Основные принципы программирования модемов

Основные принципы программирования модемов. Доступ к модему производится через последовательный асинхронный порт. При этом для передачи модему команд их необходимо просто записать в регистр данных COM-порта, на котором находится модем.

Ответ от модема также поступает через последовательный порт. Передавая модему команды, его можно проинициализировать, перевести в режим автоответа или заставить набрать номер. Когда модем наберет номер удаленного абонента или когда модему в режиме автоответа придет вызов, он попытается установить связь с удаленным модемом. После установления связи модем передает компьютеру через COM-порт специальное сообщение и переключится из командного режима в режим передачи данных.

После этого данные, передаваемые модему, перестают восприниматься им как команды и сразу передаются по телефонной линии на удаленный модем. Итак, после установления связи с удаленным модемом, коммуникационная программа может начинать обмен данными. Обмен данными так же, как и передача команд, осуществляется через COM-порт. Затем при помощи специальной Escape-последовательности можно переключить модем из режима передачи данных обратно в командный режим и положить трубку, разорвав связь с удаленным модемом. 1.4.2 Последовательность действий для установления связи а Инициализация COM-порта. Проводим инициализацию COM-порта, к которому подключен модем.

Для этого программируем регистры микросхемы UART, задавая формат данных и скорость обмена. Заметим, что модем будет проводить соединение с удаленным модемом как раз на этой скорости. Чем скорость выше, тем быстрее будет происходить обмен данными с удаленным модемом.

Однако при увеличении скорости на плохих телефонных линиях сильно возрастает количество ошибок. б Инициализация модема. Передавая модему AT-команды через СОМ-порт, производим его инициализацию. При помощи АТ-команд можно установить различные режимы работы модема - выбрать протокол обмена, установить набор диагностических сообщений модема и т. д. в Соединение с удаленным модемом. Передаем модему команду набора номера ATD . В этом случае модем набирает номер и пытается установить связь с удаленным модемом.

Или передаем модему команду AT S0 1 для перевода его в режим автоответа. После этого модем ожидает звонка от удаленного модема, а когда он приходит, пытается установить с ним связь. г Ожидание ответа от модема. В зависимости от режима, в котором находится модем, он может передавать компьютеру различные сообщения. Например, если модем производит вызов удаленного модема АТ-команда ATD , то модем может выдать следующие сообщения CONNECT - Успешное соединение BUSY - Номер занят NO DIALTONE - На линии отсутствует сигнал коммутатора NO ANSWER - Абонент не отвечает NO CARRIER - Неудачная попытка установить связь Когда приходит звонок, модем передает компьютеру сообщение RING, если регистр модема S0 равен нулю. В этом случае для ответа на звонок надо послать модему команду АТА. Если модем находится в режиме автоответа и регистр модема S0 не равен нулю, то модем автоматически пытается ответить на звонок и может выдать следующие сообщения CONNECT, NO DIALTONE, NO CARRIER Если модем передал компьютеру сообщение CONNECT, значит он успешно произвел соединение и теперь работает в режиме передачи данных.

Теперь все данные, передаваемые модему через СОМ-порт, будут преобразованы модемом в форму, пригодную для передачи по телефонным линиям, и переданы удаленному модему. И наоборот, данные, принятые модемом по телефонной линии, переводятся в цифровую форму и могут быть прочитаны через СОМ-порт, к которому подключен модем.

Если модем передал компьютеру сообщения BUSY, NO DIALTONE, NO ANSWER, NO CARRIER - значит произвести соединение с удаленным модемом не удалось и надо попытаться повторить соединение. д Подключение модема в командный режим. После окончания работы коммуникационная программа должна перевести модем в командный режим и передать ему команду положить трубку ATH0 . Для перевода модема в командный режим можно воспользоваться Escape-последовательностью. После того как модем перешел в командный режим, можно опять передавать ему АТ-команды. е Сброс сигналов на линиях DTR и RTS. Низкий уровень сигналов DTR и RTS сообщает модему, что компьютер не готов к приему данных через COM-порт. При работе с асинхронным последовательным адаптером вы можете использовать механизм прерываний.

Так как передача и прием данных модемом представляют собой длительный процесс, то применение прерываний от порта позволяет использовать процессорное время для других нужд. Раздел 2 Основные понятия.

Модем - это преобразователь сигналов, который является промежуточным звеном между компьютером и соединительной линией.

Название модема происходит от двух слов Модулятор и Демодулятор. Как модулятор модем преобразует цифровые сигналы импульсов постоянного тока, используемые в компьютерных системах, в аналоговые сигналы, содержащие ту же информацию. Этот процесс и называется модуляцией. Модуляция и модемы необходимы потому, что сигналы телефонного канала связи не всегда представимы в цифровой форме. Процесс модуляции формирует аналоговые сигналы, в которых закодирована цифровая информация, порожденная компьютером, но которые можно передать через телефонные каналы.

Демодуляция представляет собой обратный процесс. Если посмотреть на образуемый сигнал с другой стороны - модем, как модулятор, получает аналоговые сигналы и преобразует их в начальную цифровую форму, содержащую переданную информацию. Естественно, что для нормальной деятельности, работающие в паре модемы должны осуществлять операции модуляции демодуляции одинаковым образом, иначе информация, передаваемая между ними, будет необратимо искажена.

Несущая частота. По своей сути процесс модуляции представляет собой наложение одного сигнала на другой. Модем, как модулятор, начинает функционировать, генерируя постоянный сигнал, называемый несущей частотой, потому что с его помощью осуществляется передача информации. В большинстве систем несущая частота - это устойчивый сигнал постоянной амплитуды, фазы и частоты. Информационный сигнал.

Сигнал, который электрически смешивается с несущей частотой, моделируя ее по некоторому закону, называется информационным. Изменение информационного сигнала приводит к изменению несущего и выходного сигнала. Изменение информационного сигнала порождает соответствующее изменение несущей частоты, но не обязательно в том же аспекте. Например, при частотной модуляции с увеличением информационного сигнала изменяется частота несущего сигнала. Модуляция представляет несколько преимуществ, которые перевешивают недостатки сложности наложения двух сигналов.

Так как электронные цепи могут быть настроены на обработку одной несущей частоты и отражение всех других, мультиплицированные модулированные сигналы могут посылаться через один канал связи. Этот принцип заложен во всех радиовещательных станциях и в средствах радиосвязи. Помимо того, модуляция позволяет цифровой информации в форме постоянного тока быть переданной такими средствами, как телефонные системы, которые не могут обрабатывать сигналы постоянного тока. В демодуляторах несущая частота отделяется, а закодированная информация представляется в своей первоначальной форме.

И хотя логически этот процесс напоминает модуляцию, демодуляция обычно реализуется на базе совершенно других цепей и принципов, что вносит дополнительные сложности. Последовательная передача данных означает, что данные передаются по единственной линии. При этом биты байта данных передаются по очереди с использованием одного провода. Для синхронизации группе битов данных обычно предшествует специальный стартовый бит, после группы битов следуют бит проверки на четность и один или два стоповых бита. Иногда бит проверки на четность может отсутствовать.

Форматы передачи данных определяют использование бита четности, стартовых и стоповых битов. Очевидно, что передатчик и приемник должны использовать один и тот же формат данных, иначе обмен не возможен. Верхние и нижние границы. В наипростейших модулирующих системах выходной частоте требуется двойная полоса модулируемого сигнала.

Хотя это в два раза увеличивает искажение, его прямым результатом является комбинирование выходного сигнала. Несущая частота и информационный сигнал накладываются друг на друга в результате процесса модуляции согласно частоте модуляции, и оба прибавляются к несущей частоте с частотой модуляции и вычитаются из нее. В результате сложения получают величину часто называемую верхней границей, а в результате вычитания - нижнюю границу. Так как эти верхние и нижние сигналы целиком излишни они содержат одну и ту же информацию, один из них может быть удален без потери информации, что позволяет уменьшить полосу пропускания до диапазона информационного сигнала этот принцип обычно используется в радиовещании для передачи большего объема информации в ограниченном радиодиапазоне. Но даже при работе по такому принципу фундаментальным остается требование, что любому модулируемому сигналу требуется определенная полоса частот для передачи информации.

Ограничения диапазона частот определяют полосу пропускания, требуемую для модулируемого сигнала.

Скорость передачи данных должна быть одинаковой для передатчика и приемника. Скорость передачи данных обычно измеряется в бодах по фамилии французского изобретателя телеграфного аппарата Emile Baudot - Э. Бодо или в количестве передаваемых битов в секунду. При этом учитываются и старт стопные биты, а также бит четности. Величины бод и бит с не всегда совпадают.

Все каналы связи и проходящие по ним сигналы характеризуются полосой пропускания. Эта характеристика определяет диапазон частот, который канал может передать или который может присутствовать в сигнале. Аналоговые каналы тональной частоты характеризуются тем, что спектр передаваемого по ним сигнала ограничен диапазоном 300-3400 Гц в Библии по техническому обеспечению Уинна Роша этот спектр ограничивается диапазоном 300-3000 Гц, а журнал Компьютерное обозрение называет диапазон 300-3500 Гц. Скорость передачи информации не может превышать ширины этого спектра, т.е. 3100 бод. Электрический сигнал, распространяемый по каналу, характеризуется тремя параметрами амплитудой, частотой и фазой. Изменение одного или совокупности этих параметров составляет физическую сущность процесса модуляции. Каждому информационному элементу соответствует фиксированный отрезок времени, на котором электрический сигнал имеет определенные значения своих параметров, характеризующих значение этого информационного элемента.

Этот отрезок времени называется бодовым интервалом. Если кодируемый элемент соответствует одному биту информации может принимать значения 0 и 1 , то модуляционная скорость линейная или бодовая равна информационной, т.е. 1 бод 1 бит с. Но кодируемый элемент может соответствовать, например, двум битам информации.

В этом случае информационная скорость может принимать совокупность значений 00, 01, 10 и 11. В общем же случае, когда на бодовом интервале кодируются n бит, информационная скорость будет превышать бодовую в n раз. Количество возможных состояний сигнала в трехмерном - амплитуда, частота и фаза в общем случае 2 n. Это означает, что демодулятор модема, получив на бодовом интервале некий сигнал, должен сравнить его с 2 n эталонными сигналами и безошибочно выбрать один из них для декодирования искомых n бит. Таким образом, с увеличением емкости кодирования и ростом информационной скорости относительно бодовой, расстояние в сигнальном пространстве между двумя соседними точками сокращается в степенной прогрессии.

А это, в свою очередь, накладывает более жесткие требования к чистоте канала передачи.

Теоретически возможная скорость в реальном канале определяется формулой Шенона V F log 2 1 S N , где F - ширина полосы пропускания канала, S N - отношение сигнал шум. Чтобы определить количество знаков, передаваемых в секунду, нужно скорость, выраженную в бит c, разделить на 10, т.к. каждый передаваемый байт содержит кроме 8 битов информации еще и по одному стартовому и стоповому биту. Characters per second, сокращенно cps - это единица измерения скорости передачи данных в знаках в секунду, т.е. фактическая скорость передачи данных. Уплотнение данных воспринимают как меру ускорения передачи информации.

При посылке данные обрабатываются программой модема и уплотняются. При этом объединяются повторяющиеся данные, т.е. программа сокращает, например, последовательность знаков В до 6 хВ . Средне статистически это наполовину сокращает количество передаваемых данных.

Уплотнение согласно протокола V.42bis см. ниже снижает количество передаваемых данных, в зависимости от их вида, примерно на 75 , а старый стандарт MNP-5 уплотняет данные максимально на 50 . Поле безопасности необходимо, потому что качество телефонных линий в значительной мере варьируется, особенно когда используются подключения на большие расстояния. Так как плохой канал не обеспечивает номинальной полосы частот от 300 до 3400 Гц, это плохо сказывается на работе модема, пытающегося воспользоваться всей полосой частот. Если его характеристики хуже стандарта, а информация передается и на граничных частотах полосы, существует большая вероятность возникновения ошибок.

Дуплекс. Полезная полоса частот канала передачи данных через модем также ограничена из-за того, что большинство модемов работает в дуплексном режиме. Термин дуплекс - часто заменяемый излишне полным названием полный дуплекс full duplex - описывает возможность канала связи одновременно передавать два сигнала, обычно но не всегда, имеющих противоположные направления.

Используя эти два канала, полнодуплексный модем может передавать и принимать информацию в одно и то же время. Для этого используются две несущих частоты, позволяющих одновременно получать и передавать информацию. Две несущие делят пополам имеющуюся полосу пропускания. Полудуплекс. Альтернативой предыдущему режиму служит полудуплекс. В этом случае используется только один сигнал, а модем должен попеременно настраиваться на прием и передачу сигналов для организации двунаправленности разговора.

Это позволяет расширить используемую полосу пропускания канала, но уменьшает скорость обмена информации, потому что модему часто приходится изменять режимы передачи и приема - после каждого блока информации, передаваемой через канал. Эхо. Термин дуплекс часто путают при описании эхо операции. В последнем режиме модем выдает символ в телефонную линию, а удаленный модем возвращает этот же символ первому, который затем отображается, подтверждая правильность передачи символа.

Без этого режима центральный компьютер обычно заносит передаваемые символы прямо на экран своего монитора. Охранная полоса. В режиме дуплекса полоса не просто делится на две. Два канала разделяются охранной полосой. Эта полоса представляет собой неиспользуемые частоты, изолирующие каналы и предохраняющие их от перекрытия отдельных несущих частот. Полоса безопасности, по сути дела, также является охранной полосой между несущей полосой и ограничениями самой полосы пропускания.

Учитывая необходимые охранные полосы в дуплексном режиме, реальная полоса частот ограничена для модема телефонного канала до 2400 Гц, оставляя только 1200 Гц для каждого из двух дуплексных каналов. Способы модуляции. Различными модемами используются различные способы модуляции сигналов. Все они базируются на характеристиках несущей волны, которая может быть изменена для кодировки информации. Используются три основные волновые характеристики амплитудная, частотная и фазовая.

Амплитудная модуляция. Амплитуда - это сила сигнала или громкость тона передаваемого через телефонный провод. Изменение этой характеристики при кодировке передаваемой информации, называется амплитудной модуляцией. Одним из способов, с помощью которого цифровая информация может быть закодирована при амплитудной модуляции, является соотношение двух значений амплитуд в соответствии с цифровой информацией. Так цифровую информацию можно кодировать установкой максимальной мощности сигнала и нулевой мощностью.

Эту характеристику телефонного сигнала легче всего изменять. Однако оба перехода могут накрываться шумами, поэтому амплитудная модуляция не используется в модемах. Фазовая модуляция. Для кодирования информации в несущей частоте можно использовать и ее фазу. Не модулируемая частота содержит ряд идентичных волн, которые следуют друг за другом с одним шагом. Если же, например, одну волну задержать на ее длину, она придется точно на вершину следующей.

Задержка одних волн без изменения их амплитуд или частот порождает изменение, называемое фазовым сдвигом. Установка волны сдвигает во времени ее по отношению к предшествующей. Таким образом, информация может быть закодирована путем сдвига фазы. Единица кодируется одним ее положением, а нуль - другим. Хотя этот способ модуляции используется в модемах связи более часто, он применяется в комбинации с другими технологиями. Частотная модуляция.

Цифровой сигнал можно также закодировать при помощи изменения частоты, например, большое значение можно закодировать высокой частотой, а малую амплитуду более низкой частотой. Такая технология называется частотной модуляцией и обычно используется в радиовещании. В большинстве случаев при частотной модуляции разные значения частот соответствуют цифровым нулю и единице. Говоря другими словами, одна частота обозначает цифровую единицу, а другая - цифровой нуль. Такой вид модуляции называется частотной кодировкой.

Слово кодировка пришло к нам от телеграфных времен, когда этот вид модуляции использовался для передачи кода Морзе, и сдвиг частоты соответствовал соответствующему телеграфному ключу. Этот принцип модуляции использовался в наиболее популярных модемах, реализующих передачу информации со скоростью 300 бит в секунду по стандарту Bell 103. Коррекция ошибок. Быстродействующие модемы очень чувствительны к шумам в линии особенно сильно это явление проявляется начиная со скорости 9600 бит с. Поэтому одним из обязательных требований к современным модемам является возможность исправлять практически любые случайные ошибки при приеме и передаче файлов.

Используемые в настоящее время и ранее протоколы коррекции ошибок применяются обычно вместе со способом сжатия данных. Параллельно с коррекцией ошибок используется Fallback-метод метод нейтрализации ошибки, встроенный в некоторые протоколы V.42, MNP-4 . Как только количество ошибок превышает предельно допустимое значение, модемы совместно переходят на меньшую скорость передачи.

Раздел 3 Управление передачей и приемом файлов. Протоколы обмена данными. Для того, чтобы модемы могли обмениваться друг с другом информацией, они должны использовать одинаковые способы передачи данных по телефонным линиям. Для этого был введен ряд стандартов, оговаривающих условия соединения и передачи данных между двумя модемами- протоколов передачи данных. 3.1 Протоколы MNP -протоколы коррекции ошибок нижнего уровня.

При передаче данных по зашумленным телефонным линиям, как уже говорилось выше, всегда существует вероятность, что данные, передаваемые одним модемом, будут приняты другим модемом в искаженном виде - некоторые передаваемые байты могут изменить свое значение или даже просто исчезнуть. Для того, чтобы пользователь имел гарантии, что его данные переданы без ошибок, используются протоколы коррекции ошибок. Общая форма передачи данных по протоколам с коррекцией ошибок следующая данные передаются отдельными блоками пакетами по 16-20000 байт, в зависимости от качества связи.

Каждый блок снабжается заголовком, в котором указана проверочная информация, например контрольная сумма блока. Принимающий компьютер самостоятельно подсчитывает контрольную сумму каждого блока и сравнивает ее с контрольной суммой из заголовка блока. Если эти две контрольный суммы совпали, принимающая программа считает, что блок передан без ошибок. В противном случае принимающий компьютер передает передающему запрос на повторную передачу этого блока.

Протоколы коррекции ошибок могут быть реализованы как на аппаратном уровне, так и на программном. Аппаратный уровень реализации более эффективен. Быстродействие аппаратной реализации протокола MNP примерно на 30 выше, чем программной. 3.1.1 Перечень протоколов MNP MNP Microcom Network Protocols - серия наиболее распространенных аппаратных протоколов, впервые реализованная на модемах фирмы Microcom. Эти протоколы обеспечивают автоматическую коррекцию ошибок и компрессию передаваемых данных.

Сейчас следующие протоколы MNP1 . Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный полудуплексный метод передачи данных. Это самый простой из протоколов MNP. MNP2 . Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный дуплексный метод передачи данных. MNP3 . Протокол коррекции ошибок, использующий синхронный дуплексный метод передачи данных между модемами интерфейс модем - компьютер остается асинхронным. Так как при асинхронной передаче используется десять бит на байт - восемь бит данных, стартовый бит и стоповый бит, а при синхронной только восемь, то в этом кроется возможность ускорить обмен данными на 20 . MNP4 . Протокол, использующий синхронный метод передачи, обеспечивает оптимизацию фазы данных, которая несколько улучшает неэффективность протоколы MNP2 и MNP3. Кроме того, при изменении числа ошибок на линии соответственно меняется и размер блоков передаваемых данных.

При увеличении числа ошибок размер блоков уменьшается, увеличивая вероятность успешного прохождения отдельных блоков.

Эффективность этого метода составляет около 20 по сравнению с простой передачей данных. MNP5 . Дополнительно к методам MNP4, MNP5 часто использует простой метод сжатия передаваемой информации. Символы часто встречающиеся в передаваемом блоке кодируются цепочками битов меньшей длины, чем редко встречающиеся символы. Дополнительно кодируются длинные цепочки одинаковых символов. Обычно при этом текстовые файлы сжимаются до 35 своей исходной длины.

Вместе с 20 MNP4 это дает повышение эффективности до 50 . Заметим, что если вы передаете уже сжатые файлы, а в большинстве это так и есть, дополнительного увеличения эффективности за счет сжатия данных модемом этого не происходит. MNP6 . Дополнительно к методам протокола MNP5 автоматически переключается между дуплексным и полудуплексным методами передачи в зависимости от типа информации. Протокол MNP6 также обеспечивает совместимость с протоколом V. 29. MNP7 . По сравнению с ранними протоколами использует более эффективный метод сжатия данных. MNP9 . Использует протокол V. 32 и соответствующий метод работы, обеспечивающий совместимость с низкоскоростными модемами.

MNP10 . Предназначен для обеспечения связи на сильно зашумленных линиях, таких, как линии сотовой связи, междугородними линиями, сельские линии. Это достигается при помощи следующих методов - многократного повторения попытки установить связь - изменения размера пакетов в соответствии с изменением уровня помех на линии - динамического изменения скорости передачи в соответствии с уровнем помех линии Все протоколы MNP совместимы между собой снизу вверх.

При установлении связи происходит установка наивысшего возможного уровня MNP-протокола. Если же один из связывающихся модемов не поддерживает протокол MNP, то MNP-модем работает без MNP-протокола. 3.1.2 Режимы MNP-модемов. MNP- модем обеспечивает следующие режимы передачи данных - Стандартный режим. Обеспечивает буферизацию данных, что позволяет работать с различными скоростями передачи данных между компьютером и модемом и между двумя модемами.

В результате для повышения эффективности передачи данных вы можете установить скорость обмена компьютер-модем выше, чем модем-модем. В стандартном режиме работы модем не выполняет аппаратной коррекции ошибок Режим прямой передачи. Данный режим соответствует обычному модему, не поддерживающему MNP-протокол. Буферизация данных не производится и аппаратная коррекция ошибок не выполняется Режим с коррекцией ошибок и буферизацией. Это стандартный режим работы при связи двух MNP-модемов.

Если удаленный модем не поддерживает протокол MNP, связь не устанавливается Режим с коррекцией ошибок и автоматической настройкой. Режим используется, когда заранее не известно, поддерживает ли удаленный модем протокол MNP. В начале сеанса связи после определения режима удаленного модема устанавливается один из трех других режимов. 3.2 Протоколы передачи файлов В отличие от протоколов нижнего уровня данные протоколы позволяют организовать прием и передачу файлов.

ASCII American standard code for information interchange. Этот протокол работает без коррекции ошибок. В результате при передаче файлов по телефонным каналам из-за шума принятый файл сильно отличается от передаваемого. Если вы передаете выполняемый файл, то ошибки при передаче могут стать роковыми - полученная программа не будет работать. Если вы передаете короткие текстовые сообщения, то ошибки легко могут быть исправлены.

Xmodem. Наиболее распространены три разновидности протокола Xmodem - оригинальный протокол Xmodem - Xmodem c CRC - 1K Xmodem Оригинальный протокол Xmodem разработал Вард Кристенсен Ward Christensen в 1977 году. Вард Кристенсен был одним из первых специалистов по протоколам обмена данными. В честь него этот протокол иногда называют также протоколом Кристенсена. При передаче файлов с помощью протоколов Xmodem формат данных должен быть следующим 8-битовые данные, один стоповый бит и отсутствие проверки на четность.

Для передачи используется полудуплексный метод, т. е. данные могут передаваться в каждый момент времени только в одном направлении. Xmodem Cheksum передает данные пакетами по 128 байт. Вместе с пакетом передается его контрольная сумма. При получении пакета контрольная сумма вычисляется снова и сравнивается с суммой, вычисленной на передающей машине. Пакет передан без ошибок, если суммы совпадают. Этот метод обеспечивает достаточно хорошую защиту от ошибок.

Только один из 256 пакетов может содержать ошибки, даже если контрольная сумма правильная. Xmodem c CRC . Более защищенным от ошибок является протокол Xmodem CRC Cyclic Redundancy Check. Xmodem CRC - протокол с проверкой циклическим избыточным кодом. В нем 8-битовая контрольная сумма заменена на 16-битовый циклический избыточный код. Этот протокол гарантирует вероятность обнаружения ошибок, равную 99,9984 . Только один из 700 биллионов плохих пакетов будет иметь правильный CRC-код. Протокол Xmodem CRC также передает данные пакетами по 128 байт. 1K Xmodem. Если передача идет без ошибок, протокол 1К Xmodem увеличивает размер пакета с 128 до 1024 байт. При увеличении числа ошибок размер пакета снова уменьшается.

Такое изменение длины пакета позволяет увеличить скорость передачи файлов. В остальном протокол 1K Xmodem совпадает с протоколом Xmodem CRC. Протокол Ymodem разработал Чак Форсберг в 1984-1985 годах. Протокол Ymodem похож на протокол 1K Xmodem, но имеет одно отличие протокол Ymodem может передавать или принимать за один заход несколько файлов.

Существует модификация протокола Ymodem - Ymodem G. Протокол Ymodem G предназначен для использования с модемами, автоматически осуществляющими коррекцию ошибок на аппаратном уровне. Например, MNP-модемы с аппаратной реализацией MNP. В этом протоколе упрощена защита от ошибок, т. к. ее выполняет сам модем. Не используете этот протокол, если ваш модем не осуществляет аппаратную коррекцию ошибок - данные посылаются сплошным потоком безо всяких стоповых битов си контрольных сумм. Поэтому протокол очень быстрый, но применять его можно только на линиях, абсолютно защищенных от помех.

Другой особенностью протокола Ymodem является то, что вместе с файлом передаются все его атрибуты. В результате как минимум имя файла и дата остаются неизменными. Zmodem - это быстрый протокол передачи данных, использующий окна. Zmodem осуществляет передачу данных пакетами по несколько штук в окне. При этом принимающий данные компьютер не передает сигнал подтверждения или сигнал переспроса неправильного пакета, пока не получит все пакеты в окне. Протокол Zmodem, так же как и протокол 1K Xmodem, может изменять длину пакета блока от 64 до 1024 байт в зависимости от качества линии.

Кроме того, протокол обладает следующей полезной особенностью если при передаче файла произошел сбой на линии и вы не успели передать весь файл, то в следующий раз при передаче этого же файла он автоматически начнет передавать с того же места, где произошел обрыв связи.

Таким образом, очень большие файлы могут передаваться по частям. Из всех протоколов верхнего уровня, описанных выше, этот протокол самый быстрый и удобный. Jmodem использует сжатие данных, а так же изменение длины блока в зависимости от уровня помех - если ошибок много - данные передаются меньшими порциями, и наоборот - при отсутствии ошибок размер одного блока может занимать до 8 Кбайт. BiModem. Особенностью протокола Bimodem является возможность одновременной передачи двух файлов в разных направлениях. Протокол очень быстрый, позволяет продолжать передачу после обрыва.

Кроме того, одновременно с передачей файлов возможна передача сообщений на удаленный компьютер. Недостатком протокола является плохая работа на зашумленных линиях. Kermit. Широко известны две разновидности протокола Kermit - стандартный и Super Kermit. Этот протокол был разработан в Колумбийском университете в 1981 году для связи между различными типами компьютеров, включая большие компьютеры, мини-компьютеры и персональные компьютеры.

В отличие от протоколов Xmodem и Zmodem он использует для передачи данных пакеты переменной длины и максимальным размером 94 байт. Так же как и Ymodem, протокол Kermit может передавать или принимать несколько файлов за один сеанс, одновременно сжимая данные. Коррекция ошибок отличается большей надежностью, чем у Xmodem. Протокол Super Kermit предназначен специально для использования в сетях типа TeleNet или TymNet. Эти сети имеют очень большие задержки при передаче данных.

Так что если ждать подтверждения для каждого пакета, это может привести к резкому снижению скорости обмена. В протоколе Super Kermit эта проблема решается следующим способом. Несколько пакетов передается за один раз. Все действия по контролю над ошибками остаются, за исключением того, что принимающий данные компьютер не передает сигнал подтверждения или сигнал на переспрос неправильного пакета, пока не получит все пакеты в окне. В результате использования такого механизма происходит резкое сокращение времени задержки.

Окно может содержать от одного до 31 пакета. В дополнение Kermit использует также предварительную компрессию данных для увеличения эффективной скорости обмена данными. Однако из-за малого размера блоков и большого количества служебной информации эффективность этого протокола крайне низка. HS Link - сочетает в себе все достоинства Zmodem, но является бинаправленным, т.е. позволяет обеим сторонам обмениваться файлами - посылать их в обе стороны - одновременно.

Hyper Protocol - один из самых быстрых протоколов. Протокол является потоковым, но помимо того он еще и сжимает посылаемые данные. В Hyper Protocol модем-приемник высылает подтверждение не после каждого файла, а в конце каждого сеанса передачи. Протокол широко применяется на высокоскоростных модемах и на выделенных линиях. 3.3 Протоколы передачи данных стандарта CCITT ITU Для разработки стандартов передачи данных был создан специальный Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии CCITT - в 1990 комиссия переименована в ITU- International Telecommunication Union- Международный Телекоммуникационный Союз и приняты следующие рекомендации V.21 - 300 bps. Модем, регламентированный данной рекомендацией, предназначен для передачи данных по выделенным и коммутируемым линиям.

Он работает в асинхронном дуплексном режиме. Для передачи и приема данных используется способ частотной модуляции.

V.22 - 1200 bps. Модем, работающий в соответствии с данной рекомендацией, использует асинхронно-синхронный дуплексный режим передачи. Асинхронно-синхронный режим означает, что компьютер передает модему данные в асинхронном режиме. Модем удаляет из потока данных компьютера стартовые и стоповые биты. И уже в синхронном виде передает их удаленному компьютеру. Для модуляции передаваемого сигнала применяется метод дифференциальной фазовой модуляции.

V.22bis - 2400 bps. Дуплексный модем, со скоростью передачи данных 2400 bps. При передаче со скоростью 2400 bps используется метод квадратурной модуляции, а при скорости 1200- метод дифференциальной фазовой модуляции. На скорости 1200bps модем CCITT V. 22bis совместим с CCITT V. 22. Приставка bis в переводе с французского означает второй - т. е. указывает на вторую разновидность данного протокола. V.23 - 600 1200 bps. Асинхронный модем, использующий метод частотной модуляции.

Модем может работать в дуплексном режиме со скоростью передачи данных по прямому каналу - 600 1200 bps, а по обратной - только 75 bps. Этот стандарт не совместим с CCITT V. 21, V. 22, V. 22bis. V.32bis - 14400, 12000, 9600, 7200, 4800 бит с V.32 - 9600, 4800 бит с V.34 - обеспечивает оптимальную производительность 28800 бит сунда при работе по любому имеющемуся телефонному каналу. При высоком качестве канала достижима скорость до 33.6 кбит с V.34 до 128 кбит с с учетом компрессии Искусственно ограничивая звуковой спектр только теми частотами, которые относятся к человеческой речи, сетевые инженеры обнаружили, что они могут сузить необходимую для каждого звонка полосу пропускания, увеличив за счет этого количество возможных одновременных звонков. И хотя это ограничение хорошо работает для голоса, оно накладывает ограничения на передачу данных.

Модемы V.34 оптимизированы для ситуаций, в которых оба конца подключены к PSTN аналоговыми линиями. И хотя большая часть сети цифровая, модемы V.34 рассматривают ее, как если бы она была полностью аналоговой.

Модемы V.34 невероятно устойчивы, но они не могут воспринять всю полосу пропускания, которая становится доступной в том случае, если один из концов соединения будет полностью цифровым. Стандарт V.34 был построен на предположении, что оба конца соединения несут ущерб от шума квантования, появляющегося вследствие использования аналого-цифровых преобразователей analog-to-digital converters - ADC . Рис. 3.1 Соединение модемов V.42 и V.42bis - протокол с коррекцией ошибок и преобразованием асинхронный синхронный.

Протокол использует метод компрессии, при котором определяется частота появления отдельных символьных строк и происходит их замена на последовательности символов меньшей длины. Этот метод компрессии носит название Lempel-Ziv. Данный метод компрессии обеспечивает 50 сжатие текстовых файлов. Вместе с 20 выигрышем от синхронного преобразования это увеличивает эффективность на 60 . V.90- технология передачи данных, разработанная Study Group 16 Международного Телекоммуникационного Союза - предлагает спецификацию для достижения скоростей в линии до 56 Кбит с. V.90 за счет использования цифровых соединений с сервером, используемых большинством провайдеров Internet и онлайновых услуг для подключения к PSTN телефонной линии на своем конце, преодолевает теоретические ограничения, накладываемые на стандартные аналоговые модемы физическая сторона вопроса рассмотрена в Разделе 4 . x2 компании 3Com US Robotics позволяет передавать данные со скоростью 56 Кбит в секунду.

K56flex - аналогичный стандарт, предложенный совместно фирмами Lucent и Rockwell.

V.com -альтернативная двум предыдущим технология, позволяющая осуществлять совместное использование устройств US Robotics, Lucent и Rockwell. В феврале 1998 года ITU добился определения технологии доступа на 56 Кбит с, предложив единое универсально совместимое решение - стандарт V.90. Решение V.90 корпорации 3Com остается совместимым с собственной схемой корпорации 3Com передачи для доступа на 56 Кбит с - технологией x2. Таблица 3.1 Совместимость модемов X2, V.34, V.90, K56flex Ошибка! Не указано имя закладки.

Сервер x2 Сервер K56flex Сервер V.90 Сервер V.34 Клиент x2 56 К V.34 56 K V.34 Клиент K56flex V.34 56 K V.34 V.34 Клиент V.90 56 K V.34 56 K V.34 Другие клиенты V.34 ? 56 K V.34 Клиент V.34 V.34 V.34 V.34 V.34 Как показано в таблице, после того как все модемы x2 корпорации 3Com были модернизированы для поддержки V.90, они по-прежнему поддерживают технологию x2. Пользователи, которые не перешли на новый стандарт, имеют возможность для выполнения высокоскоростных загрузок подключаться к цифровым модемам, используя для этого технологию x2. Если они обратятся к цифровому модему, который первоначально был сконфигурирован как K56flex, то не модернизированные к новому стандарту клиентские модемы x2 смогут соединиться по протоколу V.34 даже в тех случаях, когда цифровые модемы были модернизированы к новому стандарту.

Технические различия между технологией x2 и V.90 в основном заключены в двух областях рукопожатия handshake или инициализационных последовательностей Подробнее протоколы передачи данных стандарта ITU рассмотрены в разделе 4. Раздел 4 Физика процесса модуляции.

Эволюция скоростей. Чтобы передать, цифровую информацию по аналоговым каналам связи, ее сначала нужно закодировать. Для этого можно использовать амплитудную AM , частотную ЧМ или фазовую ФМ модуляции.

Вначале разработчики остановили свой выбор именно на фазовой модуляции, поскольку ее помехоустойчивость оказалась выше других типов модуляции. Рис.4.1 сопоставление битовых комбинаций для стандарта V.32 Поэтому, чтобы поднять скорость передачи данных в четыре раза, достаточно было передавать два сигнала со сдвигом в 90 . Так появился протокол V.32, в котором максимальная скорость передачи данных составила 9600 bps, т. е. четырем фазовым состояниям сигнала 0 , 90 , 180 и 270 сопоставили четыре возможные комбинации битов 00, 01,10 и 11 рис.4.1 . Дальнейшее увеличение скорости передачи данных за счет уменьшения фазового сдвига сигналов оказалось весьма проблематичным, поскольку такой сложный сигнал было очень тяжело декодировать на приемном конце из-за фазовых искажений сигнала, которые напрямую Рис.4.2 Амплитудная модуляция связаны с качеством канала связи. Поэтому разработчики решили остановиться на фазовом сдвиге в 90 , а дальнейшее увеличение скорости выполнить за счет амплитудной модуляции сложного сигнала рис.4.2 . Так появилась квадратурная модуляция, благодаря которой удалось поднять скорость передачи данных в восемь раз! Таким образом, четырем фазовым состояниям аналогового сигнала соответствовали четыре возможные битовые комбинации, а еще два битовых состояния 0 и 1 удалось закодировать благодаря амплитудной модуляции. Но это по теории, на практике же все выглядит несколько сложнее рис.4.3 . При этом семь битовых комбинаций закодированы с помощью фазовой и только одна - с помощью амплитудной модуляции.

Причина проста - низкая помехоустойчивость последней.

Рис.4.3 Квадратурная модуляция В результате появился стандарт V.32bis, в котором максимальная скорость передачи данных ограничивалась 14400 bps при модуляционной скорости в 2400 бод. Разделив 14400 на 2400, получаем 6, а не 8. Специальный сектор стандартизации ITU-T при Международном телекоммуникационном союзе, рассмотрев все предложенные варианты, выбрал из восьми возможных шесть комбинаций сигнала, которые обеспечивали максимальную помехоустойчивость на среднестатистической аналоговой телефонной линии.

Кроме этого, преследовалась и еще одна цель. Ограничив стандартом V.32bis максимальную скорость передачи данных на уровне 14400 вместо 19200 bps, ITU-T хотел создать здоровую конкуренцию между фирмами-производителями модемов.

Любая уважающая себя фирма, выпуская модем стандарта V.32bis, добавляла к нему свой фирменный протокол, позволяющий увеличить скорость передачи данных до 19200 и даже до 21600 bps. Так появились протоколы V.32 terbo в модемах таких фирм, как U.S.Robotics, ZyXEL, Multireel , Motorola и др. Однако борьба кланов привела к резкой несовместимости модемов различных фирм из-за выбора разных схем кодирования и модуляционных скоростей.

В лидеры же вырвались двое - ZyXEL и U.S.Robotics. Первая предложила протокол ZyXEL 19200 для зашумленных линий связи, позволявший устойчиво соединяться на скоростях до 19200 bps, а вторая - протокол HST, обеспечивающий соединение на скоростях до 21600 bps, причем на таких плохих линиях связи, где было невозможно достичь устойчивого соединения с использованием протокола V.32bis. Были и другие варианты протоколов.

Следует отметить модемы WordBlazer и FastBlazer фирмы Telebit, которые могли подстраиваться под канал связи, выбирая оптимальные значения несущих частот. Однако цена таких устройств была уж слишком велика порядка 1500-2000 , из-за чего они не смогли получить широкого распространения.

Начиная с 1991 г. ведущие производители модемов стали работать над увеличением скорости соединения вплоть до 28800 bps. Фирма Rockwell International предложила протокол V.Fast, ставший стандартом де-факто позже он был переименован в V.FC . Однако истинным стандартом V.FC так и не стал, поскольку остальные производители модемов по разным причинам не захотели использовать в своих изделиях фирменные наборы микросхем Rockwell. И вот в 1994 г. ITU-T наконец-то принял долгожданный стандарт V.34 для связи по обычным аналоговым телефонным линиям связи на скоростях до 28800 и даже до 33600 bps. В настоящее время подавляющее большинство модемов поддерживают именно этот стандарт.

В отличие от всех предыдущих, модуляционная скорость которых не превышала 2400 бод, в V.34 добавлены обязательные к применению модуляционные скорости -3000 и 3200 бод, а также дополнительные - 2743, 2800 и 3429 бод. Естественно, что их увеличение накладывает более жесткие требования к качеству телефонного канала связи.

В стандарте V.34 скорость передачи данных может изменяться от 2400 до 28800 bps с шагом в 2400. В процессе разработки предполагалось, что в окончательный вариант будут включены скорости до 32 Kbps. Однако в середине декабря 1993 г. комиссией по разработке стандарта V.34 было принято решение ограничить скорость передачи данных до 28800 бит с, а более высокие скорости опять-таки отдать на откуп фирмам-производителям модемов для развития здоровой конкуренции.

Фактически, с принятием стандарта V.34 разработчики подошли к теоретическому пределу, скорости передачи данных по аналоговым телефонным каналам связи. Дальнейшее ее повышение стало уже невозможно без применения иного подхода, поскольку ширина полосы пропускания телефонного канала связи ограничена соотношением 1 Hz 1 бод, т. е. для достижения максимально возможной скорости по стандарту V.34 ширина полосы телефонного канала связи должна быть больше 3429 Hz. Кроме того, количество позиций в модуляционном пространстве, позволяющее закодировать в одном боде несколько бит, практически подошло к уровню шумов.

А значит, дальнейшее увеличение позиций модуляционного пространства уже не будет различимо на приемной стороне из-за фазовых искажений и шумов. Использование протокола V.34 позволяет при прочих равных условиях резко повысить скорость и устойчивость соединения по сравнению со стандартом V.32. Это объясняется некоторыми новшествами оптимальным выбором несущей частоты сигнала в диапазоне 1600-2000 Hz, подстройкой к характеристикам телефонного канала, а также более современным методом кодирования сигнала адаптивное перекодирование и четырехмерное решетчатое кодирование. Кроме того, V.34 предоставляет некоторые дополнительные возможности, такие как полудуплексный режим для факсимильной связи, вторичный канал на 200 bps, использование процедуры V.8 V.id для быстрого установления соединения, асимметрия скорости передачи данных в разных направлениях.

Таким образом, можно констатировать, что V.34 - это последний протокол передачи данных по аналоговым линиям связи на скоростях близких к теоретическим.

Вряд ли в ближайшее время появятся его вариации, позволяющие поднять скорость соединения вплоть до 35 Kbps, поскольку теоретический предел, как правило, в технических реализациях является недостижимым. Как же удалось в протоколе V.90 поднять скорость передачи данных до 56 Kbps? Характерно, что скорость эта достижима только в одном направлении - от провайдера к конечному потребителю - за счет использования режима цифровой а не аналоговой передачи данных.

В обратном направлении данные текут со скоростями, не превышающими 33600 bps, поскольку они передаются в обычном аналоговом режиме с использованием протокола V.34. По заявлению ITU-T, введение протокола V.90 позволило провайдерам Internet поднять обслуживание своих клиентов на качественно новый уровень, обеспечив почти двукратное повышение скорости передачи данных до конечного потребителя.

Для обеспечения такого сервиса у провайдера должно быть установлено специальное оборудование, поддерживающее режим цифровой передачи данных. Как правило, это серверы доступа таких известных фирм-производителей, как Ascend, Cisco, Livingston и ЗСом, удельная стоимость которых еще до недавнего времени составляла до тысячи долларов на один канал V.90. Правда, сегодня в Украину уже поставляется оборудование с удельной ценой порта около 400, но и это, согласитесь, немало. Поэтому соединение двух модемов, поддерживающих протокол V.90 на скоростях до 56 Kbps, невозможно, так как для этого необходимо сложное оборудование.

Без него в лучшем случае можно получить скорость 28800 или 31200 bps, а учитывая качество отечественных телефонных каналов связи, и того ниже. Иными словами, модем с протоколом V.90, в 90 случаев будет соединяться с такими же модемами на скоростях, оговоренных стандартом V.34. Стандарт V.90 еще называют V.PCM Pulse Coded Modulation или стандартом импульсно-кодовой модуляцией.

При этом использование данного вида модуляции не нарушает требований протокола V.34 и других морально устаревших аналоговых стандартов. Таким образом, согласно V.90 поток данных, поступающих от провайдера к конечному потребителю, не проходит фазу аналогового кодирования. Вместо этого данные кодируются по методу РСМ, причем импульсы передаются на разных уровнях сигнала. Естественно, что использование протокола V.90 накладывает очень жесткие условия на качество телефонных каналов связи и самой АТС. Причем пользовательская АТС и АТС провайдера должны быть цифровыми.

Это требование не является чрезмерным, поскольку сейчас модемные пулы практически всех ведущих украинских провайдеров установлены на цифровых АТС. В цифровой телефонии частота сигнала дискретизации составляет 8 kHz, а число уровней дискретизации - 256, что соответствует восьми разрядам, поэтому максимальная скорость передачи данных может составлять 64 Kbps. Откуда же взялось ограничение в 56 Kbps в протоколе V.90? Дело в том, что понижение уровня передачи данных с 64 до 56 Kbps преследовало две цели. Во-первых, уменьшить нелинейные характеристики аналогового оборудования, которое обеспечивает связь с конечным потребителем, и во-вторых, уменьшить уровень шумов и перекрестных помех между соседними телефонными каналами.

Таблица 4.1 Сравнение скоростей передачи данных в различных протоколах Протокол Скорость передачи Время на передачу 1 MB Эффективность, bps Скорость передачи Bps KBpm MBoh V.32 9600 1200 70 4 14 мин 33 с 19 V.32bis 14400 1800 106 6 9 мин 42 с 29 V.34 28800 3600 211 12 4 мин 51 с 58 V.34 33600 4200 246 14 4 мин 9 с 67 V.90 42000 5250 308 18 З мин19с 84 V.90 50000 6250 366 22 2 мин 48 с 100 При использовании модемов и обычных телефонных линий связи обмен данными ведется на одной из стандартных скоростей - 2400, 4800, 7200, 9600,12000,14400, 16800, 19200, 21600, 24000, 26400, 28800, 31200 и 33600 bps. Отметим, что на указанных скоростях данные могут как приниматься, так и передаваться.

При использовании стандарта V.90 модемы могут принимать цифровые данные на одной из следующих скоростей - 28000, 29333, 30666,32000,3, 34666, 36000,37333, 38666, 40000, 41333, 42666, 44000,45333, 46666, 48000,49333, 50666,52000,53333, 54666,56000 и 57333 bps. Для удовлетворения части 15 правил, принятых Федеральной комиссией по связи FCC , ограничивающих уровни электромагнитных излучений электрических приборов, передача цифровых данных на скоростях выше 53 Kbps noобычным телефонным каналам запрещена.

Поэтому даже при использовании протокола V.90 и отличного телефонного канала скорость передачи данных не превысит 53 Kbps. На практике же модемы крайне редко соединяются на скоростях, превышающих 44 Kbps. Раздел 5 Области применения модемов.

Линии связи. 5.1 Выделенная линия связи физическая линия Выделенная линия связи физическая линия - соединение оконечных устройств посредством медного телефонного кабеля, как правило городской телефонной сети. Дальность и скорость на таких линиях связи определяются исключительно электрическими характеристиками кабеля.

К таким характеристикам относятся длина линии связи диаметр жил медного кабеля сопротивление изоляции качество соединений участков кабеля в телефонных кроссовых шкафах или кроссах АТС полоса пропускания. Для достижения максимально качественной передачи данных по таким линиям следует учитывать следующее длину и диаметр жил медного кабеля возможно скомпенсировать увеличением мощности передаваемого сигнала, однако при очень большом уровне модем может начать забивать принимаемый сигнал и сигналы, передаваемые по другим парам того же кабеля сопротивление изоляции невозможно скомпенсировать параметрами модемов - низкое сопротивление медного кабеля проявляется в виде переходных помех между парами и резким ухудшением качества связи в сырую погоду некачественное соединение участков кабеля проявляется в виде потрескиваний, внезапными пропаданиями и появлениями связи стандартная полоса пропускания кабеля 300 - 3400 Гц и уменьшается с увеличением длины линии связи из-за увеличения емкости и уменьшения сопротивления изоляции Рекомендуемое значение мощности передаваемого сигнала -9 -10 дб на передаче и -10 18 на приеме работало и на -30 дб при меньшей скорости. Низкое сопротивление изоляции и некачественное соединение участков кабеля проявляются на слух как фон переменного тока, прослушивание приглушенных телефонных переговоров или посторонних сигналов с других пар. При неисправности кабеля, или его намокании возможно появление земли, которая проявляется также как и в случае низкого сопротивления изоляции, либо на паре прослушивается вещание радиостанции получается простейший детекторный приемник. Устранение этого дефекта возможно либо заменой пары, некачественной муфты в месте спайки кабеля просушкой кабеля и установкой муфты, либо выявлением места появления земли на паре. Все перечисленные параметры влияют на соотношение сигнал шум, который должен быть не менее -35 40 дб. При меньшем соотношении может происходить потеря пакетов, которая снизит скорость передачи данных, а в случае передачи голосовой информации посредством оборудования голос - данные выпадением отдельных звуков.

Можно проследить за показаниями параметра качество линии, который не должен быть в пределах 8 9 по 9-тибальной шкале. По окончании установки модема, через некоторый промежуток времени необходимо посмотреть количество Training. Если возникает изменение скорости модемов в результате изменения параметров линии, необходимо выбрать меньшую скорость, причем если скорость занижается до 14,4 кБит с, то стоит перейти на протокол V.32bis. 5.2 Канал тональной частоты.

Канал тональной частоты ТЧ - соединение оконечных устройств посредством, как правило междугородного, телефонного канала связи с использованием аппаратуры уплотнения аналоговой или цифровой с использованием аналоговых окончаний. Согласно стандарту каналы ТЧ имеют 4-х проводные окончания.

Как правило телефонному каналу связи предшествует выделенная линия связи.

Характеристики и правила подключения действуют те же, что и для выделенных линий связи, но появляются и новые.

Из норм на электрические параметры междугородных каналов связи известно, что уровень передаваемого в канал ТЧ сигнала -1,5 Нп, а принимаемого сигнала 0,5 Нп. Это означает, что канал ТЧ усиливает сигнал на 2,0 Нп. Для нормальной работы аппаратуры уплотнения уровень мощности на передаче не должен превышать -23 дб. Значит для эмуляции медной проволоки из канала ТЧ необходимо уровень мощности передачи модема -10 дб ослабить на -13 дб -2,0 Нп. Такое затухание имеют транзитные удлинители на междугородных каналах ТЧ используются при транзитах через пункты переприема. При подключении модема к каналу необходимо обратиться к техникам с просьбой установить такой удлинитель на передачу с обеих сторон канала.

В случае отсутствия такового используют удлинитель из пяти сопротивлений примерно 130 270 Ом главное все одинакового номинала. Важным параметром является количество переприемов на канале ТЧ. При большом количестве переприемов сигнала происходит искажение фазы, незаметное на слух, но критичное для работы модема.

Современные модемы рассчитаны на 2-3 переприема.

При большем их количестве происходит падение скорости или даже невозможность установления связи. Кроме того, если полоса пропускания выдерживается в пределах 300-3400 Гц, то отношение сигнал шум зависит от используемого типа оборудования уплотнения каналов ТЧ. Следует обратить внимание на результаты значений Биение, которое не должно превышать 1 градус и Отклонение частоты 1 2 Гц. Перед установкой модемов необходимо послушать наличие посторонних шумов в канале ТЧ. При этом допускается тихое, однотонное шипение без шорохов и завываний особенно с изменяемой амплитудой. На одном из каналов в другом городе модемы отказались обеспечивать устойчивое соединение.

Причиной тому стало подключение в одну первичную группу оборудования уплотнения каналов К 60-П третьего модема.

После переключения модема в другую первичную группу работа модемов нормализовалась. В другом городе не удавалось добиться достаточного соотношения сигнал шум из-за большого количества участков переприема, при этом скорость соединения изменялась на глазах от 2400 до 19200 бит с. Добиться сравнительно хорошего качества и скорости соединения 21600 бит с удалось установкой на одной из приемной сторон делителя. 5.3. Локальная сеть. Сетевые модемы.

Часто у пользователей ЛВС возникает необходимость совместного использования модемов и телефонных линий. Именно в этом случае прибегают к помощи сетевого модема. Сетевой модем позволяет связать рабочие станции в сеть, и совместно использовать возможности модема. Сетевой модем - это, по существу, маршрутизатор цифровой сети с интеграцией служб ISDN со встроенным Ethernet-концентратором. Применение сетевого модема устраняет узкое место, возникающее из-за недостаточной пропускной способности COM- порта потому что локальная сеть работает на скорости 10 Мбит с по сравнению с 115 Кбит с или 230 Кбит с скоростью последовательного порта, и в то же самое время обеспечивает работу локальной сети для совместного использования файлов и принтера. Сетевой модем поддерживает все операционные системы со стеком протоколов TCP IP, включая Windows 95 98 и NT, Macintosh Apple, Unix и Linux. Для конфигурирования сетевого модема единственным, необходимым программным обеспечением ПК является Web-браузер.

Сетевой модем поддерживает все протоколы работы с сетями типа IP, IPX и AppleTalk. Однако, только IP-трафик передается через ISDN-соединение.

Сетевой модем имеет встроенный 4-портовый концентратор. Однако, имеется возможность подключения к сетевому модему концентратора, что позволит подключить к сетевому модему дополнительное количество рабочих станций. Ограничение состоит в том, что только 25 рабочих станций локальной сети могут использовать сетевой модем для доступа к Internet или удаленной сети через цифровую сеть с интеграцией услуг. При этом не важно, связаны ли рабочие станции непосредственно с сетевым модемом или с концентратором, соединенным с сетевым модемом.

Концентратор OfficeConnect - идеальный способ подключения 25 рабочих станций к ЛВС. Сетевой модем может быть включен в уже существующую локальную IP-сеть. При этом лучше сначала подключить сетевой модем к одному ПК для проведения конфигурирования.

Сетевому модему необходим будет статический IP-адрес и маска подсети в пределах диапазона адресов остальной части сети. Если уже используются функциональные возможности DHCP-сервера в локальной IP-сети, или если используется статическая IP-адресация, то необходимо блокировать DHCP-сервер на сетевом модеме. 5.4. Телефонные сети. Телефонные сети существовали еще за 160 лет до становления электронных устройств. Первые слова, переданные доктором Бэлом через говорящий телеграф, были переданы электрическими сигналами в аналоговой форме.

На этих же принципах основывается телефонная связь и в наши дни. Хотя, строго говоря, цифровая связь старше телефонной - первый телеграф опередил телефон почти на три десятилетия С.Морзе заставил работать свой аппарат в 1844 году - но цифровая технология постоянного тока была создана только недавно. С течением времени телефонная система сформировалась в огромную международную телефонную сеть, способную обрабатывать миллионы аналоговых сигналов одновременно и передавать их от одного телефонного аппарата к другому, разбросанным по всему миру. Хотя телефонные компании для передачи информации между телефонными станциями, входные и выходные окончания цепей по-прежнему работают с аналоговыми сигналами.

За более чем 100 лет в телефонии было внедрено множество открытий одно из них - уплотнение каналов связи, позволяющее по одному физическому каналу передавать множество телефонных переговоров. А чтобы соседние телефонные каналы не влияли друг на друга, для них была выделена жесткая полоса 4 KHz. Именно эта полоса и сдерживает развитие модемной технологии в направлении увеличения скорости передачи данных.

Телефонная система была предназначена только для обработки сигналов аналоговой формы, потому что вся передаваемая информация поступала через микрофон. И уже сегодня она не справляется с возросшими требованиями по скорости и качеству передачи данных. Уже почти достигнуты теоретические пределы скорости и качества передачи данных, которые могут обеспечить телефонные линии.

И если раньше скорости модемов повышались так же быстро, как тактовые частоты процессоров, ожидать подобного в будущем уже не приходится. Во-вторых, объемы передаваемой информации возрастают буквально катастрофическими темпами файлы документов и презентаций, пересылаемые по электронной почте, версии обновления ПО, новые драйверы аппаратных средств и т.д Тем не менее вряд ли следует ожидать быстрого умирания модемной технологии.

Скорее всего, цифровые линии связи со временем полностью вытеснят модемы из сферы профессиональной передачи информации, однако последние еще довольно долго будут применяться абонентами сети для любительской связи и соединения с провайдером Internet. Вообще говоря, отечественный пользователь вправе ожидать от той части компьютерной промышленности, которая выпускает модемы, что она, наконец, повернется к нему лицом, и обусловлено это следующим. С одной стороны, масштабы отечественного рынка достаточно велики, и его потенциал далеко не исчерпан.

С другой, трудно надеяться на то, что коаксиальный кабель или витая пара придут в обозримом будущем в каждый дом. К сказанному можно добавить, что по ряду объективных и субъективных причин в ближайшее время вряд ли можно рассчитывать на существенное улучшение качества каналов связи, а это значит, что для нас с вами потребность не просто в модемах, а в хороших модемах будет актуальной еще не один год. Кроме того, украинские требования к аппаратуре передачи цифрового сигнала по телефонным сетям несколько отличаются от стандартов других стран, в частности США, поэтому адаптация модемов с учетом отечественных стандартов может принести весьма существенный выигрыш в скорости передачи информации, особенно на плохих линиях. 5.4.1. Основные характеристики телефонных линий.

Затухание. Когда полезный сигнал передается по линии связи, имеющей конечное сопротивление, он теряет часть своей мощности, проходя через коммутационные устройства и другие узлы телефонных станций.

Отношение уровня мощности полученного сигнала к уровню мощности исходного, выраженное в децибелах, и принято называть затуханием. Характеристика модема, показывающая, насколько успешно он справляется с затуханием сигнала в линии, называется чувствительностью. Чем она выше, тем при большем затухании в линии прибор способен устойчиво работать. В силу ряда причин величина затухания на протяжении сеанса связи может изменяться порой это приводит к полному исчезновению сигнала. При проведении испытаний, однако, величина затухания во времени принималась неизменной.

Частотная характеристика абонентской линии. Поскольку реальная телефонная линия имеет некоторую конечную емкость и индуктивность, ее амплитудно-частотная характеристика АЧХ приобретает нелинейный характер. Одни частоты затухают сильнее других, причем в основном претерпевают изменения более высокие из них. Модем ведет передачу в диапазоне частот 300-3400 Гц стандартного телефонного канала и в несколько большем - при использовании систем передачи с импульсно-кодовой модуляцией ИКМ . Искажения АЧХ зачастую не позволяют модему работать на высоких скоростях модуляции, что, как следствие, ограничивает скорость передачи на линии.

Шум. Шум является одним из основных параметров, ухудшающих качество линии. Теоретически при уменьшении на входе модема соотношения сигнал шум на 6 дБ пропускная способность канала снижается в два раза, на 12 дБ - в четыре, на 18 дБ - в восемь раз и т.д. Источниками шума являются взаимное проникновение сигнала между каналами наверное, каждому не раз приходилось слышать в телефонной трубке чужой разговор, аналоговые системы уплотнения, шумы квантования в цифровых системах передачи, плохие контакты в декадно-шаговых искателях и т.д. Шумовые характеристики также могут быть непостоянны во времени.

Гармоническая помеха. Реальный спектр паразитного сигнала, проникающего в линию, может значительно отличаться от непрерывного спектра равномерного шума в частном случае будет состоять из одной или нескольких дискретных спектральных полос. В таких условиях даже при небольшой мощности паразитного сигнала модем не сможет использовать необходимую для передачи часть диапазона частот.

По сути дела, непрерывный спектр равномерного шума и дискретный гармонического сигнала, состоящий из единственной спектральной линии, являются двумя предельными случаями спектра, мешающего передаче сигнала. Во время испытаний гармоническая помеха не воспроизводилась. Дрожание фазы джиттер. Применение аналоговых систем передачи с частотным уплотнением для модуляции и демодуляции сигнала на городских и междугородних телефонных линиях предполагает использование аналогового оборудования, питающегося от сети переменного тока с частотой 50 Гц. Из-за некачественной фильтрации постоянного напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя в тракте передачи сигнала происходит его паразитная модуляция с частотами пульсации напряжения питания, величина которых обычно составляет 100 Гц. Джиттер фазы практически не воспринимается на слух. Дрожание фазы в испытаниях не воспроизводилось.

Изменение частоты.

Изменение частоты присуще лишь аппаратуре аналогового частотного уплотнения. Если частоты опорных генераторов на передающем и приемном концах линии имеют различные значения, то и получаемый при демодуляции результирующий сигнал имеет частоту, отличную от эталонной. Изменение частоты в тестах не воспроизводилось.

Участки переприема по тональной частоте. Наличие участков переприема весьма характерно для междугородней связи. Телефонное сообщение перед отправкой в другой город предварительно упаковывают вместе с другими аналогичными в общий высокочастотный пакет, который разделяется на составляющие в точке приема. Это преобразование не проходит для сообщения бесследно, поскольку АЧХ сигнала претерпевает некоторые изменения. Если же сигнал из одного города в другой идет не напрямую, а через третий, то в транзитном пункте приходящий пакет может быть демодулирован, а сообщения рассортированы.

Одни из них останутся, а другие будут снова распределены по пакетам и пойдут дальше - к месту назначения. Каждая пара преобразования модуляция демодуляция называется участком переприема. На пути следования сигнала таких участков может быть несколько, причем искажения по мере их прохождения пропорционально увеличиваются. В приборе Canal-5 участки переприема имитируются только эквивалентным изменением частотных характеристик затухания передачи и относительным временем прохождения сигнала.

Реальная же модуляция демодуляция сигнала в нем не производится, что позволило мягко изменять число участков переприема при испытаниях с дискретностью менее единицы. Импульсные помехи. Основной источник импульсных помех - неустойчивые контакты в системах коммутации декадно-шаговых и координатных коммутационных станций. Возникновение помех в коммутированной линии вызвано как микроразрывами собственных контактных групп этой линии, так и разрывами или замыканиям