курс лекций по ТУТК для ЗО (1). Л. 1 Введение
 Скачать 0.72 Mb.
|
|
Рис. Блок-схема передатчика синхронного модема Схема синхронизации передатчика получает сигнал опорной частоты от внутреннего генератора или получает его от компьютера через интерфейс RS-232. В последнем случае модем должен поддерживать синхронный режим работы не только с удаленным модемом, но и по интерфейсу компьютер-модем. Скремблер предназначен для придания свойств случайности передаваемой последовательности данных для обеспечения выделения тактовой частоты приемником удаленного модема. Рассмотрим такое понятие, как скремблирование. Двоичный сигнал на входе модема имеет произвольную статистическую структуру. Однако при синхронном способе передачи передаваемая последовательность должна соответствовать следующим требованиям: частота смены символов (1 и 0) должна обеспечивать надежное выделение тактовой частоты непосредственно из принимаемого сигнала; спектральная плотность мощности передаваемого сигнала должна быть, по возможности постоянной и сосредоточенной в заданной области частот с целью снижения взаимного влияния каналов. Эти требования должны выполняться независимо от структуры передаваемого сообщения. Поэтому в синхронных модемах исходная последовательность двоичных посылок подвергается определенной обработке. В результате статистика нулей и единиц приближается к случайной. Таким образом, скремблирование – это обратимое преобразование структуры цифрового потока без изменения скорости передачи обеспечивающее свойства случайной последовательности. Скремблирование производится на передающей стороне с помощью скремблера, реализующего логическую операцию суммирования по модулю два исходного и псевдослучайного двоичных сигналов. Относительный кодер при использовании сигналов с фазовой модуляцией применяет кодирование, которое позволяет решить проблему неоднозначности фазы, восстановленной на приеме несущей. Эквалайзер компенсирует нелинейные искажения, вносимые каналом передачи. Модулятор осуществляет перенос кодированного сигнала на несущую частоту. Блок-схема приемника синхронного модема Приемник типового синхронного модема содержит адаптивный эквалайзер со схемой управления, модулятор с задающим генератором, демодулятор, относительный декодер, дескремблер и схему синхронизации. Модулятор приемника совместно с задающим генератором позволяет перенести спектр принимаемого сигнала (300-3400 Гц) в область высоких частот. Это делается для облегчения фильтрации и демодуляции. Схема синхронизации выделяет тактовую частоту из принимаемого сигнала и подает его на другие узлы приемника. Адаптивный эквалайзер приемника, как и эквалайзер передатчика, позволяет компенсировать нелинейные искажения, вносимые каналом передачи. Адаптивность эквалайзера заключается в его способности подстраиваться под изменяющиеся параметры канала в течение сеанса связи. Для этого сигнал ошибки фазы с демодулятора поступает на схему управления, которая вырабатывает управляющие сигналы для эквалайзера. Сам эквалайзер состоит из линии задержки с отводами и набора управляемых усилителей с изменяемым коэффициентом усиления.  Рис. Блок-схема приемника синхронного модема Относительный декодер и дескремблер выполняют операции обратные выполняемым в передатчике. На приемной стороне происходит обратное преобразование – дескремблирование, выполняемое дескремблером. Дескремблер выделяет из принятой последовательности исходную информационную последовательность, которая передается в принимаемый компьютер. РАЗНОВИДНОСТИ МОДЕМОВ Строгой классификации модемов не существует по причине разнообразия как самих модемов, так и сфер применения и режимов их работы. Условно модемы можно классифицировать по конструктивному исполнению, области применения, функциональному назначению, типу используемого канала, методу передачи, интеллектуальным возможностям и т.д. По конструкции модемы делятся на внешние, внутренние, портативные, групповые. Внешние модемы выпускаются в отдельном корпусе и имеют встроенный или вынесенный блок питания. Их достоинства: наличие световой индикации на лицевой панели, а в последнее время ЖКИ, что позволяет легко определить его состояние; органы управления находятся на лицевой панели, что позволяет управлять модемом и изменять его конфигурацию. На задней панели модема находятся разъемы для подключения к источнику питания, последовательному порту компьютера, телефонной линии (LINE), а также для подключения телефонного аппарата (PHONE). Модемы оснащены внутренним громкоговорителем, иногда имеется регулятор громкости. Недостатки внешних модемов: требуется дополнительная розетка для блока питания, дополнительное место на рабочем столе, модемы зарубежного производства иногда рассчитаны на подключение к электрической сети напряжением 110-115 В, что требует замены блока питания. Внутренний модем – это плата расширения, вставляемая в соответствующий слот системной шины материнской платы компьютера. Такие модемы не имеют собственного блока питания и получают питающее напряжение от устройства, в которое они установлены. На задней панели модемов имеются разъемы для подключения линии связи и телефона. Достоинства: не нуждаются во включении/выключении, не занимают стандартные COM-порты компьютера, дешевле внешнего модема и т.д. Недостатки: необходимость свободного слота на материнской плате, увеличение нагрузки на блок питания, отсутствие внешней индикации, усложнение установки, перезагрузка всего компьютера при "зависании" модема. Портативные модемы предназначены для использования совместно с компьютерами Notebook. Такой модем похож на внешний, только уменьшенного размера. Он имеет более прочный корпус и универсальное питание (от электрической сети через адаптер, от автомобильной сети 12 В и от внутренней батареи. Появились модемы, которые подключаются к портативному компьютеру через специальный разъем, через который он также получает питание. Недостатки: такие модемы гораздо дороже других модемов с аналогичными возможностями. Групповые (стоечные) модемы – это совокупность отдельных модемов, скомпонованных в общий блок и имеющих общие блок питания, устройства отображения и управления. Это профессиональные модемы. И вставляются они не в компьютер, а в специальную модемную стойку, называемую менеджером модемов. По области применения модемы можно разделить на несколько групп: для коммутируемых телефонных каналов - такие модемы должны уметь работать с АТС, различать их сигналы и передавать свои сигналы набора абонентского номера; для выделенных (арендуемых) каналов; для физических соединительных линий (полоса пропускания не ограничена значением 3400 Гц и зависит от типа и длины кабеля); для цифровых систем передачи - подключаются к цифровым каналам, таким как ISDN; для сотовых систем связи – поддерживают специальные протоколы модуляции и исправления ошибок, позволяющие эффективно передавать данные в условиях сотовых каналов с высоким уровнем помех и постоянно изменяющимися параметрами; для пакетных радиосетей – несколько радиомодемов использует один и тот же радиоканал в режиме множественного доступа; для локальных радиосетей – такие радиомодемы обеспечивают передачу данных на небольшие расстояния (до 300 м) с высокой скоростью (2-10 Мбит/с), сопоставимой со скоростью передачи в проводных локальных сетях; кабельные модемы –используются для передачи каналов кабельного телевидения; скорость передачи может достигать 10 Мбит/с. Рассмотрим типы модемов по функциональному назначению. Факс-модемы. Для увеличения функциональных возможностей в классический модем практически всегда добавляется обмен факсами с факс-аппаратами и с другими факс-модемами. Достоинства факс-модемов: 1. экономия термобумаги, 2. файл-сообщение несколько лучше читается, чем факс, 3. посылка факса с помощью модема производится быстрее, 4. можно программировать посылку нескольких факсов в заданное время, 5. входящие документы удобнее обрабатывать в виде файлов. Голосовые модемы (VOX) выполняются как расширение факс-модемов. Эти модемы принимают из телефонной сети голосовые сообщения, записывая их в виде компьютерного файла, а также воспроизводят в телефонную сеть ранее сформированные голосовые файлы. Файл можно вывести на динамик компьютера, на отдельную телефонную трубку, подсоединенную к модему или на трубку телефонного аппарата, если использовать специальный переключатель. SVD модемы позволяют передавать данные и одновременно вести разговор с помощью телефонной трубки, подключенной к модему, причем в дуплексном режиме. Скоростные модемы - это SR-модемы и кабельные модемы. Используют совсем другие протоколы передачи , чем на телефонных линиях. SR-модемы используются для передачи данных на малые расстояния т.е., когда есть возможность соединить два терминальных устройства прямым кабелем и нет необходимости "втискиваться" в стандартную ширину телефонного канала. Это позволяет увеличить скорость передачи данных до 80 кбит/с на расстояние до 15 км, а для хорошего кабеля типа "витой пары" и меньших расстояний скорость может доходить до 2 Мбит/с. Кабельные модемы используют для передачи каналы кабельного телевидения (скорость передачи достигает 10 Мбит/с). Радиомодемы вместо телефонных проводов используют радиоэфир как среду для передачи информации. В них вместо телефонного разъема имеется антенный разъем, куда вставляется антенна. Он такой же как и классический модем: подключается к компьютеру через стандартный интерфейс RS-232. В антенный разъем подключается штыревая антенна (до 30 см), или, если нужна большая дальность, - антенный кабель, усилитель и направленная антенна. Кроме того, радиомодем содержит в своем составе радиоприемопередатчик. Применяются в тех случаях, когда прокладка телефонной или кабельной линии затруднена. Главное отличие радиомодемов состоит в том, что они ориентированы на работу в едином радиоканале со многими пользователями, а не в канале типа "точка-точка". Сотовые модемы используются для мобильной сотовой радиотелефонии. Они не содержат в своем составе приемопередатчиков, а используют приемопередатчики, входящие в состав сотового телефона, передавая в них свои сигналы. Скорость передачи данных и факсимильной информации в таком радиоканале до 14,4 кбит/с (без их сжатия). Эти модемы имеют портативное исполнение и размещены в прочном корпусе. Они используются на зашумленных и нестабильных линиях: спутниковых, сельских и междугородних. По методу передачи модемы делятся на асинхронные и синхронные. Передача по интерфейсу DTE-DCE может быть синхронной и асинхронной. Модем может работать с компьютером в асинхронном режиме и одновременно с удаленным модемом – в синхронном режиме и наоборот. Тогда можно сказать, что модем работает в синхронно-асинхронном режиме. Чаще всего синхронизация реализуется одни из двух способов, связанных с тем, как работают тактовые генераторы отправителя и получателя: независимо друг от друга (асинхронно) или согласованно (синхронно). Асинхронный режим передачи используется тогда, когда передаваемые данные генерируются в случайные моменты времени (самим пользователем). В этом случае принимающее устройство должно восстанавливать синхронизацию в начале каждого получаемого символа. Для этого каждый передаваемый символ снабжается дополнительным стартовым и одним или более стоповыми битами. При синхронном методе передачи объединяется большое число символов или байт в отдельные блоки или кадры. Весь кадр передается как одна цепочка битов без каких либо задержек между восьмибитными элементами. Чтобы принимающее устройство могло обеспечить различные уровни синхронизации, должные выполняться следующие требования: передаваемая последовательность не должна содержать длинных последовательностей нулей и единиц, чтобы устройство могло выделять тактовую частоту синхронизации. каждый кадр должен иметь зарезервированные последовательности битов или символов, отмечающие его начало и конец. По интеллектуальным возможностям модемы бывают: без системы управления; поддерживающие набор АТ-команд; (позволяет пользователю управлять характеристиками модема и параметрами связи). с поддержкой команд V.25bis; (позволяет управлять режимами установления соединения и автовызова). с фирменной системой команд; (специализированные промышленные модемы). поддерживающие протоколы сетевого уровня; (позволяют администратору управлять элементами сети и модемами с удаленного терминала). Модемные протоколы Возможности модема во многом зависят от поддерживаемых ими связных протоколов. Эти протоколы определяют важнейшие характеристики модема: скорость передачи, аппаратную коррекцию ошибок и др. Различают три типа модемных протоколов по их назначению: протоколы передачи, которые определяют все что относится к передаче данных на линии (битовая скорость, дуплексность); протоколы коррекции ошибок – обеспечивают надежность передачи с исправлением неизбежных телекоммуникационных ошибок; протоколы сжатия – используют для обеспечения динамического аппаратного сжатия данных (и обратно), что сокращает время передачи. По происхождению и распространенности модемные протоколы можно разделить на: протоколы, утвержденные как международные стандарты; фирменные протоколы, ставшие стандартными де-факто; фирменные, но мало распространенные. В качестве международных стандартов все модемные протоколы утверждает международная организация, входящая в состав ООН – ITU-T (международный союз электросвязи). Эти стандарты обновляются раз в четыре года. Модемные стандарты V-серии передачу информации осуществляют в аналоговом виде. Стандарты на передачу данных в цифровом виде относятся к X-серии, а на факс-аппараты и другое оконечное оборудование – к T-серии. Название стандарта состоит из одной из указанных букв (например V), за которой следует точка, как разделитель, а затем номер стандарта. Номер стандарта служит для обозначения уникальности имени стандарта. Например, V.42 – стандарт коррекции ошибок, а V.42bis – стандарт сжатия. Помимо международных стандартов практически все модемы поддерживают протоколы-стандарты де-факто Bell и MNP. |