? МОДЕМ @

 

Немного истории

 

Вы, очевидно, знаете, что модем - это устройство, предназначенное для работы компьютера во Всемирной компьютерной сети Интернет.

Появление модемов стало следствием появления глобальных компьютерных сетей. Когда были созданы пер- вые такие сети, то, естественно, возник вопрос о  возможности использования телефонных линий для  передачи информации от одного компьютера к другому (ведь они уже тогда "опутывали" практически  весь земной шар). Реализации этой возможности  мешала следующая проблема: в компьютерах информация представлена в цифровой (двоичной)  форме, а телефонные линии являются аналоговыми  (по ним передается ток). Понадобилось устройство,  которое бы преобразовывало сигналы из цифровой  формы в аналоговую и наоборот. И такие устройства были созданы, а поскольку только что упомянутые процессы преобразования сигналов в технике называют модуляцией и демодуляцией сигнала, то их назвали модемами (МОдуляция/ДЕМодуляция).

 

Первый модемы передавали данные с ничтожно  малой скоростью (300-2400 бит/с), не "умели" сжимать данные и корректировать ошибки. Однако свое основное назначение они выполняли исправ­но. Современные модемы обеспечивают гораздо большую скорость передачи данных. Применяемые в них протоколы передачи данных и коррекции ошибок обеспечивают надежную связь даже на не очень хороших телефонных линиях.

Под термином модем понимаются устройства, которые служат для органи­зации связи между компьютерами через кабельные каналы и радиолинии. Из огромной номенклатуры модемов наиболее массово выпускаются теле­фонные модемы, предназначенные для подключения компьютера к Гло­бальной сети Интернет.

В отличие от линий цифровых интерфейсов, по которым передаются дво­ичные данные и которые компьютеру не надо ни с кем делить, телефонные линии принадлежат телефонным компаниям и предназначены для передачи голоса. А поскольку телефон изобретен значительно раньше компьютера, то все телефонное оборудование, установленное на АТС и линиях связи, пред­назначено для телефонной связи человека с человеком. Соответственно, внедрение цифровых технологий в мир телефонии затрагивает только внут­ренние (служебные) сервисы телефонной инфраструктуры, а "последняя миля" - кабель от АТС к обычному телефону - остается до сих пор про­стым медным проводом. Впрочем, иногда "последняя миля" - это не зако­панный в землю кабель, а стальные провода, висящие на деревянных стол­бах, установленных вдоль дороги.

Из-за такой "древности" телефонной связи при передаче информации по проводам гарантируется пропускание только аналоговых сигналов с часто­той от 0 до 3300 Гц. Причем амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) большинства телефонных каналов довольно неравномерна, а уровень помех, в ряде случаев, даже серьезно мешает понимать, что же говорит собеседник.

Из-за таких проблем телефонные модемы не только должны уметь устанав­ливать цифровую связь с удаленным модемом, но и успешно справляться со всеми видами помех, которыми изобилует традиционная телефония.

 

Принцип работы модемов

                                                                                    

Как известно, обычный домашний телефон подключается к телефонной станции посредством двух проводной линии связи (возможно также подключение с использованием четырех проводов, хотя оно менее популярно). Электрическая схема телефон­ного аппарата обеспечивает передачу сигнала по  такой линии в двух направлениях, поэтому по теле­фону можно слушать и говорить одновременно.

В процессе передачи компьютерных данных по большинству линий связи выполняется двойное их преобразование: поток данных из компьютера по­байтно преобразуется в последовательность отдель­ных бит, которая далее превращается в сигнал, при­годный для передачи по телефонным линиям. При­нимаемые данные претерпевают обратное преоб­разование: из входного сигнала, приходящего по те­лефонной линии, они превращаются в последовательность отдельных битов, из которых впоследствии

собираются байты данных.

       Этот механизм иллюстрируется на рисунке, где показан процесс передачи через телефонную линию файла с именем report.doc.

 

Виды модемов

 

Существует несколько разновидностей модемов, которые значительно отли­чаются по потребительским свойствам, хотя и выполняют одни и те же функции. Причем покупка и установка того или иного типа модема лежит целиком на совести покупателя, а правильность выбора можно подтвердить только после практической проверки модема в том месте, где модем будет использоваться. Короче говоря, универсального модема на все случаи жизни не существует.

Наиболее старый тип модемов, но в то же время и наилучший по своим возможностям - внешний модем. Внешние модемы, которые подключаются к компьютеру через СОМ-порт, обязательно имеют отдель­ный блок питания, а модемы с интерфейсом USB чаще всего по­лучают напряжение питания от компьютера.

 

Почти все современные модемы имеют в названии приставку "факс" - факс-модем. Это означает, что модем можно использовать для отправки и приема факсимильных сообщений по телефону. Каких-либо конструктив­ных особенностей, кроме программных, факс-модемы не имеют, т. к. прин­цип работы модема и факса одинаков. Различие только в том, что при ис­пользовании факс-модема образ документа для отправки надо получить с помощью сканера, а полученный документ распечатать на компьютере.

Дополнительно в названии модема может присутствовать префикс Voice, означающий, что модем поддерживает голосовые функции. В этом случае модем может обрабатывать входящие аналоговые сигналы, что позволяет использовать его в качестве АОН и автоответчика. Но, следует помнить, что воспользоваться в полной мере функциями АОН можно только в том слу­чае, если ваша АТС относится к электронному типу.

 

Иногда стандартный внешний модем дорабатывают, вводя функцию автоот­ветчика, добавляют дисплей для индикации состояния . Подоб­ные модемы могут в ночное время функционировать самостоятельно без включенного компьютера.

Внутренние модемы выполняются в виде обычной платы периферийного устройства, которая устанавливается в слот PCI .

Конструкции модемов

 

Современный модем, несмотря на кажущуюся простоту конструкции, пред­ставляет собой маленький компьютер, в котором работают два микропро­цессора: обычный - для общения с компьютером и управления функциями модема и цифровой сигнальный процессор (DSP - Digital Signal Processor, или Data Pump), преобразующий по сложному алгоритму двоичные данные в аналоговый сигнал и обратно. В последнее время функции обоих микро­процессоров конструктивно объединяются в одной большой интегральной микросхеме.

В качестве блока согласования с телефонной линией обычно применяется трансформатор, который обеспечивает гальваническую развязку между те­лефонной линией и модемом.

Внешний модем представляет собой самостоятельный прибор в виде не­большой коробочки (иногда весьма замысловатой формы), у которой на ли­цевой панели расположен ряд индикаторов, мигающих во время приема и передачи информации. Если модем не имеет расширенных функций, на­пример, автоответчика, то никаких кнопок и регуляторов в большинстве случаев у него нет.

   Для индикации состояния внешнего модема используются от 2 до 8 светодиодов. Иногда изготовитель модема может оставить всего один универ­сальный индикатор, который и будет показывать, что модем "что-то делает". Профессиональные модемы дополнительно имеют индикаторы, показы­вающие, например, состояние линий СОМ-порта.

 

Внутренний модем, несмотря на внешние отличия, может по схемотехнике полностью соответствовать такой же модели внешнего модема, и отличия будут заключаться только в том, что он устанавливается в PCI-слот на сис­темной плате. Соответственно, технические характеристики модемов, оди­наковых по схемотехнике, но конструктивно выполненных в виде внешнего блока и PCI-платы, будут практически одинаковы.

К софт-модемам также относятся модемы, интегрированные с материнской платой. К сожалению, разработчики плат идут по пути удешевления произ­водства, поэтому чаще всего такие модемы мало подходят для работы с не­цифровыми АТС (к тому же, у этих модемов плохая защита от электриче­ских перегрузок в линии). Часто схема такого модема делится на две час­ти - на материнской плате остаются узлы обработки сигнала, а входная часть (узлы согласования с телефонной линией) выполняется в виде внешней платы (как внутренний модем). Увы, такие дополнительные платы редкая вещь, да и, к тому же, подходят только для конкретной материнской платы.

Так как софт-модемы имеют привлекательную для многих пользователей це­ну-в два-три раза ниже, чем у аппаратного модема с аналогичными функ­циями, то они выпускаются практически всеми производителями модемов. Правда, при покупке софт-модема следует учитывать, что под этим термином скрывается огромное разнообразие конструкций со своими достоинствами и недостатками.  

При покупке современного модема следует обращать внимание только на два протокола:

V.90. В основе стандарта лежит технология K56Flex фирмы Rockwell, не­совместимая с х2 фирмы U.S. Robotics. Пропускная способность канала от провайдера к пользователю увеличена до уровня 56 Кбит/с, что пре­вышает теоретический предел пропускной способности телефонной ли­нии. Достижение такой скорости возможно только при работе через цифровую АТС, внутри которой есть скоростная магистраль, позволяю­щая с помощью специального оборудования передавать данные быстрее, чем обычно. Кроме того, при передаче в направлении от пользователя к провайдеру скорость ограничена прежним пределом 33 600 бит/с.

 

V.92. Этот протокол, появившийся в 2000 г., обязан своим рождением тайваньским производителям модемов. Он позволяет увеличить скорость передачи данных от пользователя к провайдеру до 48 Кбит/с за счет ис­пользования новой разновидности импульсно-кодовой модуляции. Для исправления ошибок и сжатия информации предусмотрено применение протокола V.44, который позволяет загружать Web-страницы со ско­ростью до 300 Кбит/с. Кроме того, протокол V.92 позволяет модему за­помнить характеристики телефонной линии (так называемая процедура начальной тренировки), поэтому при последующем подключении время соединения с удаленным модемом уменьшается в два раза.

 

Согласно принятым стандартам все модемы должны работать с более ран­ними протоколами, т. е. если модем не может подключиться на самом ско­ростном протоколе, то он выбирает более медленный. Перечень всех ис­пользуемых ныне протоколов следующий: V.92, V.90, V.34, V.32bis, V.32, V.22bis, V.22, V.23, V.21, Bell 212A и Bell 103.

Так как телефонные линии связи отличаются высоким уровнем помех, то для коррекции ошибок используется ряд специальных протоколов, которые называются протоколами коррекции ошибок. Дополнительно на эти протоко­лы возлагается задача по сжатию передаваемой по линии связи инфор­мации.

Первым был разработан протокол MNP1, который мог осуществлять кон­троль ошибок (сегодня из-за низкой эффективности он не применяется). В дальнейшем появились и остальные протоколы MNP, которые, кроме ис­правления ошибок, брали на себя и другие функции. Современный модем на аппаратном уровне поддерживает все эти протоколы, с помощью кото­рых можно достичь получения достоверной информации даже при исполь­зовании очень плохих, зашумленных линий связи.