество точек в соответствующих двухмерных проекциях, что равносильно увеличению расстояния между соседними точками, а значит, и повышению помехоустойчивости.

Каждая их трех схем кодирования увеличивает соотношение сигнал/шум системы за счет значительного увеличения вычислительных мощностей, вместе с тем внося дополнительные задержки. На рис. 1 приведено сравнение обеспечиваемого каждой схемой кодирования выигрыша и требуемых вычислительных мощностей (сложность реализации).

Оптимальное размещение точек на фазовой плоскости (shell mapping, shaping)

В высокоскоростных модемах передаваемые биты группируются в символы, которые затем транслируются в двухмерные СКК. Созданная таким образом сигнальная точка трансформируется в аналоговый эквивалент и передается в линию.

Цель оптимального размещения точек на фазовой плоскости состоит в размещении точек в двухмерном пространстве таким образом, чтобы улучшить соотношение сигнал/шум. Теория показывает что оптимальная форма двухмерной СКК должна быть сферической. Однако это невозможно. Поэтому, согласно V.34, модем пытается аппроксимировать квадратную сетку двухмерной СКК к наиболее близкой к сферической форме.

Результатом оптимального размещения точек на фазовой плоскости является расширение СКК и улучшение соотношения сигнал/шум приблизительно на 1 дБ. В спецификации V.34 присутствуют два уровня такого преобразования: первый уровень расширяет СКК на 12.5%, второй - на 25%.

Нелинейное кодирование (warping)

Нелинейное кодирование используется для борьбы с сигнально-зависимыми искажениями, также известными как нелинейные искажения, которые присутствуют во всех телефонных каналах благодаря трансформаторам и цепям гальванической развязки и особенно велики в ИКМ-каналах в силу самой нелинейной природы ИКМ-кодирования.

Нелинейное кодирование приводит к деформированию фазовой плоскости, при котором внутренние точки, то есть точки с малой амплитудой, располагаются ближе друг к другу, чем внешние точки (точки с большой амплитудой). Это повышает помехоустойчивость, а значит, и производительность, в присутствии "цифровых" шумов ИКМ-каналов, которые характеризуются низким уровнем шумов при передаче слабых сигналов (внутренние точки) и высоким уровнем шумов при передаче сигналов с большой амплитудой (внешние точки на фазовой плоскости).

Другие особенности стандарта V.34

Отличительная черта V.34 - развитый сервис, который включает в себя такие возможности, как асимметричная передача и дополнительный канал.

Асимметричная передача означает, что два модема, работающие по стандарту V.34, могут иметь не только разные скорости передачи, но и разные несущие частоты, использовать разные полосы пропускания, разные СКК и т.д. Такая возможность очень полезна при организации связи по четырехпроводной линии, когда качество каждой пары неодинаково.

В рекомендации V.34 заложена факультативная возможность использования низкоскоростного канала передачи данных (со скоростью 200 бит/с), который образован за счет временного уплотнения и информационно независим от основного. Этот канал может быть применен как для менеджмента, так и для низкоскоростной передачи асинхронных данных пользователя.

Модемы V.34

Следует отметить большую сложность реализации стандарта V.34. Большинство из рассмотренных возможностей стандарта V.34 являются факультативными и не поддерживаются модемами многих производителей. На сегодняшний день известно лишь несколько модемов, обеспечивающих стопроцентную поддержку всех возможностей стандарта V.34, - это модемы фирмы Motorola и модем Courier фирмы US Robotics.

В целом, аналоговые модемы можно разделить на два класса: персональные и профессиональные. Профессиональные модемы используются для построения корпоративных сетей, в которых требуется высокая надежность, управляемость и возможность работать круглые сутки. Они поддерживают работу на выделенных 2/4-поводных линиях, централизованное управление, могут иметь модульное исполнение, а также целый ряд технических решений, позволяющих добиться более надежной и высокоскоростной связи.

Персональные модемы рассчитаны на домашнее применение, а также предназначены для автоматизации небольших офисов с целью организации выхода в Интернет, пользования электронной почтой и т.д. Эти модемы, как правило, дополнительно поддерживают голосовые возможности (автоответчик, голосовая почта, одновременная передача речи и данных и др.), позволяют отправлять и принимать факсы, однако они не поддерживают выделенные линии и некоторые дорогостоящие технические решения, способные улучшить качество связи.

Чтобы сложилось наглядное представление, сравним наиболее ярких представителей обоих типов модемов, при этом выделим их преимущества друг перед другом.

Персональные модемы

К ним относятся модели Omni288S фирмы ZyXEL, Sportster 28.8 Voice фирмы US Robotics и C336Catcher фирмы Tainet. Эти модемы оптимальны для создания персональных рабочих мест, включающих в себя следующие приложения:

Связь по коммутируемой телефонной линии с поставщиками информационных услуг (Интернет, электронная почта, BBS и др.);

Обмен файлами с другими пользователями, используя стандартные коммуникационные программы типа Zmodem;

Передача и прием факсов со скоростью до 14,400 бит/с;

Следует отметить, что все режимы работы (передача данных, факса и голосовой режим) детектируются автоматически. Отметим также основные отличия перечисленных модемов.

Модем С336Catcher дополнительно предоставляет возможность одновременной передачи речи и данных. Это означает, что во время передачи данных пользователь может снять телефонную трубку (при этом удаленный модем подаст сигнал) и разговаривать с удаленным пользователем, не прерывая при этом передачу данных.

Модем Omni288S, в отличие от Sportster и Catcher, обеспечивает возможность передачи данных по выделенной двухпроводной линии. Кроме того, Omni оснащен Flash-памятью, поэтому его модернизация может быть произведена путем простой загрузки программы (программное обеспечение Catcher и Sportster обновляется только заменой или перепрограммированием ПЗУ). Максимальная скорость у Omni 28.8 Кбит/с, в то время как у Sportster и Catcher - 33.6 Кбит/с.

У модема Sportster288 Voice встроенный микрофон (Catcher и Omni используют внешние микрофоны), однако его голосовые возможности могут быть использованы только при установке программного обеспечения фирмы-производителя (Catcher и Omni поставляются со стандартным программным обеспечением от Trio Communications). Кроме того, Sportster не поддерживает функции АОН, которые имеются у Catcher и Omni.

Среди этих персональных модемов, Omni288S наиболее дорогой, так как поддерживает работу по выделенной двухпроводной линии, а Catcher и Sportster стоят приблизительно одинаково.

Профессиональные модемы

Модемы 336S фирмы ZyXEL и T288C фирмы Tainet, работающие с максимальной скоростью 33.6 Кбит/с, как правило, используются для построения корпоративных сетей. Отметим основные особенности этих модемов, в соответствии с которыми они относятся к группе профессиональных модемов.

Во-первых, это возможность работы по 2- и 4-проводной выделенной линии. Использование четырехпроводной выделенной линии позволяет избавиться от эха, что повышает соотношение сигнал/шум, а следовательно, помогает добиться более высокой скорости и надежности связи.

Во-вторых, выпускаются как в настольном варианте, так и в варианте для модемной стойки. Модем ZyXEL 336S имеет свой аналог в модульном исполнении ZyXEL 336R, а T288C - T288NC. Модемные стойки RS-1612 для модемов ZyXEL 336R и TRS-16 для модемов T288NC позволяют разместить до 16 устройств, имеют по два блока питания и систему вентиляции.

В-третьих, они обладают возможностью централизованного управления всеми модемами в сети, сбор статистики и информации о состоянии модемов. В сетях, где установлено большое количество модемов, достаточно трудно уследить за состоянием каждого устройства. Без использования системы управления даже такая простая задача, как поиск неисправного устройства, становится крайне сложной, не говоря уже о проведении конфигурационных работ, планировании сети и т.п. Поэтому в больших сетях крайне важно использовать модемы, поддерживающие возможность централизованного управления.

Обе рассматриваемые модели поддерживают протокол управления SNMP, что дает возможность пользоваться не только системой управления от фирмы-производителя, но и любой стандартной - такой, например, как HP OpenView (однако при этом некоторые возможности становятся недоступными).

В-четвертых, поддерживается передача синхронных данных. Поддержка синхронной передачи данных позволяет использовать эти модемы при построении сетей X.25, Frame Relay, для связи маршрутизаторов, работающих по синхронному протоколу PPP, а также для передачи любого другого синхронного трафика.

В-пятых, имеется возможность конфигурирования модемов с передней панели, что позволяет производить все настройки без использования персонального компьютера.

Кроме этого модемы способны автоматически снижать и повышать скорость, если качество канала изменяется во времени, переходить с выделенной линии на коммутируемую и обратно в случае обрыва выделенного канала, ограничивать доступ "коммутируемых" пользователей по паролю.

Кроме работы по каналам тональной частоты, рассматриваемые модемы могут работать и по медным физическим линиям связи. А поскольку эти линии связи вносят затухание, то имеет смысл рассчитать максимальную дальность, на которой способны работать модемы ZyXEL 336S и T288C. Максимальный уровень передачи сигнала у рассматриваемых модемов составляет 0 дБ, а минимальный уровень приема - 43 дБ, то есть рабочий диапазон равен 43 дБ. Затухание сигнала в кабеле диаметром 0.4 мм, как уже говорилось, составляет 3 дБ/км, поэтому максимальная дальность будет равна 14 км (то есть это та дальность, на которой модемы смогут работать со скоростью 33.6 Кбит/с).

Отметим основные отличия модемов ZyXEL 336S и T288C.

Модемы ZyXEL 336S и 336R, как и большинство модемов фирмы ZyXEL, поддерживают голосовые функции, что позволяет применять их и как персональные модемы. Использование флэш-памяти позволяет легко осуществлять модернизацию (апгрейд модемов T288C требует перепрограммирования ПЗУ). Кроме того, модемная стойка RS-1612 обеспечивает непосредственное подключение к локальной сети для связи с системой управления, в отличие от модемной стойки TRS-16 фирмы Tainet, которая подключается к локальной сети только через коммуникационный сервер, созданный на базе персонального компьютера со специальной платой.

При этом, несмотря на некоторое неудобство при подключении модемной стойки к локальной сети, модемы T288C имеют целый ряд преимуществ. Прежде всего следует отметить поддержку следующих ключевых технологий стандарта V.34, позволяющих повысить производительность модемов на плохих линиях связи:

Предкодирование,

Оптимальное размещение точек на фазовой плоскости,

Треллис-код на 16, 32 и 64 состояния,

Нелинейное кодирование,

Асимметричная передача данных.

Кроме этого в T288C частично реализована функция управления мощностью передатчика, смысл которой заключается в посылке удаленным модемом сообщения с просьбой уменьшить, если это возможно, мощность передатчика в соответствии с детектированными искажениями. Пользователь может просмотреть данное сообщение на ЖК-дисплее модема или с помощью системы управления и принять необходимые меры.

В модеме T288C присутствует целый ряд возможностей, позволяющих максимально адаптировать параметры связи к характеристикам канала. Это прежде всего включение эквалайзера в тракт передатчика, возможность фиксированной установки не только скорости на линии, но и символьной скорости, которая отражает используемый частотный диапазон, регулировка мощности передатчика от 0 до - 31 дБ (в отличие от ZyXEL 336S, который позволяет регулировать мощность в диапазоне от 0 до - 15 дБ).

Стоимость модемов ZyXEL 336S несколько ниже, чем T288C.

Таким образом, модемы ZyXEL 336S лучше всего использовать при построении закрытых корпоративных сетей, когда не возникает проблем с достижением максимальной скорости. Модемы T288C оптимальны при работе на зашумленных линиях связи, а также для использования компаниями, организующими общественный доступ к информационным ресурсам, например к Интернет. Последнее утверждение обосновывается тем, что модем T288C обладает более полной реализацией стандарта V.34, что позволит обладателям "хороших" модемов воспользоваться всеми их возможностями и добиться более надежной и высокоскоростной связи.

К таким "хорошим" модемам следует, конечно, отнести модем Courier фирмы US Robotics. Поэтому в заключение несколько слов и об этом модеме.

Модем Courier, согласно нашей условной классификации, не относится ни к профессиональным, ни к персональным, поскольку он позволяет работать не только по коммутируемым, но и по двухпроводным выделенным линиям, не поддерживает голосовых функций, однако это один из немногих модемов, полностью реализующий стандарт V.34.

В связи с этим Courier - самое оптимальное решение для пользователей, нуждающихся в удаленном доступе к информационным ресурсам по коммутируемым телефонным линиям, а также для приема и отправки факсов. Применение этого модема для выхода в Интернет, пользования электронной почтой, перекачки файлов с BBS позволяет избежать проблем с несовместимостью и, что самое главное, воспользоваться всеми возможностями стандарта V.34, которые предоставляют модемы поставщиков перечисленных услуг.

Материал предоставлен компанией "Белсофт"

С них началась новая эра, коммуникаций и сыграли основную роль в развитии Интернета. Речь пойдет о модемах .

Модем (modem) - (сокр. от модулятор-демодулятор) - устройство, которое за счет модуляции и демодуляции сигналов передает цифровые данные через аналоговые каналы - в основном телефонные провода.

Таким образом, модем преобразует один типа сигнала в другой. При помощи модуляции осуществляется изменение одной или нескольких характеристики аналогового сигнала: амплитуда, частота, фаза. Демодулятор осуществляет обратную функцию. В настоящее время модемы ассоциируются с сетью Интернет. Они используются для связи с провайдером по различным каналам (телефонные линии, линии Кабельного ТВ, базовые станции мобильных операторов). Т.е. модем выступает в роли своеобразного моста, т.к. в телефонных линиях возможен только аналоговый сигнал, а компьютер воспринимает только цифровой сигнал.

История модемов.

Первые цифровые модемы начали разрабатываться еще в 50-х годах в Северной Америке с целью преобразования сигналов для ПВО. Модемы использовались для передачи данных по обычным телефонным сетям. В 1962 году первый коммерческий модем , был создан фирмой AT&T. Это была модель Bell Dataphone 103 . Скорость передачи данных по телефонной линии составляла 300 бит/с.

Впоследствии скорость модемов прошла через такие величины, как 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с. Скорость модемов увеличилась до 14,4 кб/сек только к 1991 году. В 1994 году она достигла 28,8 кб/сек. Следующий порог скорости - 33,6 кб/сек., что стало пределом для телефонной сети. В 1996 году появляется 56K модем, изобретенный компанией Dr. Brent Townshend , что дало дальнейшее развитие модемам . Однкако, вернемся в 70-е гг. В 1977 году был изобретен первый модем для персонального компьютера - 80-103A . Это был настоящий успех. Позднее был ряд других моделей, это была компания Hayes Microcomputer Products.

В 1981 году фирма Hayes выпустила модем ставший легендарным - Smartmodem 300 б/сек. Для него была разработана специальная система команд, которая используется сейчас. Затем разворачивается настоящая гонка за скоростями и ценами модемов . Лидирующее место занимает компания U.S. Robotics . Она выпускает целую серию модемов Courier : начиная в 1986 г с модели Courier HST - 9600 б/сек.

Типы и виды модемов .

По конструктивному исполнению модемы бывают:

• внутренние модемы – находится внутри устройства, у них отсутствует свой блок питания.
• внешние модемы – имеют собственный корпус и блок питания, подключаются к компьютеру через кабель, имеют свои индикаторы;

Внутрениие модемы

По принципу работы :

• аппаратные - все операции преобразования сигнала осуществляет сам модем ;
• программные - все операции преобразования сигнала реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера;

По виду соединения :

• аналоговый модемы– работают через обычную телефонную сеть;
• кабельные модемы – используют для подключения к Интернету обычный телевизионный кабель, либо коаксиальный кабель;

• радио-модемы позволяют пользователю работать с сетью через радио-эфир;
• сотовые модемы - работают по протоколам сотовой связи - GPRS, EDGE, и т. п. Часто имеют исполнения в виде USB-брелока;
• ADSL модемы – новое поколение модемов, также работают с телефонной сетью, однако, в отличие от аналоговых, используют свой диапазон.

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.