Принцип роботи модему для ноутбука. Як працює модем та які є різновиди. На вигляд підключення

Саме так розшифровується "модем". За фактом цей винахід відноситься швидше до епохи першого телефону та телеграфу, а зовсім не до комп'ютерної ери. Сфера застосування пристроїв, які можна назвати модемами, є надзвичайно широкою: у телефонному зв'язку, для зв'язку військових командних пунктів.

Деякі модеми мають голосові функції, тобто дозволяють здійснювати голосове спілкування через вбудовані динаміки або служити автовідповідачем для голосової пошти. Нас цікавить виключно модеми, що використовуються для підключення до всесвітньої павутини.

Принцип роботи модему

Головне призначення будь-якого модему - забезпечення фізичного зв'язку двох об'єктів, одне із яких передає дані іншому. Модулятор трансформує сигнал перед початком передачі відповідно до вимог каналу зв'язку, а демодулятор на місці прийому проводить зворотну операцію, надаючи інформацію користувачеві у зручному для сприйняття вигляді.

Історія модему

Першою компанією, яка займалася забезпеченням зв'язку між об'єктами з використанням пристроїв, що працюють за тим же принципом, що й сучасні модеми, була AT&T Dataphone Modems у Сполучених Штатах. Справа була в 50-х роках минулого століття і компанія ця була частиною SAGE – ППО системи США.

До завдань AT&T Dataphone Modems входило з'єднання терміналів, радарних установок та контрольних центрах на різних військових базах з командними центрами SAGE, розкиданими по США та Канаді.

Що стосується першого модему для персонального комп'ютера, ним став пристрій, випущений 1979 року. Називалося це диво техніки Micromodem II, що призначалося для персонального комп'ютера під гордим ім'ям Apple II, а виробником була компанія Hayes Microcomputer Products. Модем коштував 380 доларів та працював зі швидкістю 110-300 біт/сек.

У 1981 році фірма Hayes випустила новий модем – Smartmodem. Швидкість його становила 300 біт/сек. Але цікавий цей модем системою команд, яка отримала назву Hayes-команди і фактично стала стандартом у галузі.

Види модемів

Модеми бувають різні. Ну, не зелені та червоні, звичайно (хоча можна і розфарбувати). Вони поділяються на такі групи:

За виконанням модеми бувають внутрішні і зовнішні, за принципом роботи - апаратні та програмні, за типом мережі та з'єднання і за протоколами передачі даних, що підтримуються.

Отже, переходимо до докладнішого опису різних модемів.

Зовнішні модеми підключаються до комп'ютера через COM-, LPT-, USB або Ethernet-порти. Такі модеми зазвичай мають окремий блок живлення. Внутрішні модеми додатково встановлюються всередину системного блоку або ноутбука. Їхнє розташування - це слоти ISA, PCI, PCI-E, PCMCIA, AMR/CNR. Не слід плутати внутрішні та вбудовані модеми. Останні є складовою пристрою, а вбудовані - ні.

В апаратних модемах всі операції з перетворення сигналу та підтримки фізичних протоколів обміну виробляються вбудованим модемом обчислювачем. Крім цього, в апаратному модемі є постійний пристрій, в якому записана мікропрограма, що управляє модемом.

Програмні модеми відрізняються від апаратних тим, що всі операції з кодування сигналу, контролю помилок та управління протоколами реалізовані програмно і виконуються центральним процесором комп'ютера. У модемі розміщуються лише вхідні/вихідні аналогові ланцюги та перетворювачі, а також контролер інтерфейсу, наприклад USB. Існують також напівпрограмні модеми, у яких функції кодування/декодування розділені між модемом та комп'ютером.

Пристрій модему

1. Порти вводу-виводу - схеми, призначені обмінюватись даними між телефонної лінією і модемом з одного боку, і модемом і комп'ютером - з іншого. Для взаємодії з аналоговою телефонною лінією найчастіше використовується трансформатор.
2. Сигнальний процесор (Digital Signal Processor, DSP) Зазвичай модулює вихідні сигнали і демодулює вхідні на цифровому рівні відповідно до протоколу передачі даних. Також може виконувати інші функції.
3. Контролер управляє обміном із комп'ютером.
4. Мікросхеми пам'яті:
   • ROM - енергонезалежна пам'ять, в якій зберігається мікропрограма управління модемом - прошивка, яка включає набори команд і даних для управління модемом, всі підтримувані комунікаційні протоколи та інтерфейс з комп'ютером. Оновлення прошивки модему доступне в більшості сучасних моделей, для чого є спеціальна процедура, описана в посібнику користувача. Для забезпечення можливості перепрошивки для зберігання мікропрограм використовується флеш-пам'ять (EEPROM). Флеш-пам'ять дозволяє легко оновлювати мікропрограму модему, виправляючи помилки розробників та розширюючи можливості пристрою. У деяких моделях зовнішніх модемів вона також використовується для запису вхідних голосових та факсимільних повідомлень при вимкненому комп'ютері.
   • NVRAM - енергонезалежна електрично перепрограмована пам'ять, в якій зберігаються налаштування модему (профіль модему). Користувач може змінювати установки, наприклад, використовуючи набір команд AT.
   • RAM - оперативна пам'ять модему, використовується для буферизації даних, що передаються, роботи алгоритмів стиснення та іншого.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Дуже часто в комп'ютерній літературі ми стикаємося з таким поняттям як модем.

У світі є безліч персональних комп'ютерів. Логічно подумати і про швидкий та зручний спосіб з'єднання між ними. Такий спосіб став можливим завдяки модему. Він дозволяє передавати інформацію від одного комп'ютера до іншого у закодованому вигляді через телефонну лінію. Комп'ютери обмінюються сигналами певної частоти та гучності. Що можливо завдяки модему?

Можна зв'язатися з іншим користувачем модему та обмінятися з ним файлами, незалежно від його розташування. Або зіграти з ним у комп'ютерну гру, яка підтримує модем. Якщо ваш модем - факс-модем, можна обмінюватися факсимільними повідомленнями. Ви можете скористатися послугами BBS - Bulletin

Board System (Англ. Електронна дошка оголошень), отримати та приймати файли, поспілкуватися з іншими користувачами, та зіграти в on-line ігри, тобто. в ігри модему в режимі реального часу. Ви можете підключитись до глобальних мереж.

Наприклад, FidoNet, або Internet/Relcom. Підключившись до них, ви зможете стати учасником безлічі телеконференцій, що дає можливість обмінюватися інформацією з людьми вашого кола інтересів. Якщо ви бізнесмен, то за допомогою модему ви завжди будете в курсі останніх подій та новин.

Як працює модем

Трохи загальних відомостей - То коли ж вигадали першу модемну плату?

У 80-х роках американська фірма Hayes нарешті випустила перший модем для комп'ютера IBM PC. Звичайно ж, телефонні лінії розроблялися для передачі на відстань тільки звуків людського голосу. Взагалі кажучи, природні звуки характеризуються змінною висотою тону і інтенсивністю, що безперервно змінюється. Для передачі по телефонній вони перетворюються на електричний сигнал з безперервно і відповідно змінюється частотою і силою струму. Такий сигнал називається аналоговим. Комп'ютер на відміну модему розуміє лише цифрою сигнал, тобто. ток лише двох рівнів. Кожен із них означає одне з двох зрозумілих комп'ютеру значень логічні «0» та «1». Щоб передати цифровий сигнал по телефонній лінії, йому потрібно надати прийнятний для неї аналоговий вигляд. Саме цією роботою займається модем. Також він виконує зворотну процедуру, тобто. переводить аналоговий сигнал у зрозумілий цифровому комп'ютеру. Слово модем» походить від скорочення двох термінів:

Модулятор/ДЕМодулятор. Модем організує місток між цифровим сигналом, що видається комп'ютером, і аналоговим сигналом, який, як було сказано вище, розуміє телефонна лінія. При передачі даних з комп'ютера модем, перший видає послідовність нулів і одиниць, а останній перетворює в аналоговий сигнал. Далі дані надсилаються в телефонну лінію, і їх приймає модем, що стоїть на іншому кінці дроту. Коли модем приймає дані, він відфільтровує корисну інформацію від шумів у лінії. І тому існують спеціальні протоколи корекції помилок. Найбільш просунутий з них – MNP10. Крім цього існують MNP1, MNP2, MNP3, MNP4, MNP5, MNP7. В даний час найбільш поширений MNP5, тому що MNP7 і MNP10 встановлюються на спеціальних модемах, які працюють по виділених лініях. Наприклад, у глобальній мережі Internet. Після того, як модем відокремив корисну інформацію від шумів в лінії він відбирає дані, що перекачуються від службової інформації. І файл, що вже пройшов таку багатоступінчасту обробку, записується на жорсткий диск комп'ютера. Так відбувається обмін даними при з'єднанні на протоколі Zmodem, Sealink, Ymodem та багатьох інших односпрямованих протоколах. Звичайно, обидва комп'ютери можуть одночасно приймати і надсилати дані. Тому що вони використовують певні угоди про частоти, різні для вхідних та вихідних сигналів. І тому існують спеціальні двонаправлені протоколи. Наприклад, Bimodem, Puma, Janus, Zedzap.

MNP – протоколи MNP (Microsoft Network Protocols) – серія найпоширеніших апаратних протоколів, вперше реалізована на модемах фірми Microsoft. Ці протоколи забезпечують автоматичну корекцію помилок і компресію даних, що передаються. Наразі відомі 10 протоколів: MNP1. Протокол корекції помилок, що використовує асинхронний напівдуплексний метод передачі. Це найпростіший із протоколів MNP.

MNP2. Протокол корекції помилок, що використовує асинхронний дуплексний метод передачі.

MNP3. Протокол корекції помилок, який використовує синхронний дуплексний метод передачі між модемами (інтерфейс модем - комп'ютер залишається асинхронним). Так як при асинхронній передачі використовується десять біт на байт - вісім біт даних, стартовий біт і стоповий біт, а при синхронній лише вісім, то в цьому полягає можливість прискорити обмін даними на 20%.

MNP4. Протокол, який використовує синхронний метод передачі, забезпечує оптимізацію фази даних, яка дещо покращує неефективність протоколів.

MNP2 та MNP3. Крім того, при зміні числа помилок на лінії відповідно змінюється і розмір блоків даних, що передаються. При збільшенні числа помилок розмір блоків зменшується, збільшуючи можливість успішного проходження окремих блоків. Ефективність цього становить близько 20% проти простою передачею даних.

MNP5. Додатково до методів MNP4, MNP5 часто використовує простий метод стиснення інформації, що передається. Символи, що часто зустрічаються в переданому блоці, кодуються ланцюжками бітів меншої довжини, ніж символи, що рідко зустрічаються. Додатково кодуються довгі ланцюги однакових символів. Зазвичай текстові файли стискаються до 35% своєї вихідної довжини. Разом із 20% MNP4 це дає підвищення ефективності до 50%. Зауважимо, що якщо ви передаєте вже стислі файли, а в більшості це так і є, додаткового збільшення ефективності за рахунок стиснення модемом цього не відбувається.

MNP6. Додатково до методів MNP5 протокол MNP6 автоматично перемикається між дуплексним і напівдуплексним методами передачі в залежності від типу інформації. Протокол MNP6 також забезпечує сумісність із протоколом V. 29.

MNP7. У порівнянні з ранніми протоколами використовує ефективніший метод стиснення даних.

MNP9. Використовує протокол V. 32 та відповідний метод роботи, що забезпечує сумісність із низькошвидкісними модемами.

MNP10. Призначений для забезпечення зв'язку на зашумлених лініях, таких, як лінії стільникового зв'язку, міжміськими лініями, сільські лінії. Це досягається за допомогою наступних методів: багаторазового повторення спроби встановити зв'язок зміни розміру пакетів відповідно до зміни рівня перешкод на лінії динамічної зміни швидкості передачі відповідно до рівня перешкод лінії Всі протоколи MNP сумісні між собою знизу вгору. При встановленні зв'язку відбувається встановлення найвищого рівня MNP-протоколу. Якщо ж один із модемів, що зв'язуються, не підтримує протокол MNP, то MNP-модем працює без MNP-протоколу. Режими MNP-модемів MNP-модем забезпечує такі режими передачі: Стандартний режим. Забезпечує буферизацію даних, що дозволяє працювати з різними швидкостями передачі між комп'ютером і модемом і між двома модемами. В результаті для підвищення ефективності передачі даних ви можете встановити швидкість обміну комп'ютер-модем вище, ніж модем-модем. У стандартному режимі роботи модем не виконує апаратної корекції помилок. Режим прямої передачі. Цей режим відповідає звичайному модему, який не підтримує MNP-протокол. Буферизація даних не виконується і апаратна корекція помилок не виконується. Режим з корекцією помилок та буферизацією. Це стандартний режим роботи під час зв'язку двох MNP-модемів. Якщо віддалений модем не підтримує протокол MNP, зв'язок не встановлюється. Режим з корекцією помилок та автоматичним налаштуванням. Режим використовується, коли невідомо, чи підтримує віддалений модем протокол MNP. На початку сеансу зв'язку після визначення режиму віддаленого модему встановлюється один із трьох інших режимів. Внутрішні та зовнішні модеми Модеми бувають внутрішні та зовнішні (Існують так само спеціальні типи модемів у вигляді PC - карт (PCMCIA), але вони призначені для комп'ютерів типу ноутбуків, і тому вони тут не розглядаються.). Внутрішні модеми виконані як плати розширення, вставляється в спеціальний слот розширення на материнській платі комп'ютера. Зовнішній модем, на відміну внутрішнього, виконаний як окремого пристрою, тобто. в окремому корпусі та зі своїм блоком живлення, коли внутрішній модем отримує електрику від блока живлення комп'ютера. Так які ж переваги та недоліки у зовнішніх та внутрішніх модемів? Внутрішній модем Переваги. Усі внутрішні моделі без винятку (на відміну зовнішніх) мають вбудоване FIFO. (First Input First Output – першим прийшов, першим прийнятий). FIFO це мікросхема, що забезпечує буферизацію даних. Звичайний модем під час проходження байта даних через порт щоразу запитує переривання біля комп'ютера. Комп'ютер із спеціальним IRQ (Interrupt Request) лініях перериває на деякий час роботу модему, а потім знову відновлює її. Це уповільнює роботу комп'ютера загалом. FIFO дозволяє використовувати переривання в кілька разів рідше. Це має велике значення під час роботи в багатозадачних середовищах. Таких як Windows95, OS/2, Windows NT, UNIX та інших. При використанні внутрішнього модему зменшується кількість проводів, натягнутих у найнесподіваніших місцях. Так само внутрішній модем не займає дорогоцінного місця на робочому столі. Внутрішні модеми є послідовним портом комп'ютера і займають існуючих портів комп'ютера. Внутрішні моделі модемів завжди дешевші за зовнішні. Недоліки. Займають слот розширення на материнській платі комп'ютера. Це дуже незручно на мультимедійних машинах, на яких встановлена ​​велика кількість додаткових плат, а також на комп'ютерах, які працюють серверами в мережах. Немає індикаторних лампочок, які при маєтку певної навички дозволяють стежити за процесами, що відбуваються в модемі.

Якщо модем завис, то відновити працездатність можна відновити лише кнопкою перезавантаження комп'ютера «RESET». Зовнішні модеми Переваги. Вони не займають слот розширення, і при необхідності їх можна легко вимкнути та перенести на інший комп'ютер. На передній панелі є індикатори, які допомагають зрозуміти яку операцію зараз робить модем. При зависанні модему не потрібно перезавантажувати комп'ютер, достатньо вимкнути та включити живлення комп'ютера.

Недоліки. Необхідна мультикарта із вбудованим

FIFO. Без FIFO модем, звичайно, працюватиме, але при цьому падатиме швидкість передачі даних. Зовнішній модем займає дороге місце на робочому столі, і йому потрібні додаткові дроти для підключення. Це теж створює певну незручність. Він займає послідовний порт комп'ютера. Зовнішній модем завжди дорожчий за аналогічний внутрішній, тому що включає корпус з індикаторними лампочками і блок живлення.

Роль індикаторних лампочок

1. MR (Modem Ready) Показує, що модем увімкнений і готовий до роботи.

2. TR (Terminal Ready) Цей індикатор горить, коли модем виявляє DTR (Data Terminal Ready), що передається комунікаційною програмою.

3. HS (High Speed) А цей індикатор спалахує, коли модем працює з максимально можливою для нього швидкістю

4. CD (Carrier Detect) Світиться, коли модем виявляє несучу. Він повинен горіти під час з'єднання модемів і протягом всього сеансу зв'язку, доки один із модемів не «покладе трубку»

5. AA (Auto Answer) Показує, що модем включено у режим автоответа, тобто. буде сам відповідати на всі вхідні дзвінки. Якщо модем виявляє Ring (Англ. дзвінок), цей індикатор мерехтить.

6. OH (Off Hook) Цей індикатор еквівалентний знятій трубці телефону. Він горить, коли модем займає лінію.

7. RD (Receive Data) Мерехтить при прийомі комп'ютером даних.

8. SD (Send Data) Цей індикатор блимає, коли комп'ютер надсилає дані. Марки модемів На сьогоднішній день фактичним стандартом є модем зі швидкістю з'єднання 14400 та протоколами передачі даних V32 та V32bis (і покращені наприклад, HST та V32terbo).

Орієнтуватись сьогодні варто на цей стандарт. Але й він, як і все в комп'ютерному світі, нестійко, і поступово відмирає. Звичайно, найкраще брати модем зі швидкістю з'єднання 28800 та протоколами передачі даних V34 (і його підмножини V. Fast та V. Everything). Також є покращений різновид протоколу V34+. Він дозволяє вести прийом/передачу на швидкостях до 33 600. Модеми деяких фірм мають спеціалізовані протоколи для особливих умов експлуатації. Зазвичай на сильно зашумлених лініях. На них ці протоколи поводяться бездоганно. Але яка тоді розмова про нормальні «чисті» лінії? Такими протоколами є HST, розроблений фірмою USRobotics. Також існують два протоколи розроблені Zyxel®. Це Zyx та ZyCell. Zyx це протокол із можливістю зв'язку з аналогічними моделями на швидкостях 16800 та 19200. А ZyCell – спеціальний протокол для супутникового та стільникового зв'язку. Єдиним недоліком таких протоколів і те, що вони пов'язуються на фірмових протоколах лише з аналогічними моделями.). Тепер можна розглянути деякі марки модемів. GVC Ця фірма відома насамперед тим, що робить недорогі, але досить надійні моделі. Наприклад модель GVC 14440 F1114HV - модель, що добре зарекомендувала в наших умовах. Вона практично безпомилково ловить сигнал BUSY. Це факс – модем, і він має факс класу II. Так само в ньому реалізовано підстроювання рівня сигналу до якості лінії. Однією з його переваг є безшумне герконове реле. ZyXEL Пару років тому це була одна з найпопулярніших і найпрестижніших моделей, але на сьогоднішній день фірма сильно здала свої позиції, в основному на тлі досягнень USRobotics. Усі різновиди модемів фірми ZyXEL розбиті на серії. Серія 1496 - крім стандартних протоколів V32 та V32bis, мають власні протоколи: Zyx та ZyCell. У цих моделях є голосовий режим (VOICE) для того, щоб посилати і приймати голосові повідомлення. Також є режим визначення номера (АВН Автоматичний визначник номера). Моделі серії 1496 мають адаптивний факс, це означає, що модем дозволяє автоматично ідентифікувати абонента і перемикатися відповідно на факс, модем або голос. Також модеми ZyXEL можуть працювати на виділених чотирипровідних лініях, розвиваючи при цьому швидкість передачі до 115200 бод. USRobotics® Ця фірма випускає кілька серій модемів: USR Sportster, USR Courier, USR WorldPort та інші. Моделі WorldPort призначені для портативних комп'ютерів. Через це вони не набули широкого поширення. Високопродуктивна серія Courier з деяких наведених нижче причин не набула в нашій країні великого поширення. Залишається лише серія Sportster. Модеми цієї серії охоплюють всю гаму швидкостей від 14400 до 33600. Вони бувають як внутрішніми, так і зовнішніми і мають безліч модифікацій, що різняться як програмно, так і апаратно. Досить зручно, що модеми серії Sportster мають можливість програмно-апаратного апгрейду до дорожчої та набагато функціональнішої серії Courier. Після апгрейду звичайний USR Sportster перетворюється на Courier. При цьому він набуває такої важливої ​​переваги як вбудований протокол HST (High Speed ​​Technology). У 1991 році чотири канадські програмісти замислилися: а чому це Sportster так схожий на старий Courier? Коли ж вони розібрали кілька модемів, то зрозуміли, що Sportster і Courier відрізняються лише прошивкою, яка автодетектує тип модему за хитрими перемичками і NVRAM (Non Violatible Random Access Memory - енергонезалежна пам'ять модему) і для серії Sportster просто відключає HST і всі інші можливості Courier.

Висновок

На наших очах відбувається справжнісінький комунікаційний вибух, цілком порівнянний за масштабами та наслідками з тим, що був викликаний появою перших персональних комп'ютерів. Простий та ефективний пристрій - модем, що поєднує потенціал двох найбільших винаходів людства, телефону та персонального комп'ютера, дає всім бажаючим доступ до неймовірних обсягів інформації та наділяє скромний персональний комп'ютер воістину фантастичними можливостями. Загальна комп'ютерна грамотність, про яку ми мріяли ще зовсім недавно, тепер більш-менш доконаний факт. Немає жодного сумніву в тому, що телекомунікаційна грамотність потрібна зараз анітрохи не менше: без неї просто немислимо встигнути за цивілізованим світом ні в бізнесі, ні в науці, ні в освіті, ні в багатьох інших сферах. Вже зараз відсутність модему можна порівняти з відсутністю принтера - і те й інше значною мірою позбавляє комп'ютер сенсу. І не за горами той час, коли від самотнього комп'ютера буде не більше користі, ніж від мікрокалькулятора.

Використана література

модем індикаторна розробка

1. Берлінер Е.М. та ін. Microsoft Windows 95. Microsoft Plus! Російська версія. Вид. ABF, Москва, 1996

2. Зельднер Г.А. та ін. Комп'ютер на зв'язку! Факс модем, модем, глобальні мережі, Е-Мail, BBS. Вид. ABF, Москва, 1996

3. Кірсанов Д. Факс-модем: від купівлі та підключення до виходу в Інтернет. Вид. "Символ-Плюс", С. - Петербург, 1995

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Внутрішні та зовнішні модеми: відмінні характеристики. Пристрій модему, способи модуляції, що використовуються в модемному зв'язку. Здійснення передачі за допомогою модему. Інтерфейс модему, початкова настройка і структура команди набору номера.

дипломна робота , доданий 19.03.2010


Зовнішній та внутрішні модеми, загальні принципи роботи, характеристика та аналіз існуючих моделей. Економічний розрахунок матеріальних витрат для створення модему, на амортизацію та експлуатацію. Охорона праці та організація робочого місця за комп'ютером.

дипломна робота , доданий 09.07.2010


Поняття, класифікація модемів. Переваги та недоліки зовнішніх та внутрішніх модемів та їх встановлення. Карта розширення. Використання мобільного телефону як модем. Послуги, що надаються мережею Інтернет. Голосові та сервісні функції модемів.

реферат, доданий 27.10.2008


Сутність модему, його призначення, принцип дії, архітектура, а також зовнішній вигляд та схеми влаштування його основних сучасних видів. Поняття скремблювання та дескремблювання, їх переваги та недоліки. Характеристика технології луна-компенсації.

реферат, доданий 05.04.2010


Графічний інтерфейс програмного продукту WireShark. Правила розробки програмних модулів WireShark. Програмне забезпечення, що реалізує візуалізацію повідомлень модему Sierra MC7710. Тестування розробленої програми єфрезером.

курсова робота , доданий 29.05.2013


Обладнання, необхідне для підключення до мережі Інтернет через ADSL. Порядок підключення обладнання: підключення спліттера до телефонної розетки, модему та телефонів до спліттера, модему до комп'ютера. Розрахунок витрат на налаштування локальної мережі.

контрольна робота , доданий 07.12.2013


Створення діючої моделі комбінованого лабораторного стенду з використанням інтелектуального реле "Zelio" і GSM модему. Опис основних блоків програми та комунікаційних можливостей. Розробка регламенту технічного обслуговування стенду.

дипломна робота , доданий 07.09.2013


Система збирання даних. Швидкість передачі даних. Комірчаста структура мережі ZigBee. Основні технічні характеристики ZigBee-модемів компанії Telegesis. Зміна стану цифрових висновків модему. Віддалені маршрутизатори та кінцеві пристрої.

дипломна робота , доданий 05.06.2011


Обґрунтування необхідності організації VPN-мережі головного управління МНС РФ по Астраханській області. Вибір комутатора, SHDSL-модему, голосового шлюзу. Налаштування обладнання для роботи. Розрахунок річного економічного ефекту з допомогою застосування VPN-сети.

курсова робота , доданий 22.08.2013


Робота із сигналами мовного діапазону. Застосування кодеків та кофідеків. Усунення спотворень взаємодії частоти дискретизації. Блок-схема зовнішнього модему. Контакти та роз'єми. Чотирипровідна дуплексна передача. Цифровий сигнальний процесор.

Апаратне забезпечення модемів

Модеми мають два стандартні фізичні інтерфейси:

• послідовний інтерфейс передачі (RS-232);
• інтерфейс з телефонною лінією RG-11 (чотириконтактний телефонний роз'єм).

Стандарти модемів

Промислові стандарти існують практично кожної області мережевих технологій і модеми є винятком. Стандарти забезпечують взаємодію модемів від різних виробників. Специфікації, відомі як V серії, включають номер стандарту. Іноді включається слово "bis". Воно вказує, що цей стандарт - переглянута версія раннього стандарту. Якщо в назві є слово "terbo" це означає, що другий - "bis" стандарт так само був модифікований.

Продуктивність модему

Спочатку швидкість модемів вимірювалася в бітах за секунду чи одиницях, званих " бод " . Багато хто плутав їх, вважаючи що вони позначають те саме. Насправді бод відноситься до частоти осциляцій звукової хвилі, що переносять біти даних по телефонній лінії. На початку 80-х років швидкість у бодах дорівнювала швидкості передачі модемів. Потім інженери розробили методи стиснення та кодування інформації. В результаті кожна модуляція звуку могла переносити більше одного біта інформації, отже швидкість передачі в бітах в секунду може бути більшою, ніж швидкість в бодах, тому необхідно спочатку звернути увагу на швидкість в бітах в секунду, а потім у бодах. Наприклад, модем на швидкості 28800 бод насправді може передавати дані зі швидкістю 115200 біт/c. Сучасні модеми мають такі індустріальні стандарти стиснення даних як V.42bis/MNP5 і мають швидкість передачі даних 57600 біт/c, а деякі - 76800 біт/c.

Типи модемів

Існують різні типи модемів, оскільки існують різні середовища передачі, котрим потрібні різні способи передачі. Ці типи можна грубо розділити, взявши за основу критерій синхронізації зв'язку. Зв'язок буває асинхронний і синхронний. Тип модему буде залежати від середовища та призначення мережі.

Асинхронний зв'язок

Асинхронний зв'язок-найпоширеніша форма передачі даних. Причина такої популярності полягає у використанні цим методом стандартних телефонних ліній. При асинхронній передачі дані передаються послідовним потоком. Кожен символ - буква, число чи знак, що розкладається у послідовність бітів. Кожна така послідовність відокремлюється від іншого стартовим та стоповим бітом. Передавальні та приймальні пристрої повинні узгоджувати послідовність стартових і стопових бітів. Зв'язок цього типу не синхронізується, комп'ютер передає, а приймає отримує без координації взаємодії пристроїв. Потім комп'ютер перевіряє отримані дані на наявність помилок і приймає наступний блок інформації. 25% трафіку йде на передачу погоджувальної інформації.

Контроль помилок

Імовірність помилок будь-коли виключена, у асинхронної передачі використовується спеціальний біт - біт парності. Схема перевірки та корекції помилок, що його застосовує, називається контролем парності. При контролі парності кількість посланих і прийнятих одиничних біт має збігатися.
Стандарт модемів V.32 не передбачав контролю помилок. Для вирішення цієї проблеми компанія Microcom створила власний стандарт асинхронного контролю помилок даних, який був названий Microcom Network Protocol (MNP). Цей метод виявився настільки вдалим, що й інші компанії запозичили як початкову версію його, а й інші версії, звані класами. В даний час використовується MNP класів 2, 3 та 4.
У 1989 р. Комітет CCITT опублікував схему асинхронного контролю помилок, названу V.42. Цей стандарт апаратної корекції помилок включає два протоколи. Основна схема контролю помилок - це Link Acces Procedure for Modem (LAPM), проте V.42 також використовує MNP4. Протокол LAPM використовується для з'єднання модемів за стандартом V.42, проте якщо один із модемів підтримує тільки стандарт MNP4, буде використано MNP4.

Алгоритм корекції/стиснення

При передачі інформації з використанням протоколу корекції (MNP4, v.42) відбувається обрізання 10 біт, отриманих з комп'ютера, до 8 інформаційних (видаляються стартовий і стоповий біти) (10 біт = старт_біт + 8 інформаційних + стоп_біт - див. Асинхронний протокол RS232). І навпаки, при отриманні з лінії 8-ми інформаційних біт модем їх перетворює на 10 і передає на комп'ютер. Таким чином, по лінії йде інформації менше, ніж модем отримав з комп'ютера. Але це ще не все. При використанні протоколу стиснення (MNP5, v.42bis) відбувається ще й зменшення обсягу корисної інформації, так що від тих 10-біт, що модем отримав від комп'ютера, в лінію (і на віддалений модем) потрапить від них тільки частина...
На продуктивність каналу зв'язку впливають два фактори:

• швидкість каналу - характеризує наскільки швидко біти кодуються і передаються каналом зв'язку;
• пропускна здатність - характеризує частку корисної інформації, що передається каналом.

Комбінування стандартів

Для збільшення продуктивності використовують комбінацію протоколів передачі та корекції помилок. Наприклад, при асинхронній передачі хороші результати дає комбінація:

• V.32bis - передача
• V.42 – корекція помилок;
• V.42bis - стиск.

Синхронний зв'язок ґрунтується на схемі синхронізації, узгодженої між двома пристроями. Її мета - виділити біти із групи під час передачі їх блоками. Ці блоки називають кадрами. Для встановлення синхронізації та перевірки правильності її роботи використовуються спеціальні символи. Оскільки біти передаються в синхронному режимі, стартові та стопові біти не потрібні. Передача завершується наприкінці одного кадру та починаються на початку іншого. Цей метод ефективніший, ніж асинхронна передача. У разі помилки синхронна схема розпізнавання та корекції помилок повторює передачу кадру.
Синхронні протоколи виконують такі дії, що не передбачені асинхронними протоколами:

• розбивають дані на блоки;
• додають керуючу інформацію;
• перевіряють дані про наявність помилок.

• SDLC – протокол синхронного управління каналом;
• HDLC – протокол високорівневого управління каналом;
• BISYNC - протокол двоичного синхронізованого зв'язку.

З них почалася нова ера, комунікацій та відіграли основну роль у розвитку Інтернету. Йтиметься про модемах.

Модем (modem)- (скор. від модулятор-демодулятор) – пристрій, який за рахунок модуляції та демодуляції сигналів передає цифрові дані через аналогові канали – в основному телефонні дроти.

Таким чином, модемперетворює один тип сигналу на інший. З допомогою модуляції здійснюється зміна однієї чи кількох характеристики аналогового сигналу: амплітуда, частота, фаза. Демодулятор здійснює зворотну функцію. В даний час модеми асоціюються із мережею Інтернет. Вони використовуються для зв'язку з провайдером різних каналів (телефонні лінії, лінії Кабельного ТБ, базові станції мобільних операторів). Тобто. модем виступає у ролі своєрідного мосту, т.к. у телефонних лініях можливий лише аналоговий сигнал, а комп'ютер приймає лише цифровий сигнал.

Історія модемів.

Перші цифрові модеми почали розроблятися ще 50-х роках у Північній Америці з метою перетворення сигналів для ППО. Модеми використовувалися передачі даних по звичайним телефонним мережам. У 1962 році перший комерційний модем, був створений фірмою AT&T. Це була модель Bell Dataphone 103. Швидкість передачі по телефонній лінії становила 300 біт/с.

Згодом швидкість модемівпройшла через такі величини, як 1200, 2400, 4800 та 9600 біт/с. Швидкість модемів збільшилася до 14,4 кб/сек. 1991 року. 1994 року вона досягла 28,8 кб/сек. Наступний поріг швидкості – 33,6 кб/сек., що стало межею для телефонної мережі. У 1996 році з'являється 56K модем, винайдений компанією Dr. Brent Townshend, що дало подальший розвиток модемам. Однак повернемося в 70-тімм. У 1977 році був винайдений перший модемдля персонального комп'ютера - 80-103A. То справжній успіх. Пізніше була низка інших моделей, це була компанія Hayes Microcomputer Products.

У 1981 році фірма Hayes випустила модемщо став легендарним - Smartmodem 300 б/сек. Для нього було розроблено спеціальну систему команд, яка використовується зараз. Потім розгортається справжня гонка за швидкостями та цінами модемів. Лідируюче місце займає компанія U.S. Robotics. Вона випускає цілу серію модемів Courier: починаючи з 1986 р. з моделі Courier HST - 9600 б/сек.

Типи та види модемів.

За конструктивним виконанням модеми бувають:

• внутрішні модеми – знаходиться всередині пристрою, вони не мають свій блок живлення.
• зовнішні модеми – мають власний корпус та блок живлення, підключаються до комп'ютера через кабель, мають свої індикатори;

Внутрішні модеми

За принципом роботи:

• апаратні - всі операції перетворення сигналу здійснює сам модем;
• програмні - всі операції перетворення сигналу реалізовані програмно і виконуються центральним процесором комп'ютера;

За видом з'єднання:

• аналоговий модеми-працюють через звичайну телефонну мережу;
• кабельні модеми – використовують із підключення до Інтернету звичайний телевізійний кабель, чи коаксіальний кабель;

• радіо-модемидозволяють користувачеві працювати з мережею через радіоефір;
• стільникові модеми- працюють за протоколами стільникового зв'язку - GPRS, EDGE, і т. п. Часто мають виконання у вигляді USB-брелока;
• ADSL модеми– нове покоління модемів також працюють з телефонною мережею, проте, на відміну від аналогових, використовують свій діапазон.

Модем (акронім, складений зі слів модулятор-дем одулятор) — пристрій, що застосовується в системах зв'язку та виконує функцію модуляції та демодуляції. Модулятор здійснює модуляцію, тобто змінює характеристики несучого сигналу відповідно до змін вхідного інформаційного сигналу, демодулятор здійснює зворотний процес. Приватним випадком модему є широко застосовуваний периферійний пристрій комп'ютера, що дозволяє йому зв'язуватися з іншим комп'ютером, обладнаним модемом, через телефонну мережу (телефонний модем) або кабельну мережу (кабельний модем).

Типи модемів:

За виконанням:

Зовнішні – підключаються до COM або USB порту, зазвичай мають зовнішній блок живлення (існують USB-модеми, що живляться від USB та LPT-модеми).

Внутрішні – встановлюються всередину комп'ютера в слот ISA, PCI, PCMCIA, AMR, CNR

Вбудовані — є внутрішньою частиною пристрою, наприклад, ноутбука або док-станції.

За принципом роботи:

Апаратні - всі операції перетворення сигналу, підтримка фізичних протоколів обміну, виробляються вбудованим модемом обчислювачем (наприклад з використанням DSP, контролера). Так само в апаратному модемі є ПЗУ, в якому записана мікропрограма, що управляє модемом.

Винмодемы - апаратні модеми, позбавлені ПЗП з мікропрограмою. Мікропрограма такого модему зберігається у пам'яті комп'ютера, до якого підключено модем. Працездатний лише за наявності драйверів, які зазвичай писалися виключно під операційні системи сімейства MS Windows.

Напівпрограмні (Controller based soft-modem) — модеми, у яких частину функцій модему виконує комп'ютер, до якого підключено модем.

Програмні (Host based soft-modem) - всі операції з кодування сигналу, перевірки на помилки та управління протоколами реалізовані програмно і виконуються центральним процесором комп'ютера. При цьому модем знаходиться аналогова схема і перетворювачі: АЦП, ЦАП, контролер інтерфейсу (наприклад USB).

За типом:

Аналогові — найпоширеніший тип модемів для звичайних телефонних ліній, що комутируються.

ISDN — модеми для цифрових комутованих телефонних ліній

DSL — використовуються для організації виділених (некомутованих) ліній, використовуючи звичайну телефонну мережу. Відрізняються від комутованих модемів кодуванням сигналів. Зазвичай дозволяють одночасно з обміном даними здійснювати використання телефонної лінії у звичайному порядку.

Кабельні - застосовуються для обміну даними по спеціалізованих кабелях - наприклад, через кабель колективного телебачення за протоколом DOCSIS.

Основна стаття: Бездротовий модем

Супутникові

PLC використовують технологію передачі даних по проводах побутової електричної мережі.

Найбільш поширені нині:

Внутрішній програмний модем

Вбудовані в ноутбук модеми.

Зовнішній апаратний модем

Основні елементи модему

Порти вводу-виводу - схеми, призначені для обміну даними між телефонною лінією та модемом з одного боку, і модемом та комп'ютером - з іншого. Для взаємодії з аналоговою телефонною лінією найчастіше використовується трансформатор.

Сигнальний процесор (Digital Signal Processor, DSP) Зазвичай модулює вихідні сигнали і демодулює вхідні на цифровому рівні відповідно до протоколу передачі даних. Також може виконувати інші функції.

Контролер управляє обміном із комп'ютером.

Мікросхеми пам'яті: ROM - енергонезалежна пам'ять, в якій зберігається мікропрограма управління модемом - прошивка, яка включає набори команд і даних для управління модемом, всі підтримувані комунікаційні протоколи та інтерфейс з комп'ютером. Оновлення прошивки модему доступне в більшості сучасних моделей, для чого служить спеціальна процедура, описана в посібнику користувача. Для забезпечення можливості перепрошивки для зберігання мікропрограм використовується флеш-пам'ять (EEPROM). Флеш-пам'ять дозволяє легко оновлювати мікропрограму модему, виправляючи помилки розробників та розширюючи можливості пристрою. У деяких моделях зовнішніх модемів вона також використовується для запису вхідних голосових та факсимільних повідомлень при вимкненому комп'ютері.

NVRAM - енергонезалежна електрично перепрограмована пам'ять, в якій зберігаються налаштування модему. Користувач може змінювати установки, наприклад, використовуючи набір AT-команд.

RAM - оперативна пам'ять модему, використовується для буферизації даних, що приймаються і передаються, роботи алгоритмів стиснення та іншого.

Модеми з додатковими можливостями

Факс-модем — дозволяє комп'ютеру, до якого він приєднаний, передавати та приймати факсимільні зображення на інший факс-модем або звичайну факс-машину.

Це дозволяє здійснити:

Використання такого модему в режимі автовідповідача та для організації голосової пошти.

Історія

Компанія AT&T Dataphone Modems у Сполучених Штатах була частиною SAGE (ППО системи) у 50-х роках. Вона поєднувала термінали на різних повітряних базах, радарах та контрольних центрах з командними центрами SAGE, розкиданими по США та Канаді. SAGE використовувала виділені лінії зв'язку, але пристрої на кожному кінці цих ліній були такими ж за принципом як сучасні модеми.

Першим модемом для персональних комп'ютерів став пристрій компанії Hayes Microcomputer Products, яка в 1979 випустила Micromodem II для персонального комп'ютера Apple II. Модем коштував 380 дол. і працював зі швидкістю 110/300 б/сек.

У 1981 році компанія Hayes випустила модем Smartmodem 300 б/сек, система команд якого стала стандартом де-факто.