Оконечные устройства и линии абонентского участка информационной сети

Модемы и факс-модемы

Разбить на страницы
Показывать лекцию целиком

Еще одно оконечное устройство, которое включается в телефонную сеть, — это модем (модулятор/демодулятор). Модем преобразует компьютерные данные в аналоговый или цифровой сигнал (модуляция), который может передаваться по телефонной линии и достигать другого модема. Удаленный модем переводит полученный сигнал снова в данные (демодуляция) и посылает эти данные на свой компьютер.

Поскольку модем относится к устройствам систем передачи данных и изучается в рамках другой дисциплины, рассмотрение этого терминала будет кратким.

Модем состоит из следующих блоков [4.14,4.23] (рис. 4.1):

(рис 4.1) Блок­-схема модема
  • устройство сопряжения с каналом связи (в него входят согласующий линейный трансформатор с элементами защиты, схема набора номера, цепь определения сигнала посылки вызова и других акустических сигналов (например, сигнала "занято"), АЦП, ЦАП, фильтры передачи и приема;
  • цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor — DSP);
  • контроллер протоколов и управления (с элементами памяти);
  • интерфейсный узел сопряжения с компьютером RS232.
    •

    На рисунке не показаны следующие внешние устройства:

  • терминал передачи данных DTE (Data Terminal Equipment) в данном случае — это компьютер;
  • оконечное (терминальное) оборудование данных (ООД). Термин [4.18] применяется для обозначения устройств, использующих передачу данных. DTE подключается к сети передачи данных через аппаратуру передачи данных (DCE);
  • оборудование передачи данных. DCE (Data Communication Equipment) — аппаратура передачи данных или аппаратура коммутации данных (АПД или АКД). Это аппаратные средства, обеспечивающие установку, поддержку и разрыв соединения по сети передачи данных. В данном случае — это модем и непоказанная станция.
    •

    Рассмотрим отдельные блоки.

    Устройства сопряжения с каналом связи

    Устройства сопряжения с каналом связи отвечают за преобразование сигнала из цифровой формы в аналоговую, переход от четырехпроводной системы передачи к проводной и обратное преобразование. Оно обеспечивает модуляцию и передачу по каналу с обнаружением и обработкой ошибок. Эти вопросы будет рассмотрены в дальнейшем при описании аппаратуры уплотнения и способов модуляции.

    Цифровой сигнальный процессор

    Представляет собой устройство, обрабатывающее поступающие сигналы в реальном масштабе времени [4.31]. В модеме он обеспечивает работу алгоритмов кодировки и декодирования информации, алгоритмы авторизации и другие логические действия.

    Протоколы

    Протокол — это набор формализованных правил, процедур и спецификаций, определяющих формат и способ передачи данных. [4.18, 4.23, 4.30]

    Протоколы, предназначенные для работы модемов по телефонным каналам, представлены в рекомендациях ITU-T и обозначаются V.xx.

    Все модемы V можно условно разделить на три группы:

  • асинхронные (работающие по протоколам V.21, V.23);
  • асинхронно-синхронные (работающие по протоколам V.22, V.22 bis, V.26, V.32 bis, V.34, V.90, V.92);
  • синхронные.
    •

    Полное описание этих протоколов содержится в материалах ITU-T. Краткое описание можно прочитать в [4.40].

    Основные протоколы модемов перечислены в таблице 4.1. Во второй строке этой таблицы приведены применяемые для данного протокола способы модуляции и манипуляции. Некоторые из них будут рассмотрены в этом курсе. Для более детального их изучения можно рекомендовать [4.2].

    Основные протоколы модемов
    Название Тип модуляции Объект действия протокола
    V.21 FSK Дуплексный модем на 300 бит/с. для телефонных сетей общего назначения, используется факсаппаратами и факсмодемами
    V.22 DPSK Дуплексной модем для работы при скоростях 600/1200 бит/с
    V.22bis QAM Дуплексной модем для работы при скоростях 1200/2400 бит/с
    V.23 FSK Асинхронный модем на частоту 600/1200 бит/ с (сети videotex), несовместим с V.21, V.22 и V.22bis
    V.26 FSK Модем для работы на выделенную линию четырехпроводной линии на скоростях 2400/1200 бит/с
    V.27 FSK Модем для работы на выделенную линию четырехпроводной на скорости 4800 бод/с
    V.27ter DPSK Модем с набором телефонного номера на скорости 2400/4800 бит/с (fax)
    V.32 QAM Семейство двухпроводных модемов, работающих на частотах до 9600 бит/с
    V.32bis TCM Модем, работающий на выделенную линию для скоростей 7200, 12,0 и 14,4 Кбит/с
    V.34 QAM Модем на частоту 28,8 Кбит/с, использован новый протокол установления связи
    V.34bis QAM Модем на скорости 32 Кбит/с
    V.90 PCM Модемы с асимметричной передачей. Протокол поддерживает:
  • скорость 56 Кбит/с в направлении от центральной станции к пользователю и
  • от пользователя к центральной станции (33,6 Кбит/с)
    •
    V.92 PCM Модемы с асимметричной передачей. Протокол поддерживает:
  • скорость 56 Кбит/с в направлении от центральной станции к пользователю и
  • от пользователя к центральной станции (48 Кбит/с)
  • использует стандарт сжатия V.44
    •
    Протоколы сжатия
    V.42bis Стандарт сжатия данных в модемах (4:1)
    V.44 Стандарт сжатия для протоколов V.92 (6:1)

    Наиболее распространенный в настоящее время протокол V.32 предназначен для передачи данных по двухпроводной линии в дуплексном режиме на скорости 9600 Кбит/с по нормальным коммутируемым телефонным линиям. В большинстве случаев он оснащается средствами, выполняющими протокол сжатия данных V.42 bis (на передающем и приемном концах). Тогда скорость передачи и приема возрастает до 38400 бит/с. Кроме того, протокол предусматривает обратный канал для служебных функций, обеспечивающий скорость 4800 Кбит/с.

    Модификация V.32 bis обеспечивает наивысшую скорость 14,4 Кбит/с и, так же как и в предыдущем случае, обеспечивает взаимодействие с протоколом сжатия V.42bis.

    Это протокол, как и другие существующие протоколы сжатия данных (например, MNP-5), на передающем конце убирает избыточность текста, заключающуюся, например, в последовательной передаче одинаковых символов, и заменяет ее более короткой служебной информацией. На приемном конце эта удаленная информация восстанавливается. Одно из положительных свойств протокола V.42 состоит в том, что операция сжатия осуществляется над "проходящей информацией" ("on the fly") без большой задержки в памяти устройств. Степень сжатия во многом зависит от передаваемой информации. В настоящее время в среднем протоколы обеспечивают сжатие от 2 до 4 раз. При использовании этого протокола реальная скорость может возрасти для:

  • V.32 9600 + сжатие данных = 38400 бит/с
  • V.32bis 14400 + сжатие данных = 57600 бит/с
  • V.34 28800 + сжатие данных = 115600 бит/с
    •

    Протокол V.90 применяется с 1998 года для модемов, использующих для обмена каналы с импульсно­цифровой модуляцией. Они обеспечивают скорость 56 Кбит/с. Это протокол обеспечивает асимметричный обмен данными, а именно 56 Кбит/с в направлении от центральной станции к пользователю и 33,6 Кбит/с. в направлении "пользователь — центральная станция". Для работы используется обычная телефонная линия, выполненная из меди.

    Протокол V.92 применяется с 2000 года, в нем имеются следующие улучшения:

  • Повышена скорость в направлении от пользователя к центральному устройству до 48 Кбит/с.
  • Протокол V.92 взаимодействует с протоколом сжатия V.44, разработанного для цифровых каналов. Это обеспечивает эффект сжатия 6:1, т.е. больший, чем в протоколе V.42bis. В результате реальная скорость передачи может быть поднята до 300 Кбит/с.
  • Стандарт включает в себя алгоритмы, известные как "Быстрое соединение" (Quick Connect), которые уменьшают время вхождения в связь двух модемов.
  • Модемы, работающие по протоколу V.92, распознают и отвечают на сигнал "посылка вызова" и устанавливают сеанс передачи данных в режим "удержание" ("on hold") до момента окончания разговора. Это свойство имитирует вторую линию, после отбоя речевого соединения сеанс восстанавливается без набора номера. Эту же услугу может обеспечить и модем с протоколом V.90, при загрузке дополнительного программного обеспечения.
    •

    Рассмотрим эти свойства более подробно.

    Быстрое соединение (Quick Connect)

    Установку коммутируемого сеанса "точка — точка" можно разбить на четыре этапа.

    Во-­первых, модем должен набрать номер и установить физическое соединение с модемом провайдера.

    Во­-вторых, модемы должны определить и компенсировать искажения канала связи и соединиться на оптимальной скорости.

    В-третьих, модемы должны установить соединение с коррекцией ошибок по протоколу V.42 с другим модемом.

    В-четвертых, система должна выполнить авторизацию пользователя и соединиться с сервером.

    "Быстрое соединение" (Quick Connect) сокращает время установки соединения благодаря запоминанию модемом характеристик телефонной линии. Все это позволяет сократить обычное время установки соединения (около 30 с) до 10 с. Для начала при первом звонке модем как бы изучает линию и проверяет ее на соответствие параметрам, занесенным в его память. Если соответствие не найдено, то запускается процедура начальной "тренировки", во время которой линия тестируется модемом. И далее, именно благодаря этой "тренировке", последующие звонки будут осуществляться быстрее и повысится качество соединения. В V.92 процедура начальной тренировки обеспечивает запоминание скорости и момента синхронизации модемов. Это позволяет начать синхронизацию с момента наибольшей вероятности вхождения в синхронизм модемов. Фиксация номера исходящего соединения при предыдущем звонке позволяет упростить процесс авторизации.

    По мере распространения Quick Connect, в основном в серверных модемах, может найти применение и другая модель его использования. С Quick Connect IP-соединение между клиентом и провайдером можно будет поддерживать без постоянно занятой физической линии. Когда клиент инициирует IP-запрос или обращается за данными, физическое соединение с использованием Quick Connect восстанавливается без необходимости повторной авторизации. При этом серверные порты доступа будут менее загружены, а клиенты тем не менее смогут пользоваться преимуществами работы в онлайн-режиме. Предполагается, что эта модель резко повысит коэффициент использования оборудования и заметно сократит стоимость подключения по коммутируемой линии.

    Удержание соединения (Modem-on-Hold)

    Как правило, телефонные и модемные звонки в домашних условиях осуществляются по одной линии. Соответственно, во время обычного сеанса связи вы не можете пользоваться телефоном. Функция Modem-on-Hold позволяет вам принимать входящие звонки (Call Waiting Survival), а также самому звонить куда-либо, оставаясь при этом в Internet. Связь с провайдером не обрывается даже тогда, когда вы не желаете отвечать на поступивший входящий звонок.

    Если вам необходимо срочно позвонить по телефону, когда линия занята модемом, вы просто запускаете специальную программу, которая ставит ваш модем в режим ожидания, приостанавливая сеанс обмена данными между модемом и сервером. За время, которое модем находится в режиме ожидания, вы можете переговорить по телефону, а затем модем, после отбоя разговорного соединения, снова активизирует сеанс связи.

    Возможны несколько сценариев использования функции Modem-on-Hold.

  • Ожидающий звонок принят: модем переведен в режим ожидания.
  • Ожидающий звонок не принят: сеанс связи продолжен.
  • Ожидающий звонок принят: сеанс связи разорван.
  • Запрос на ожидание отвергнут удаленным модемом: сеанс связи продолжен.
  • Запрос на ожидание отвергнут удаленным модемом: сеанс связи разорван.
    •

    В общем, при использовании совместно с ускоренной установкой соединения постановка в режим ожидания вызова может сделать применение модема более гибким и удобным. Кроме того, возможность работы без разрыва соединения означает повышение качества предоставляемых услуг и рост производительности труда пользователей.

    Последовательный интерфейс RS-232

    RS-232 — наиболее популярный из последовательных интерфейсов [4.19, 4.30]. Этот стандарт соединения оборудования был разработан в 1969 г. рядом крупных промышленных корпораций и опубликован Ассоциацией электронной промышленности США (Electronic Industries Association — EIA) как вариант С рекомендуемого стандарта (Recommended Standard — RS) номер 232. RS-232 разработан как стандарт для соединения компьютеров и различных последовательных периферийных устройств. Международный союз электросвязи ITU-T использует аналогичные рекомендации под названием V.24 и V.28.

    Модификация "D" RS-232 была принята в 1987 г. В ней определены некоторые дополнительные линии тестирования, а также в качестве наиболее предпочтительного соединителя для рассматриваемого интерфейса рекомендован разъем типа DB-25.

    Самой последней модификацией является модификация Е, принятая в июле 1991 г. как стандарт EIA/TIA-232E. В данном варианте нет никаких технических изменений, которые могли бы привести к проблемам при совместимости с предыдущими вариантами этого стандарта.

    Передача тактовых сигналов для синхронизации потока данных

    Интерфейс RS-232 является последовательным асинхронным интерфейсом. Последовательная передача означает, что данные передаются по единственной линии. Для синхронизации битам данных предшествует специальный стартовый бит, после битов данных следует бит паритета и один или два стоповых бита. Такая группа битов совместно со стартовым и стоповым битом, а также битом паритета, носит название старт­стопного символа.

    Каждый старт­стопный символ, как правило, содержит один информационный символ, например символ ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Для передачи символов по интерфейсу RS-232 наибольшее распространение получил формат, включающий в себя один стартовый бит, один бит паритета и два стоповых бита.

    Начало асинхронного символа всегда отмечает низкий уровень стартового бита. После него следуют 7 бит данных символа кода ASCII. Бит паритета устанавливается в 1 или О так, чтобы общее число единиц в 8-битной группе было нечетным (нечетный паритет — нечетность) или четным (четный паритет — четность). Последними передаются два стоповых бита, представленных высоким уровнем напряжения.

    Часто используются национальные расширения кода ASCII, который полностью включает в себя 128 стандартных ASCII-символов и дополнительно содержит еще 128 символов с единицей в старшем бите. Среди дополнительных символов применяются буквы ряда европейских алфавитов, буквы греческого алфавита, математические символы и символы псевдографики. У нас наибольшее распространение получила альтернативная кодировка ASCII. Число всех символов расширенного кода ASCII равно 256, и, следовательно, каждый такой символ кодируется восьмью битами ( 28 = 256 ). Удобнее передавать каждый символ расширенной кодировки в виде отдельного старт­стопного символа. Поэтому часто используется формат, состоящий из одного стартового бита, восьми информационных и одного стопового бита. При этом бит паритета не задействуется.

    Таким образом, полный асинхронно передаваемый символ данных состоит из 10-11 бит,

    При этом собственно пользовательские данные состоят из 7-8 бит.

    Сигналы интерфейса RS-232

    Стандарт RS-232 в общем случае описывает четыре интерфейсные функции:

  • Определение управляющих сигналов через интерфейс.
  • Определение формата данных пользователя, передаваемых через интерфейс.
  • Передачу тактовых сигналов для синхронизации потока данных.
  • Формирование электрических характеристик интерфейса.
    •
    Сигналы интерфейса R-232
    № конт DB25 № конт DB9 EIA обозн (RS-232) ItU-t обозн (V 24) Описание сигнала Аббревиатура От DCE От DtE
    1 AA Защитное заземление GND
    2 3 BA 103 Передаваемые данные TxD x
    3 2 BB 104 Принимаемые данные RxD x
    4 7 CA, CJ 105, 133 Запрос передачи, готовность к приему RTS x x
    5 8 CB 106 Готовность к передаче CTS x
    6 6 CC 107 Готовность DСЕ DSR x
    7 5 AB 102 Сигнальное заземление SG x x
    8 1 CF 109 Обнаружение несущей DCD x
    9 Резерв для теста DCE: +12 В, 20 мА x
    10 Резерв для теста DCE: -12 В, 20 мА x
    11 126 Выбор частоты передачи x
    12 SCF 122 Обнаружение несущей дополнительного канала SDCD x
    13 SCB 121 Готовность к передаче по дополнительному каналу SCTS x
    14 SBA 118 Передаваемые данные дополнительного канала STD x
    15 DB 114 Синхронизация передачи (DCE) TC x
    16 SBB 119 Принимаемые данные дополнительного канала SRD x
    17 DD 115 Синхронизация приема (DCE) RC x
    18 141 Свободный (Местный шлейф) x
    19 SCA 120 Запрос передачи дополнительного канала SRTC x
    20 4 CD 108,1, 108,2 Готовность DCE, Готовность DTE DTR x x
    21 CG 110 Детектор качества сигнала SQ x
    RL 140 Удаленный шлейф x
    22 9 CE 125 Индикатор вызова RI x
    23 CH 111 Переключатель скорости передачи данных (DTE) x
    23 CI 112 Переключатель скорости передачи данных (DCE) x
    24 DA 113 Синхронизация передачи (DTE) x
    25 142 Свободный (Индикатор тестирования) x

    Алгоритмы работы модема при исходящем соединении

    Алгоритмы работы модема показаны на рис. 4.2 (исходящее соединение). При установлении соединения модем взаимодействует с компьютером, получает от него команды, которые он выполняет, или получает команды с линии и передает компьютеру для выполнения. Асинхронные модемы поддерживают определенный набор команд, который был впервые применен фирмой Hayes в модеме Smart Modem 1200. Модемы, придерживающиеся этого стандарта, называются Hayes-совместимыми. Совместимость предполагает идентичность функций первых 28 управляющих регистров модема (всего модем может иметь более сотни регистров). Почти все внутренние команды начинаются с символов AT (attention) и имеют по три символа. По этой причине их иногда называют AT-командами [4.32]. Hayes-совместимость гарантирует, что данный модем будет работать со стандартными терминальными программами. Реально набор команд для модемов разных производителей варьируется в широких пределах.

    Основные этапы исходящего соединения:

    Подъем трубки и получение сигнала "ответ станции" (операторы 1-5).

    На этом этапе имитируется подъем трубки, и станция устанавливает соединение в обычном режиме. В конечном итоге станция посылает ожидаемый сигнал.

    Набор номера и ожидание сигнала "connect" (соединение установлено) операторы 7, 8, 12-15.

    (рис 4.2) Процесс работы модема при установлении исходящего соединения

    На этом этапе проводится процедура обмена сигналами синхронизации и предложение возможных скоростей. Модемы делают попытку синхронизации на большой скорости, и если это не удается, то переходят на более низкую скорость обмена. После того как синхронизация достигнута (сигнал "connect"), информация о выбранной скорости передается в компьютер, и модем переходит в состояние "обмен данными" (оператор 22).

    Этап от состояния "обмен данными" до "исходного состояния". На этом этапе происходит обмен данными, и после завершения сеанса компьютер вырабатывает сигнал отключения. В этом случае работа модемов на обоих концах зависит от алгоритма отбоя, принятого на станции (односторонний или двухсторонний отбой). Во всех случаях исходящий модем освобождается и переходит в исходное состояние.

    Нестандартные ситуации.

    Окончание тайм-аута и отсутствие сигнала

    Эти процедуры весьма разнообразны и информируют пользователя о невыполненном соединении. Подробность информации зависит от особенностей программного обеспечения, обеспечивающего диагностику и контроль работы модема. Окончательным результатом этих процедур является отключение модема и отбой соединения.

    Алгоритм работы модема при входящем соединении

    Алгоритм работы при входящем соединении показан на рис. 4.3, где показано два этапа.

    (рис 4.3) Процесс работы модема при установлении входящего соединения

    Первый этап от исходного состояния до ожидания передачи данных (операторы 108).

    Начинается с приема со станции сигнала "посылка вызова". Модем переходит в режим передачи данных и начинает процедуру синхронизации и согласования скоростей.

    Второй этап от состояния "ожидания синхронизации" (операторы 8, 11-15) приводит модем в состояние передачи данных.

    Последний этап после приема сигнала отключения совпадает с действиями по отбою при исходящем соединении.

    Нестандартные ситуации

    Процедуры в этом случае аналогичны действиям при исходящем соединении.

    Факс­аппарат и факсимильная связь

    Слово "факс" (fax) появилось как сокращение от слова "факсимильный" (facsimile) Обычный факс-аппарат состоит из 4 основных частей, а именно: сканера, кодирующего/декодирующего устройства, модема, принтера. Посылаемая страница сканируется, данные в бинарном (bit-mapped) формате кодируются со сжатием, затем передаются по телефонной линии с помощью внутреннего модема. Удаленный факс-аппарат получает эти данные с помощью своего внутреннего модема, данные декодируются в картинку бинарного формата, а затем распечатываются на бумаге.

    Компьютер, в который загружено программное обеспечение факса, может посылать и принимать факсы с помощью такой факс-карты. Факс­карта — это внутренняя плата, вставляемая в компьютер, тип которой определяется в зависимости от его типа. Она выполняет модемную функцию факсимильной машины. Компьютер при этом используется как входная и выходная части факсимильной машины, а факс-карта — как передающая/принимающая часть, а также может выполнять кодирование/декодирование — в зависимости от конструкции. Компьютер осуществляет связь через факс-карту с помощью специального набора устройств и программ, который отличается у разных производителей факс-карт.

    Обычный модем также может быть предназначен для выполнения передачи и приема факсов, как это делает факс-карта. Поскольку интерфейс модема с компьютером — это стандартный последовательный интерфейс RS-232, этот интерфейс можно использовать для выполнения функций и модема, и факса. Учитывая, что пропускная способность последовательного интерфейса RS-232 ограничена, через этот последовательный интерфейс могут быть переданы только сжатые данные факса. Кодирование и декодирование образа факса должны выполняться в компьютере. Сочетание "модем­факс" также называется "факс-модем", он может быть и внешним, отдельно стоящим устройством, и внутренней, вставляемой в компьютер платой. Внешнее отдельно стоящее устройство может присоединяться к любому компьютеру со стандартным последовательным портом RS-232.

    Факс, используемый для передачи образов, и модем, используемый для передачи данных, имеют различные последовательности сигналов для вхождения во взаимодействие (handshaking signal sequence). Существует возможность автоматически определить, с какого устройства звонят — с факса или модема. Для этого нужно протестировать и распознать начальную последовательность сигналов. Модем, имеющий такую возможность, способен выполнять компьютерную обработку как соединения по модему для передачи данных, так и соединения для факса, по одной и той же телефонной линии.

    Краткие итоги

  • Модем преобразует компьютерные данные в аналоговый или цифровой сигнал (модуляция), который может передаваться по телефонной линии и достигать другого модема.
  • Модем состоит из следующих блоков: устройства сопряжения с каналом связи, цифрового сигнального процессора (Digital Signal Processor — DSP), контроллера протоколов и управления (с элементами памяти), интерфейсного узла сопряжения с компьютером RS232 (или какого-либо другого).
  • Устройства сопряжения с каналом связи обеспечивают преобразование сигнала из цифровой формы в аналоговую или цифровую форму, модуляцию и передачу по каналу с обнаружением и обработкой ошибок.
  • Цифровой сигнальный процессор представляет собой устройство, обрабатывающее поступающие сигналы в реальном масштабе времени.
  • Протокол — это набор формализованных правил, процедур и спецификаций, определяющих формат и способ передачи данных. Протоколы, предназначенные для работы модемов по телефонным каналам, представлены в рекомендациях ITU-T и обозначаются V.xx.
  • Все модемы V можно условно разделить на три группы: асинхронные (V.21, V.23), асинхронно-синхронные (V.22, V.22 bis, V.26, V.32 bis, V.34, V.90, V.92), синхронные.
  • Наиболее распространены в настоящее время следующие протоколы:
  • протокол V.32 предназначен для передачи данных по двухпроводной линии в дуплексном режиме на скорости 9600 Кбит/с. по нормальным коммутируемым телефонным линиям;
  • модификация V.32 bis обеспечивает наивысшую скорость 14,4 Кбит/с;
  • протокол V.90 обеспечивает асимметричный обмен данными, а именно 56 Кбит/с, в направлении от центральной станции к пользователю и 33,6 Кбит/с в направлении "пользователь — центральная станция". Для работы используется обычная телефонная линия.
  • протокол V.92 обеспечивает асимметричный обмен данными, а именно 56 Кбит/с. в направлении от центральной станции к пользователю и 48 Кбит/с. в направлении пользователь — центральная станция. Включает в себя алгоритмы, известные как "Быстрое соединение" (Quick Connect), сокращает время установки соединения благодаря запоминанию модемом характеристик телефонной линии и "удержание" ("on hold").
    •
  • "Быстрое соединение" (Quick Connect) сокращает время установки соединения, благодаря запоминанию модемом характеристик телефонной линии.
  • Функция Modem-on-Hold позволяет принимать входящие звонки (Call Waiting Survival), а также самому звонить куда-либо, оставаясь при этом в Internet.
  • Стандарт RS-232 в общем случае описывает четыре интерфейсные функции: определение управляющих сигналов через интерфейс; определение формата данных пользователя, передаваемых через интерфейс; передачу тактовых сигналов для синхронизации потока данных; формирование электрических характеристик интерфейса.
  • При установлении соединения модем взаимодействует с компьютером, получает от него команды, которые он выполняет, или получает команды с линии и передает компьютеру для выполнения (так называемые AT-команды).
  • Факс предназначен для передачи страниц. Посылаемая страница сканируется, данные в бинарном (bit-mapped) формате кодируются со сжатием, затем передаются по телефонной линии с помощью внутреннего модема. Удаленный факс-аппарат получает эти данные с помощью своего внутреннего модема, данные декодируются в картинку бинарного формата, а затем распечатываются на бумаге.

    • Задачи и упражнения

  • По блок-схеме (рис. 4.1) перечислите задачи каждого из блоков, входщих в модем.
  • Согласно таблицам 4.1-4.2 опишите свойства каждого из модемов.
  • Что означают указанные в таблице типы модуляции?
  • Опишите области применения каждого из типов модемов.
  • Как можно использовать ассимитричность?
  • Опишите, для чего используется выделенная линия.
  • Что обеспечивают протоколы сжатия?
    •
  • Какие преимущества обеспечивают данные алгоритмы?
  • Быстрое соединение (Quick Connect)
  • Удержание соединения (Modem-on-Hold)
  • Укажите в сигналах интерфейса RS232 сигналы, относящиеся:
  • непосредственно к передаваемым и принимаемым данным
  • к процессу синхронизации
  • к обслуживанию физического интерфейса

    • Укажите номера контактов для этих цепей.

  • Согласно алгоритму работы модема при установлении исходящего соединения укажите возможные пути, приводящие к окончанию процесса обслуживания.
  • Согласно алгоритму работы модема при установлении входящего соединения укажите возможные пути, приводящие к окончанию процесса обслуживания.

    Напишите функцию на языке C (или на любом языке, с которым вы знакомы), выполняющую алгоритмы работы модема при установлении исходящего и входящего соединений.

    • Страницы:

    Еще одно оконечное устройство, которое включается в телефонную сеть, — это модем (модулятор/демодулятор). Модем преобразует компьютерные данные в аналоговый или цифровой сигнал (модуляция), который может передаваться по телефонной линии и достигать другого модема. Удаленный модем переводит полученный сигнал снова в данные (демодуляция) и посылает эти данные на свой компьютер.

    Поскольку модем относится к устройствам систем передачи данных и изучается в рамках другой дисциплины, рассмотрение этого терминала будет кратким.

    Модем состоит из следующих блоков [4.14,4.23] (рис. 4.1):

    (рис 4.1) Блок­-схема модема
  • устройство сопряжения с каналом связи (в него входят согласующий линейный трансформатор с элементами защиты, схема набора номера, цепь определения сигнала посылки вызова и других акустических сигналов (например, сигнала "занято"), АЦП, ЦАП, фильтры передачи и приема;
  • цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor — DSP);
  • контроллер протоколов и управления (с элементами памяти);
  • интерфейсный узел сопряжения с компьютером RS232.
    •

    На рисунке не показаны следующие внешние устройства:

  • терминал передачи данных DTE (Data Terminal Equipment) в данном случае — это компьютер;
  • оконечное (терминальное) оборудование данных (ООД). Термин [4.18] применяется для обозначения устройств, использующих передачу данных. DTE подключается к сети передачи данных через аппаратуру передачи данных (DCE);
  • оборудование передачи данных. DCE (Data Communication Equipment) — аппаратура передачи данных или аппаратура коммутации данных (АПД или АКД). Это аппаратные средства, обеспечивающие установку, поддержку и разрыв соединения по сети передачи данных. В данном случае — это модем и непоказанная станция.
    •

    Рассмотрим отдельные блоки.

    Устройства сопряжения с каналом связи

    Устройства сопряжения с каналом связи отвечают за преобразование сигнала из цифровой формы в аналоговую, переход от четырехпроводной системы передачи к проводной и обратное преобразование. Оно обеспечивает модуляцию и передачу по каналу с обнаружением и обработкой ошибок. Эти вопросы будет рассмотрены в дальнейшем при описании аппаратуры уплотнения и способов модуляции.

    Цифровой сигнальный процессор

    Представляет собой устройство, обрабатывающее поступающие сигналы в реальном масштабе времени [4.31]. В модеме он обеспечивает работу алгоритмов кодировки и декодирования информации, алгоритмы авторизации и другие логические действия.

    Протоколы

    Протокол — это набор формализованных правил, процедур и спецификаций, определяющих формат и способ передачи данных. [4.18, 4.23, 4.30]

    Протоколы, предназначенные для работы модемов по телефонным каналам, представлены в рекомендациях ITU-T и обозначаются V.xx.

    Все модемы V можно условно разделить на три группы:

  • асинхронные (работающие по протоколам V.21, V.23);
  • асинхронно-синхронные (работающие по протоколам V.22, V.22 bis, V.26, V.32 bis, V.34, V.90, V.92);
  • синхронные.
    •

    Полное описание этих протоколов содержится в материалах ITU-T. Краткое описание можно прочитать в [4.40].

    Основные протоколы модемов перечислены в таблице 4.1. Во второй строке этой таблицы приведены применяемые для данного протокола способы модуляции и манипуляции. Некоторые из них будут рассмотрены в этом курсе. Для более детального их изучения можно рекомендовать [4.2].

    Основные протоколы модемов
    Название Тип модуляции Объект действия протокола
    V.21 FSK Дуплексный модем на 300 бит/с. для телефонных сетей общего назначения, используется факсаппаратами и факсмодемами
    V.22 DPSK Дуплексной модем для работы при скоростях 600/1200 бит/с
    V.22bis QAM Дуплексной модем для работы при скоростях 1200/2400 бит/с
    V.23 FSK Асинхронный модем на частоту 600/1200 бит/ с (сети videotex), несовместим с V.21, V.22 и V.22bis
    V.26 FSK Модем для работы на выделенную линию четырехпроводной линии на скоростях 2400/1200 бит/с
    V.27 FSK Модем для работы на выделенную линию четырехпроводной на скорости 4800 бод/с
    V.27ter DPSK Модем с набором телефонного номера на скорости 2400/4800 бит/с (fax)
    V.32 QAM Семейство двухпроводных модемов, работающих на частотах до 9600 бит/с
    V.32bis TCM Модем, работающий на выделенную линию для скоростей 7200, 12,0 и 14,4 Кбит/с
    V.34 QAM Модем на частоту 28,8 Кбит/с, использован новый протокол установления связи
    V.34bis QAM Модем на скорости 32 Кбит/с
    V.90 PCM Модемы с асимметричной передачей. Протокол поддерживает:
  • скорость 56 Кбит/с в направлении от центральной станции к пользователю и
  • от пользователя к центральной станции (33,6 Кбит/с)
    •
    V.92 PCM Модемы с асимметричной передачей. Протокол поддерживает:
  • скорость 56 Кбит/с в направлении от центральной станции к пользователю и
  • от пользователя к центральной станции (48 Кбит/с)
  • использует стандарт сжатия V.44
    •
    Протоколы сжатия
    V.42bis Стандарт сжатия данных в модемах (4:1)
    V.44 Стандарт сжатия для протоколов V.92 (6:1)

    Наиболее распространенный в настоящее время протокол V.32 предназначен для передачи данных по двухпроводной линии в дуплексном режиме на скорости 9600 Кбит/с по нормальным коммутируемым телефонным линиям. В большинстве случаев он оснащается средствами, выполняющими протокол сжатия данных V.42 bis (на передающем и приемном концах). Тогда скорость передачи и приема возрастает до 38400 бит/с. Кроме того, протокол предусматривает обратный канал для служебных функций, обеспечивающий скорость 4800 Кбит/с.

    Модификация V.32 bis обеспечивает наивысшую скорость 14,4 Кбит/с и, так же как и в предыдущем случае, обеспечивает взаимодействие с протоколом сжатия V.42bis.

    Это протокол, как и другие существующие протоколы сжатия данных (например, MNP-5), на передающем конце убирает избыточность текста, заключающуюся, например, в последовательной передаче одинаковых символов, и заменяет ее более короткой служебной информацией. На приемном конце эта удаленная информация восстанавливается. Одно из положительных свойств протокола V.42 состоит в том, что операция сжатия осуществляется над "проходящей информацией" ("on the fly") без большой задержки в памяти устройств. Степень сжатия во многом зависит от передаваемой информации. В настоящее время в среднем протоколы обеспечивают сжатие от 2 до 4 раз. При использовании этого протокола реальная скорость может возрасти для:

  • V.32 9600 + сжатие данных = 38400 бит/с
  • V.32bis 14400 + сжатие данных = 57600 бит/с
  • V.34 28800 + сжатие данных = 115600 бит/с
    •

    Протокол V.90 применяется с 1998 года для модемов, использующих для обмена каналы с импульсно­цифровой модуляцией. Они обеспечивают скорость 56 Кбит/с. Это протокол обеспечивает асимметричный обмен данными, а именно 56 Кбит/с в направлении от центральной станции к пользователю и 33,6 Кбит/с. в направлении "пользователь — центральная станция". Для работы используется обычная телефонная линия, выполненная из меди.

    Протокол V.92 применяется с 2000 года, в нем имеются следующие улучшения:

  • Повышена скорость в направлении от пользователя к центральному устройству до 48 Кбит/с.
  • Протокол V.92 взаимодействует с протоколом сжатия V.44, разработанного для цифровых каналов. Это обеспечивает эффект сжатия 6:1, т.е. больший, чем в протоколе V.42bis. В результате реальная скорость передачи может быть поднята до 300 Кбит/с.
  • Стандарт включает в себя алгоритмы, известные как "Быстрое соединение" (Quick Connect), которые уменьшают время вхождения в связь двух модемов.
  • Модемы, работающие по протоколу V.92, распознают и отвечают на сигнал "посылка вызова" и устанавливают сеанс передачи данных в режим "удержание" ("on hold") до момента окончания разговора. Это свойство имитирует вторую линию, после отбоя речевого соединения сеанс восстанавливается без набора номера. Эту же услугу может обеспечить и модем с протоколом V.90, при загрузке дополнительного программного обеспечения.
    •

    Рассмотрим эти свойства более подробно.

    Быстрое соединение (Quick Connect)

    Установку коммутируемого сеанса "точка — точка" можно разбить на четыре этапа.

    Во-­первых, модем должен набрать номер и установить физическое соединение с модемом провайдера.

    Во­-вторых, модемы должны определить и компенсировать искажения канала связи и соединиться на оптимальной скорости.

    В-третьих, модемы должны установить соединение с коррекцией ошибок по протоколу V.42 с другим модемом.

    В-четвертых, система должна выполнить авторизацию пользователя и соединиться с сервером.

    "Быстрое соединение" (Quick Connect) сокращает время установки соединения благодаря запоминанию модемом характеристик телефонной линии. Все это позволяет сократить обычное время установки соединения (около 30 с) до 10 с. Для начала при первом звонке модем как бы изучает линию и проверяет ее на соответствие параметрам, занесенным в его память. Если соответствие не найдено, то запускается процедура начальной "тренировки", во время которой линия тестируется модемом. И далее, именно благодаря этой "тренировке", последующие звонки будут осуществляться быстрее и повысится качество соединения. В V.92 процедура начальной тренировки обеспечивает запоминание скорости и момента синхронизации модемов. Это позволяет начать синхронизацию с момента наибольшей вероятности вхождения в синхронизм модемов. Фиксация номера исходящего соединения при предыдущем звонке позволяет упростить процесс авторизации.

    По мере распространения Quick Connect, в основном в серверных модемах, может найти применение и другая модель его использования. С Quick Connect IP-соединение между клиентом и провайдером можно будет поддерживать без постоянно занятой физической линии. Когда клиент инициирует IP-запрос или обращается за данными, физическое соединение с использованием Quick Connect восстанавливается без необходимости повторной авторизации. При этом серверные порты доступа будут менее загружены, а клиенты тем не менее смогут пользоваться преимуществами работы в онлайн-режиме. Предполагается, что эта модель резко повысит коэффициент использования оборудования и заметно сократит стоимость подключения по коммутируемой линии.

    Удержание соединения (Modem-on-Hold)

    Как правило, телефонные и модемные звонки в домашних условиях осуществляются по одной линии. Соответственно, во время обычного сеанса связи вы не можете пользоваться телефоном. Функция Modem-on-Hold позволяет вам принимать входящие звонки (Call Waiting Survival), а также самому звонить куда-либо, оставаясь при этом в Internet. Связь с провайдером не обрывается даже тогда, когда вы не желаете отвечать на поступивший входящий звонок.

    Если вам необходимо срочно позвонить по телефону, когда линия занята модемом, вы просто запускаете специальную программу, которая ставит ваш модем в режим ожидания, приостанавливая сеанс обмена данными между модемом и сервером. За время, которое модем находится в режиме ожидания, вы можете переговорить по телефону, а затем модем, после отбоя разговорного соединения, снова активизирует сеанс связи.

    Возможны несколько сценариев использования функции Modem-on-Hold.

  • Ожидающий звонок принят: модем переведен в режим ожидания.
  • Ожидающий звонок не принят: сеанс связи продолжен.
  • Ожидающий звонок принят: сеанс связи разорван.
  • Запрос на ожидание отвергнут удаленным модемом: сеанс связи продолжен.
  • Запрос на ожидание отвергнут удаленным модемом: сеанс связи разорван.
    •

    В общем, при использовании совместно с ускоренной установкой соединения постановка в режим ожидания вызова может сделать применение модема более гибким и удобным. Кроме того, возможность работы без разрыва соединения означает повышение качества предоставляемых услуг и рост производительности труда пользователей.

    Последовательный интерфейс RS-232

    RS-232 — наиболее популярный из последовательных интерфейсов [4.19, 4.30]. Этот стандарт соединения оборудования был разработан в 1969 г. рядом крупных промышленных корпораций и опубликован Ассоциацией электронной промышленности США (Electronic Industries Association — EIA) как вариант С рекомендуемого стандарта (Recommended Standard — RS) номер 232. RS-232 разработан как стандарт для соединения компьютеров и различных последовательных периферийных устройств. Международный союз электросвязи ITU-T использует аналогичные рекомендации под названием V.24 и V.28.

    Модификация "D" RS-232 была принята в 1987 г. В ней определены некоторые дополнительные линии тестирования, а также в качестве наиболее предпочтительного соединителя для рассматриваемого интерфейса рекомендован разъем типа DB-25.

    Самой последней модификацией является модификация Е, принятая в июле 1991 г. как стандарт EIA/TIA-232E. В данном варианте нет никаких технических изменений, которые могли бы привести к проблемам при совместимости с предыдущими вариантами этого стандарта.

    Передача тактовых сигналов для синхронизации потока данных

    Интерфейс RS-232 является последовательным асинхронным интерфейсом. Последовательная передача означает, что данные передаются по единственной линии. Для синхронизации битам данных предшествует специальный стартовый бит, после битов данных следует бит паритета и один или два стоповых бита. Такая группа битов совместно со стартовым и стоповым битом, а также битом паритета, носит название старт­стопного символа.

    Каждый старт­стопный символ, как правило, содержит один информационный символ, например символ ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Для передачи символов по интерфейсу RS-232 наибольшее распространение получил формат, включающий в себя один стартовый бит, один бит паритета и два стоповых бита.

    Начало асинхронного символа всегда отмечает низкий уровень стартового бита. После него следуют 7 бит данных символа кода ASCII. Бит паритета устанавливается в 1 или О так, чтобы общее число единиц в 8-битной группе было нечетным (нечетный паритет — нечетность) или четным (четный паритет — четность). Последними передаются два стоповых бита, представленных высоким уровнем напряжения.

    Часто используются национальные расширения кода ASCII, который полностью включает в себя 128 стандартных ASCII-символов и дополнительно содержит еще 128 символов с единицей в старшем бите. Среди дополнительных символов применяются буквы ряда европейских алфавитов, буквы греческого алфавита, математические символы и символы псевдографики. У нас наибольшее распространение получила альтернативная кодировка ASCII. Число всех символов расширенного кода ASCII равно 256, и, следовательно, каждый такой символ кодируется восьмью битами ( 28 = 256 ). Удобнее передавать каждый символ расширенной кодировки в виде отдельного старт­стопного символа. Поэтому часто используется формат, состоящий из одного стартового бита, восьми информационных и одного стопового бита. При этом бит паритета не задействуется.

    Таким образом, полный асинхронно передаваемый символ данных состоит из 10-11 бит,

    При этом собственно пользовательские данные состоят из 7-8 бит.

    Сигналы интерфейса RS-232

    Стандарт RS-232 в общем случае описывает четыре интерфейсные функции:

  • Определение управляющих сигналов через интерфейс.
  • Определение формата данных пользователя, передаваемых через интерфейс.
  • Передачу тактовых сигналов для синхронизации потока данных.
  • Формирование электрических характеристик интерфейса.
    •
    Сигналы интерфейса R-232
    № конт DB25 № конт DB9 EIA обозн (RS-232) ItU-t обозн (V 24) Описание сигнала Аббревиатура От DCE От DtE
    1 AA Защитное заземление GND
    2 3 BA 103 Передаваемые данные TxD x
    3 2 BB 104 Принимаемые данные RxD x
    4 7 CA, CJ 105, 133 Запрос передачи, готовность к приему RTS x x
    5 8 CB 106 Готовность к передаче CTS x
    6 6 CC 107 Готовность DСЕ DSR x
    7 5 AB 102 Сигнальное заземление SG x x
    8 1 CF 109 Обнаружение несущей DCD x
    9 Резерв для теста DCE: +12 В, 20 мА x
    10 Резерв для теста DCE: -12 В, 20 мА x
    11 126 Выбор частоты передачи x
    12 SCF 122 Обнаружение несущей дополнительного канала SDCD x
    13 SCB 121 Готовность к передаче по дополнительному каналу SCTS x
    14 SBA 118 Передаваемые данные дополнительного канала STD x
    15 DB 114 Синхронизация передачи (DCE) TC x
    16 SBB 119 Принимаемые данные дополнительного канала SRD x
    17 DD 115 Синхронизация приема (DCE) RC x
    18 141 Свободный (Местный шлейф) x
    19 SCA 120 Запрос передачи дополнительного канала SRTC x
    20 4 CD 108,1, 108,2 Готовность DCE, Готовность DTE DTR x x
    21 CG 110 Детектор качества сигнала SQ x
    RL 140 Удаленный шлейф x
    22 9 CE 125 Индикатор вызова RI x
    23 CH 111 Переключатель скорости передачи данных (DTE) x
    23 CI 112 Переключатель скорости передачи данных (DCE) x
    24 DA 113 Синхронизация передачи (DTE) x
    25 142 Свободный (Индикатор тестирования) x

    Алгоритмы работы модема при исходящем соединении

    Алгоритмы работы модема показаны на рис. 4.2 (исходящее соединение). При установлении соединения модем взаимодействует с компьютером, получает от него команды, которые он выполняет, или получает команды с линии и передает компьютеру для выполнения. Асинхронные модемы поддерживают определенный набор команд, который был впервые применен фирмой Hayes в модеме Smart Modem 1200. Модемы, придерживающиеся этого стандарта, называются Hayes-совместимыми. Совместимость предполагает идентичность функций первых 28 управляющих регистров модема (всего модем может иметь более сотни регистров). Почти все внутренние команды начинаются с символов AT (attention) и имеют по три символа. По этой причине их иногда называют AT-командами [4.32]. Hayes-совместимость гарантирует, что данный модем будет работать со стандартными терминальными программами. Реально набор команд для модемов разных производителей варьируется в широких пределах.

    Основные этапы исходящего соединения:

    Подъем трубки и получение сигнала "ответ станции" (операторы 1-5).

    На этом этапе имитируется подъем трубки, и станция устанавливает соединение в обычном режиме. В конечном итоге станция посылает ожидаемый сигнал.

    Набор номера и ожидание сигнала "connect" (соединение установлено) операторы 7, 8, 12-15.

    (рис 4.2) Процесс работы модема при установлении исходящего соединения

    На этом этапе проводится процедура обмена сигналами синхронизации и предложение возможных скоростей. Модемы делают попытку синхронизации на большой скорости, и если это не удается, то переходят на более низкую скорость обмена. После того как синхронизация достигнута (сигнал "connect"), информация о выбранной скорости передается в компьютер, и модем переходит в состояние "обмен данными" (оператор 22).

    Этап от состояния "обмен данными" до "исходного состояния". На этом этапе происходит обмен данными, и после завершения сеанса компьютер вырабатывает сигнал отключения. В этом случае работа модемов на обоих концах зависит от алгоритма отбоя, принятого на станции (односторонний или двухсторонний отбой). Во всех случаях исходящий модем освобождается и переходит в исходное состояние.

    Нестандартные ситуации.

    Окончание тайм-аута и отсутствие сигнала

    Эти процедуры весьма разнообразны и информируют пользователя о невыполненном соединении. Подробность информации зависит от особенностей программного обеспечения, обеспечивающего диагностику и контроль работы модема. Окончательным результатом этих процедур является отключение модема и отбой соединения.

    Алгоритм работы модема при входящем соединении

    Алгоритм работы при входящем соединении показан на рис. 4.3, где показано два этапа.

    (рис 4.3) Процесс работы модема при установлении входящего соединения

    Первый этап от исходного состояния до ожидания передачи данных (операторы 108).

    Начинается с приема со станции сигнала "посылка вызова". Модем переходит в режим передачи данных и начинает процедуру синхронизации и согласования скоростей.

    Второй этап от состояния "ожидания синхронизации" (операторы 8, 11-15) приводит модем в состояние передачи данных.

    Последний этап после приема сигнала отключения совпадает с действиями по отбою при исходящем соединении.

    Нестандартные ситуации

    Процедуры в этом случае аналогичны действиям при исходящем соединении.

    Факс­аппарат и факсимильная связь

    Слово "факс" (fax) появилось как сокращение от слова "факсимильный" (facsimile) Обычный факс-аппарат состоит из 4 основных частей, а именно: сканера, кодирующего/декодирующего устройства, модема, принтера. Посылаемая страница сканируется, данные в бинарном (bit-mapped) формате кодируются со сжатием, затем передаются по телефонной линии с помощью внутреннего модема. Удаленный факс-аппарат получает эти данные с помощью своего внутреннего модема, данные декодируются в картинку бинарного формата, а затем распечатываются на бумаге.

    Компьютер, в который загружено программное обеспечение факса, может посылать и принимать факсы с помощью такой факс-карты. Факс­карта — это внутренняя плата, вставляемая в компьютер, тип которой определяется в зависимости от его типа. Она выполняет модемную функцию факсимильной машины. Компьютер при этом используется как входная и выходная части факсимильной машины, а факс-карта — как передающая/принимающая часть, а также может выполнять кодирование/декодирование — в зависимости от конструкции. Компьютер осуществляет связь через факс-карту с помощью специального набора устройств и программ, который отличается у разных производителей факс-карт.

    Обычный модем также может быть предназначен для выполнения передачи и приема факсов, как это делает факс-карта. Поскольку интерфейс модема с компьютером — это стандартный последовательный интерфейс RS-232, этот интерфейс можно использовать для выполнения функций и модема, и факса. Учитывая, что пропускная способность последовательного интерфейса RS-232 ограничена, через этот последовательный интерфейс могут быть переданы только сжатые данные факса. Кодирование и декодирование образа факса должны выполняться в компьютере. Сочетание "модем­факс" также называется "факс-модем", он может быть и внешним, отдельно стоящим устройством, и внутренней, вставляемой в компьютер платой. Внешнее отдельно стоящее устройство может присоединяться к любому компьютеру со стандартным последовательным портом RS-232.

    Факс, используемый для передачи образов, и модем, используемый для передачи данных, имеют различные последовательности сигналов для вхождения во взаимодействие (handshaking signal sequence). Существует возможность автоматически определить, с какого устройства звонят — с факса или модема. Для этого нужно протестировать и распознать начальную последовательность сигналов. Модем, имеющий такую возможность, способен выполнять компьютерную обработку как соединения по модему для передачи данных, так и соединения для факса, по одной и той же телефонной линии.

    Краткие итоги

  • Модем преобразует компьютерные данные в аналоговый или цифровой сигнал (модуляция), который может передаваться по телефонной линии и достигать другого модема.
  • Модем состоит из следующих блоков: устройства сопряжения с каналом связи, цифрового сигнального процессора (Digital Signal Processor — DSP), контроллера протоколов и управления (с элементами памяти), интерфейсного узла сопряжения с компьютером RS232 (или какого-либо другого).
  • Устройства сопряжения с каналом связи обеспечивают преобразование сигнала из цифровой формы в аналоговую или цифровую форму, модуляцию и передачу по каналу с обнаружением и обработкой ошибок.
  • Цифровой сигнальный процессор представляет собой устройство, обрабатывающее поступающие сигналы в реальном масштабе времени.
  • Протокол — это набор формализованных правил, процедур и спецификаций, определяющих формат и способ передачи данных. Протоколы, предназначенные для работы модемов по телефонным каналам, представлены в рекомендациях ITU-T и обозначаются V.xx.
  • Все модемы V можно условно разделить на три группы: асинхронные (V.21, V.23), асинхронно-синхронные (V.22, V.22 bis, V.26, V.32 bis, V.34, V.90, V.92), синхронные.
  • Наиболее распространены в настоящее время следующие протоколы:
  • протокол V.32 предназначен для передачи данных по двухпроводной линии в дуплексном режиме на скорости 9600 Кбит/с. по нормальным коммутируемым телефонным линиям;
  • модификация V.32 bis обеспечивает наивысшую скорость 14,4 Кбит/с;
  • протокол V.90 обеспечивает асимметричный обмен данными, а именно 56 Кбит/с, в направлении от центральной станции к пользователю и 33,6 Кбит/с в направлении "пользователь — центральная станция". Для работы используется обычная телефонная линия.
  • протокол V.92 обеспечивает асимметричный обмен данными, а именно 56 Кбит/с. в направлении от центральной станции к пользователю и 48 Кбит/с. в направлении пользователь — центральная станция. Включает в себя алгоритмы, известные как "Быстрое соединение" (Quick Connect), сокращает время установки соединения благодаря запоминанию модемом характеристик телефонной линии и "удержание" ("on hold").
    •
  • "Быстрое соединение" (Quick Connect) сокращает время установки соединения, благодаря запоминанию модемом характеристик телефонной линии.
  • Функция Modem-on-Hold позволяет принимать входящие звонки (Call Waiting Survival), а также самому звонить куда-либо, оставаясь при этом в Internet.
  • Стандарт RS-232 в общем случае описывает четыре интерфейсные функции: определение управляющих сигналов через интерфейс; определение формата данных пользователя, передаваемых через интерфейс; передачу тактовых сигналов для синхронизации потока данных; формирование электрических характеристик интерфейса.
  • При установлении соединения модем взаимодействует с компьютером, получает от него команды, которые он выполняет, или получает команды с линии и передает компьютеру для выполнения (так называемые AT-команды).
  • Факс предназначен для передачи страниц. Посылаемая страница сканируется, данные в бинарном (bit-mapped) формате кодируются со сжатием, затем передаются по телефонной линии с помощью внутреннего модема. Удаленный факс-аппарат получает эти данные с помощью своего внутреннего модема, данные декодируются в картинку бинарного формата, а затем распечатываются на бумаге.

    • Задачи и упражнения

  • По блок-схеме (рис. 4.1) перечислите задачи каждого из блоков, входщих в модем.
  • Согласно таблицам 4.1-4.2 опишите свойства каждого из модемов.
  • Что означают указанные в таблице типы модуляции?
  • Опишите области применения каждого из типов модемов.
  • Как можно использовать ассимитричность?
  • Опишите, для чего используется выделенная линия.
  • Что обеспечивают протоколы сжатия?
    •
  • Какие преимущества обеспечивают данные алгоритмы?
  • Быстрое соединение (Quick Connect)
  • Удержание соединения (Modem-on-Hold)
  • Укажите в сигналах интерфейса RS232 сигналы, относящиеся:
  • непосредственно к передаваемым и принимаемым данным
  • к процессу синхронизации
  • к обслуживанию физического интерфейса

    • Укажите номера контактов для этих цепей.

  • Согласно алгоритму работы модема при установлении исходящего соединения укажите возможные пути, приводящие к окончанию процесса обслуживания.
  • Согласно алгоритму работы модема при установлении входящего соединения укажите возможные пути, приводящие к окончанию процесса обслуживания.

    Напишите функцию на языке C (или на любом языке, с которым вы знакомы), выполняющую алгоритмы работы модема при установлении исходящего и входящего соединений.

    • Предыдущее занятие Следующее занятие
    Вернуться к учебному плану
    ^