Главная-Windows 8-Usb модем для чего он предназначен. Для чего нужен модем. История появления устройства

Usb модем для чего он предназначен. Для чего нужен модем. История появления устройства

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Очень часто в компьютерной литературе мы сталкиваемся с таким понятием, как модем.

В мире существует огромное количество персональных компьютеров. Логично подумать и о быстром и удобном способе соединения между ними. Такой способ стал возможен благодаря модему. Он позволяет передавать информацию от одного компьютера к другому в закодированном виде через телефонную линию. Компьютеры обмениваются сигналами определённой частоты и громкости. Что же возможно благодаря модему?

Можно связаться с другим пользователем модема, и обменяться с ним файлами, в независимости от его местоположения. Или сыграть с ним в компьютерную игру, поддерживающую модем. Если ваш модем - факс-модем, то можно обмениваться факсимильными сообщениями. Вы можете пользоваться услугами BBS - Bulletin

Board System (Англ. Электронная доска объявлений), получить и принимать файла, пообщаться с другими пользователями, и сыграть в on-line игры, т.е. в игры по модему в режиме реального времени. Вы можете подключиться к глобальным сетям.

Например FidoNet, или Internet/Relcom. Подключившись к ним вы сможете стать участником множества телеконференций, что дает возможность обмениваться информацией с людьми вашего круга интересов. Если вы бизнесмен, то с помощью модема вы всегда будете в курсе последних событий и новостей.

Как работает модем

Немного общих сведений - Так когда же придумали первую модемную плату?

В 80-х годах американская фирма Hayes наконец-то выпустила первый модем для компьютера IBM PC. Конечно же телефонные линии разрабатывались для передачи на расстояние только звуков человеческого голоса. Вообще говоря, естественные звуки характеризуются переменной высотой тона и непрерывно изменяющейся интенсивностью. Для передачи по телефонной они преобразовываются в электрический сигнал с непрерывно и соответственно изменяющейся частотой и силой тока. Такой сигнал называется аналоговым. Компьютер же в отличие от модема понимает только цифрой сигнал, т.е. ток только двух уровней. Каждый из них обозначает одно из двух понятных компьютеру значений логические «0» и «1». Чтобы передать цифровой сигнал по телефонной линии, ему нужно придать приемлемый для неё аналоговый вид. Именно этой работой занимается модем. Так же он выполняет обратную процедуру, т.е. переводит аналоговый сигнал в понятный компьютеру цифровой. Слово модем» происходит от сокращения двух терминов:

МОдулятор/ДЕМодулятор. Модем организует мостик между выдаваемым компьютером цифровым сигналом и аналоговым сигналом, который, как было сказано выше понимает телефонная линия. При передаче данных из компьютера в модем, первый выдает последовательность нулей и единиц, а последний преобразовывает их в аналоговый сигнал. Затем данные отсылаются в телефонную линию, и их принимает модем, стоящий на другом конце провода. Когда модем принимает данные, то он отфильтровывает полезную информацию от шумов в линии. Для этого существуют специальные протоколы коррекции ошибок. Самый продвинутый из них - MNP10. Кроме этого существуют MNP1, MNP2, MNP3, MNP4, MNP5, MNP7. В настоящее время более всего распространен MNP5, т. к. MNP7 и MNP10 устанавливаются на специальных модемах, которые работают по выделенным линиям. Например в глобальной сети Internet. После того, как модем отделил полезную информацию от шумов в линии он отбирает перекачиваемые данные от служебной информации. И уже прошедший такую многоступенчатую обработку перекачиваемый файл записывается на жесткий диск компьютера. Так происходит обмен данными при соединении на протоколе Zmodem, Sealink, Ymodem и многих других однонаправленных протоколах. Конечно, оба компьютер может одновременно принимать и отсылать данные. Потому что они используют определённые соглашения о частотах, различных для входных и выходных сигналов. Для этого существуют специальные двунаправленные протоколы. Например, Bimodem, Puma, Janus, Zedzap.

MNP - протоколы MNP (Microsoft Network Protocols) - серия наиболее распространенных аппаратных протоколов, впервые реализованная на модемах фирмы Microsoft. Эти протоколы обеспечивают автоматическую коррекцию ошибок и компрессию передаваемых данных. Сейчас известны 10 протоколов: 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 протоколов

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 протокол MNP6 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. 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. Внутренние и внешние модемы Модемы бывают внутренние и внешние (Существуют так же специальные типы модемов в виде PC - карт (PCMCIA), но они предназначены для компьютеров типа ноутбуков, и по этому они здесь не рассматриваются.). Внутренние модемы выполнены в виде платы расширения, вставляемый в специальный слот расширения на материнской плате компьютера. Внешний модем, в отличие от внутреннего, выполнен в виде отдельного устройства, т.е. в отдельном корпусе и со своим блоком питания, когда внутренний модем получает электричество от блока питания компьютера. Так какие же достоинства и недостатки у внешних и внутренних модемов? Внутренний модем Достоинства. Все внутренние модели без исключения (в отличие от внешних) имеют встроенное FIFO. (First Input First Output - первым пришел, первым принят). FIFO это микросхема, обеспечивающая буферизацию данных. Обычный модем при прохождении байта данных через порт каждый раз запрашивает прерывания у компьютера. Компьютер по специальным IRQ (Interrupt Request) линиям прерывает на некоторое время работу модема, а потом опять возобновляет её. Это замедляет работу компьютера в целом. FIFO же позволяет использовать прерывания в несколько раз реже. Это имеет большое значение при работе в многозадачных средах. Таких как Windows95, OS/2, Windows NT, UNIX и других. При использовании внутреннего модема уменьшается количество проводов, натянутых в самых неожиданных местах. Так же внутренний модем не занимает драгоценное место на рабочем столе. Внутренние модемы являются последовательным портом компьютера и не занимают существующих портов компьютера. Внутренние модели модемов всегда дешевле внешних. Недостатки. Занимают слот расширения на материнской плате компьютера. Это очень неудобно на мультимедийных машинах, на которых установлено большое количество дополнительных плат, а также на компьютерах, которые работают серверами в сетях. Нет индикаторных лампочек, которые при имении определённого навыка позволяют следить за процессами, происходящими в модеме.

Если модем завис, то восстановить работоспособность можно восстановить только клавишей перезагрузки компьютера «RESET». Внешние модемы Достоинства. Они не занимают слот расширения, и при необходимости их можно легко отключить и перенести на другой компьютер. На передней панели есть индикаторы, которые помогают понять, какую операцию сейчас производит модем. При зависании модема не нужно перезагружать компьютер, достаточно выключить и включить питание компьютера.

Недостатки. Необходима мультикарта со встроенным

FIFO. Без FIFO модем, конечно, будет работать, но при этом будет падать скорость передачи данных. Внешний модем занимает драгоценное место на рабочем столе, и ему требуются дополнительные провода для подключения. Это тоже создает некоторое неудобство. Он занимает последовательный порт компьютера. Внешний модем всегда дороже аналогичного внутреннего, т. к. включает корпус с индикаторными лампочками и блок питания.

Роль индикаторных лампочек

1. MR (Modem Ready) Показывает, что модем включен и готов к работе.

2. TR (Terminal Ready) Этот индикатор горит, когда модем обнаруживает DTR (Data Terminal Ready), передаваемый коммуникационной программой.

3. HS (High Speed) А этот индикатор загорается, когда модем работает с максимально возможной для него скоростью

4. CD (Carrier Detect) Горит, когда модем обнаруживает несущую. Он должен гореть во время соединения модемов и на протяжении всего сеанса связи, пока один из модемов не «положит трубку»

5. AA (Auto Answer) Показывает, что модем включен в режим автоответа, т.е. будет сам отвечать на все входящие звонки. Если модем обнаруживает Ring (Англ. звонок), то этот индикатор мерцает.

6. OH (Off Hook) Этот индикатор эквивалентен снятой трубке телефона. Он горит, когда модем занимает линию.

7. RD (Receive Data) Мерцает при приеме компьютером данных.

8. SD (Send Data) Этот индикатор мигает, когда компьютер посылает данные. Марки модемов На сегодняшний день фактическим стандартом является модем со скоростью соединения 14400 и протоколами передачи данных V32 и V32bis (и улучшенные например, HST и V32terbo).

Ориентироваться сегодня стоит на этот стандарт. Но и он, как и всё в компьютерном мире неустойчиво, и постепенно отмирает. Конечно, лучше всего брать модем со скоростью соединения 28800 и протоколами передачи данных V34 (и его подмножества V. Fast и V. Everything). Также есть улучшенная разновидность протокола V34+. Он позволяет вести прием / передачу на скоростях до 33600. Модемы некоторых фирм имеют специализированные протоколы для особых условий эксплуатации. Обычно на сильно зашумленных линиях. На них эти протоколы ведут себя безупречно. Но какой тогда разговор об нормальных «чистых» линиях? Такими протоколами являются HST, разработанный фирмой USRobotics®. Так же существуют два протокола разработанные Zyxel®. Это Zyx и ZyCell. Zyx это протокол с возможностью связи с аналогичными моделями на скоростях 16800 и 19200. А ZyCell - специальный протокол для спутниковой и сотовой связи. Единственным недостатком таких протоколов является то, что они связываются на фирменных протоколах только с аналогичными моделями.). Теперь можно рассмотреть некоторые марки модемов. GVC Эта фирма известна прежде всего тем, что производит недорогие, но достаточно надежные модели. Например модель GVC 14440 F1114HV - хорошо зарекомендовавшая в наших условиях модель. Она практически безошибочно ловит сигнал BUSY. Это факс - модем, и он имеет факс класса II. Так же в нем реализована подстройка уровня сигнала к качеству линии. Одним из его преимуществ является бесшумное герконовое реле. ZyXEL Пару лет назад это была одна из самыхпопулярных и престижных моделей, но на сегодняшний день фирма сильно сдала свои позиции, в основном на фоне достижений USRobotics. Все разновидности модемов фирмы ZyXEL разбиты на серии. Серия 1496 - кроме стандартных протоколов V32 и V32bis, имеют собственные протоколы: Zyx и ZyCell. В этих моделях имеется голосовой режим (VOICE) для того, что бы посылать и принимать голосовые сообщения. Так же имеется режим определения номера (АОН Автоматический определитель номера). Модели серии 1496 обладают адаптивным факсом, это означает, что модем позволяет автоматически идентифицировать абонента и переключаться соответственно на факс, модем или голос. Так же модемы ZyXEL могут работать на выделенных четырехпроводных линиях, развивая при этом скорость передачи до 115200 бод. USRobotics® Эта фирма выпускает несколько серий модемов: USR Sportster, USR Courier, USR WorldPort и другие. Модели WorldPort предназначены для портативных компьютеров. Из-за этого они не получили широкого распространения. Высокопроизводительная серия Courier по некоторым изложенным ниже причинам не получила в нашей стране большого распространения. Остается только серия Sportster. Модемы этой серии охватывают всю гамму скоростей от 14400 до 33600. Они бывают как внутренними, так и внешними и имеют множество модификаций, различающихся как программно, так и аппаратно. Довольно удобно, что модемы серии Sportster имеют возможность программно-аппаратного апгрейда до более дорогой и намного более функциональной серии Courier. После апгрейда обычный USR Sportster превращается в Courier. При этом он приобретает такое важное преимущество как встроенный протокол HST (High Speed Technology). В 1991 году четыре канадских программиста задумались: а почему это Sportster так похож на старый Courier? Когда же они разобрали несколько модемов, то поняли что Sportster и Courier отличаются только прошивкой, которая автодетектирует тип модема по хитрым перемычкам и NVRAM (Non Violatible Random Access Memory - энергонезависимая память модема) и для серии Sportster просто отключает HST и все остальные возможности Courier.

Заключение

На наших глазах происходит самый настоящий коммуникационный взрыв, вполне сравнимый по масштабам и последствиям с тем, что был вызван появлением первых персональных компьютеров. Простое и эффективное устройство - модем, объединяющее потенциал двух величайших изобретений человечества, телефона и персонального компьютера, даёт всем желающим доступ к невероятным объемам информации и наделяет скромный персональный компьютер поистине фантастическими возможностями. Всеобщая компьютерная грамотность, о которой мы мечтали ещё совсем недавно, теперь более или менее свершившийся факт. Нет никакого сомнения в том, что телекоммуникационная грамотность нужна сейчас ничуть не меньше: без неё просто немыслимо поспеть за цивилизованным миром ни в бизнесе, ни в науке, ни в образовании, ни во многих других областях. Уже сейчас отсутствие модема сравнимо с отсутствием принтера - и то и другое в значительной мере лишает компьютер смысла. И не за горами то время, когда от одинокого компьютера будет не больше пользы, чем сейчас от микрокалькулятора.

Использованная литература

модем индикаторный разработка

1. Берлинер Э.М. и др. Microsoft Windows 95. Microsoft Plus! Русская версия. Изд. ABF, Москва, 1996

2. Зельднер Г.А. и др. Компьютер на связи! Факс-модем, модем, глобальные сети, Е-Мail, BBS. Изд. ABF, Москва, 1996

3. Кирсанов Д. Факс-модем: от покупки и подключения до выхода в Интернет. Изд. «Символ-Плюс», С. - Петербург, 1995

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

    Внутренние и внешние модемы: отличительные характеристики. Устройство модема, способы модуляции, используемые в модемной связи. Осуществление передачи данных посредством модема. Интерфейс модема, первоначальная настройка и стpуктуpа команды набоpа номеpа.

    дипломная работа , добавлен 19.03.2010

    Внешний и внутренние модемы, общие принципы работы, характеристика и анализ существующих моделей. Экономический расчет материальных затрат для создания модема, на амортизацию и эксплуатацию. Охрана труда и организация рабочего места за компьютером.

    дипломная работа , добавлен 09.07.2010

    Понятие, классификация модемов. Преимущества и недостатки внешних и внутренних модемов и их установка. Карта расширения. Использование мобильного телефона в качестве модема. Услуги, предоставляемые сетью Интернет. Голосовые и сервисные функции модемов.

    реферат , добавлен 27.10.2008

    Сущность модема, его назначение, принцип действия, архитектура, а также внешний вид и схемы устройства его основных современных видов. Понятие скремблирования и дескремблирования, их достоинства и недостатки. Характеристика технологии эхо-компенсации.

    реферат , добавлен 05.04.2010

    Графический интерфейс программного продукта WireShark. Правила разработки программно подключаемых модулей WireShark. Программное обеспечение, реализующее визуализацию сообщений модема Sierra MC7710. Тестирование разработанной программы isfreader.

    курсовая работа , добавлен 29.05.2013

    Оборудование, необходимое для подключения к сети Интернет по ADSL. Порядок подключения оборудования: подключение сплиттера к телефонной розетке, модема и телефонных аппаратов к сплиттеру, модема к компьютеру. Расчет затрат на настройку локальной сети.

    контрольная работа , добавлен 07.12.2013

    Создание действующей модели лабораторного комбинированного стенда с использованием интеллектуального реле "Zelio" и GSM модема. Описание основных блоков программы и коммуникационных возможностей. Разработка регламента технического обслуживания стенда.

    дипломная работа , добавлен 07.09.2013

    Система сбора данных. Скорость передачи данных. Ячеистая структура сети ZigBee. Основные технические характеристики для ZigBee-модемов компании Telegesis. Изменение состояния цифровых выводов модема. Удаленные маршрутизаторы и конечные устройства.

    дипломная работа , добавлен 05.06.2011

    Обоснование необходимости организации VPN-сети главного управления МЧС РФ по Астраханской области. Выбор коммутатора, SHDSL-модема, голосового шлюза. Настройка оборудования для работы. Расчёт годового экономического эффекта за счет внедрения VPN-сети.

    курсовая работа , добавлен 22.08.2013

    Работа с сигналами речевого диапазона. Применение кодеков и кофидеков. Устранение искажений от взаимодействия частоты дискретизации. Блок-схема внешнего модема. Контакты и разъемы. Четырехпроводная дуплексная передача. Цифровой сигнальный процессор.

Модем - это устройство, которое позволяет обменеваться данными по телефонной линии.

Модем - это устройство, которое позволяет обменеваться данными по телефонной линии.

Если компьютеры расположенны слишком далеко и их нельзя соеденить стандартным сетевым кабелем, связь между ними осуществляется с помощью модема. В сетевой среде модемы служат для соеденения отдельных сетей между собой или между ЛВС и остальным миром. Осуществлять связь напрямую через телефонную линию компьютеры не могут, так как обмениваются данными с помощью цифровых электронных импульсов, а по телефонной линии можно передавать только аналоговые сигналы (звуки).

Цифровой сигнал может принимать лишь два значения - 0 или 1. Аналоговый сигнал- это плавная кривая, которая может иметь бесконечное множество значений. Модем на передающей стороне преобразует цифровые сигналы в аналоговые и передаёт их по телефонной линии. Модем на принимающей стороне преобразует приходящие аналоговые сигналы в цифровые для компьютера - получателя. Другими словами передающий модем модулирует цифровой сигнал в аналоговый, а принимающий модем демодулирует аналоговыйсигнал в цифровой.

Аппаратное обеспечение модемов

Модемы имеют два стандартных физических интерфейса:

    Последовательный интерфейс передачи данных (RS-232)

    Интерфейс с телефонной линией RG-11(четырёхконтактный телефонный разъём)

Существуют внутренние и внешние модемы. Внутренние модемы устанавливаются в слоты расширения на материнской плате подобно другим платам.

Внешний модем представляет собой коробочку, подключаемую к компьютеру с помощью последовательного (RS-232) кабеля. Этот кабель соеденяет последовательный порт компьютера с тем разъёмом модема, который предназначен для связи с компьютером. Для подключения модема к телефонной линии используется кабель с разъёмом RG-11.

Стандарты модемов

Промышленные стандарты существуют практически для каждой области сетевых технологий и модемы не являются исключением. Стандарты обеспечивают взаимодействие модемов от разных производителей. Спецификации, известные как V-серии, включают номер стандарта. Иногда включается так же слово "bis". Оно указывает, что данный стандарт- пересмооьренная версия более раннего стандарта. Если в названии присутствует слово "terbo" это означает, что второй-"bis" стандарт так же был модифицирован.

Производительность модема

Изначально скорость модемов измерялась в битах в секунду или в единицах, называемых "бод".Многии путали их, считая что они обозначают одно и то же. На самом деле бод относится к частоте осцилляций звуковой волны, переносящих биты данных по телефонной линии. В начале 1980-х годов скорость в бодов равнялась скорости передачи модемов. Затем инженеры разработали методы сжатия и кодирования информации. В результате каждая модуляция звука могла переносить больше одного бита информации, следовательно скороость передачи в битах в секунду может быть больше, чем скорость в бодах, поэтому необходимо сначало обратить внимание на скорость в битах в секунду, а затем в бодах. Например модем на скорости 28800бод в действительности может передавать данные со скоростью 115200 бит/c. Cовременные модемы имеют такие индустриальные стандарты сжатия данных как V.42bis/MNP5, и имеют скорость передачи данных 57600 бит/c, а некоторые-76800 бит/c.

Типы модемов

Существуют разные типы модемов, так как существуют разные среды передачи, для которых требуется разные методы передачи. Эти типы можно грубо разделить, взяв за основу критерий синхронизации связи. Связь бывает асинхронная и синхронная. Тип модема будет зависить от среды и от назначения сети.

Асинхронная связь

Асинхронная связь- самая распространённая форма передачи данных. Причина такой популярности заключается в использовании этим методом стандартных телефонных линий. При асинхронной передаче данные передаются последовательным потоком. Каждый символ- буква, число или знак раскладывается в последовательность битов. Каждая такая последовательность отделяется от другой стартовым и стоповым битом. Передающее и принимающее устройства должны согласовывать последовательность стартовых и стоповых битов. Связь этого типа не синхронизируется, передающий компьютер передаёт, а принимающий получает без координации взаимодействия устройств. Затем принимающий компьютер проверяет полученные данные на наличие ошибок и принимает следующий блок информации. 25% трафика уходит на передачу согласующей информации.

Контроль ошибок

Вероятность ошибок никогда не исключена, поэтому в асинхронной передаче используется специальный бит-бит чётности Схема проверки и коррекции ошибок, которая его применяет называется контролем чётности. При контроле чётности количество посланных и принятых единичных битов должно совпадать.

Стандарт модемов V.32 не предусматривал контроль ошибок. Чтобы решить эту проблему, компания Microcom создала собственный стандарт асинхронного контроля ошибок данных, который был назван Microcom Network Protocol (MNP). Этот метод оказался настолько удачным, что и другие компании заимствовали не только начальную версию его, но и другие версии, называемые классами. В настоящее время используется MNP классов 2,3, и 4.

В 1989 г. комитет CCITT опубликовал схему асинхронного контроля ошибок, названную V.42. Этот стандарт аппаратной коррекции ошибок включает в себя два протокола. Основная схема контроля ошибок- это Link Acces Procedure for Modem (LAPM), однако V.42 так же использует MNP4. Протокол LAPM используется для соеденения модемов по стандарту V.42, однако если один из модемов поддерживает только стандарт MNP4, будет использоватся MNP4.

Увеличение скорости передачи

Алгоритм коррекции/сжатия

При передаче информации с использованием протокола коррекции (MNP4, v.42) происходит обрезание 10 бит, полученных из компьютера, до 8-ми информационных (удаляются стартовый и стоповый биты) (10 бит = старт_бит + 8 информационных + стоп_бит - см. Асинхронный протокол RS232). И наоборот, при получении из линии 8-ми информационных бит модем их преобразует в 10 и передает в компьютер. Таким образом по линии идет информации меньше, чем модем получил из компьютера. Но это еще не все. При использовании протокола сжатия (MNP5, v.42bis) происходит еще и уменьшение объема полезной информации, так что от тех 10-ти бит, что модем получил от компьютера, в линию (и на удаленный модем) попадет от них только часть...

На производительность канала связи оказывают влияние два фактора:
Cкорость канала- характиризует, насколько быстро биты кодируются и передаються по каналу связи
Пропускная способность- характиризуют долю полезной информации, передаваемой по каналу
Скорость передачи и пропускная способность не одно и то же. За счёт сжатия данных можно увеличить пропускную способность- сжатие уменьшает время, необходимое для передачи данных (за счёт удаления избыточных элементов и пустых участков). Один из распространёных протоколов сжатия данных является MNP5- время передачи может быть сокращенно наполовину

При использовании стандарта V.42bis можно добиться наибольшей производительности, так как он описывает аппаратную реализацию непрерывного сжатия информации. Пропускная способность на скорости 9600бит/с может достигать 38400бит/c.В настоящее используются такие высокоскоростные протоколы, как х2 и V.90.

Комбинирование стандартов

Для увеличения производительности используют комбинацию протоколов передачи данных и коррекции ошибок. Например при асинхронной передаче хорошие результаты даюёт комбинация:
V.32bis- передача
V.42-коррекция ошибок
V.42bis-cжатие

Cинхронная связь

Синхронная связь основанна на схеме синхронизации, согласованной между двумя устройствами. Её цель- выделить биты из группы при передаче их блоками. Эти блоки называются кадрами. Для установления синхронизации и проверки правильности её работы используются специальные символы. Поскольку биты передаются в синхронном режиме, стартовые и стоповые биты не нужны. Передача завершается в конце одного кадра и начинаются в начале другого. Этот метод более эффективен, чем асинхронная передача. В случае ошибки синхронная схема распознования и коррекции ошибок повторяет передачу кадра.

Синхронные протоколы выполняют следующие действия, не предусмотренные асинхронными протоколами:

Разбивают данные на блоки
Добавляют управляющую информацию
Проверяет данные на наличие ошибок

Основные протоколы синхронной передачи:

SDLC-протокол синхронного управления каналом
HDLC-протокол высококровнего управления каналом
BISYNC-протокол двоичной синхронизированной связи

Синхронная связь используется, в основном, на выделенных цифровых линиях, и в домашних условиях, как правило, не применяется.

Слово «модем» слышал каждый человек, но что оно означает? Это название устройства происходит от сокращения «модулятор-демодулятор». Компьютеры воспринимают только цифровые сигналы, а изначально принимались от телефонных линий в виде аналоговых. На модемах имеются 2 интерфейса с понятным назначением. Первый имеет цифровой выход и подключается напрямую к системному блоку или внутрь него. Второй обладает розеткой для подключения стандартного телефонного кабеля со штекером.

Сам модем включает в себя процессоры, отвечающие за приём и обработку сигнала. Собственно, они отвечают за преобразования сигнала в нужный и также есть оперативная и постоянная память.

Немного истории

Модемы начали применяться в системах ПВО в Соединённых Штатах 50-х годов. Они представляли соединение различным базам, воздушным силам, радарам и центру командования. Это являлось более надёжной шифрованной связью, чем телефоны. Ведь модуляции–демодуляции сигналов мог провести далеко не каждый. Первым же модемом для ПК принято считать Micromodem II. Он был выпущен для Apple и обладал скоростью в 110/300 б/сек. Сейчас такая скорость считается черепашьей, но во времена рождения передачи информации на большое расстояние она считалась вполне хорошей.

Типы модемов

Внутренние модемы. Вставляются в системный блок компьютера в основном в разъём PCI. Были и другие, этот является самым ходовым. Преимущества в том, что его не было видно и слышно, он отличался своей незаметностью.

Внешние модемы. Обычно имели собственный блок питания, поэтому системный блок компьютера оставался при своём энергопотреблении. Подключались к стареньким COM-портам, USB или достаточно новому Ethernet. Некоторые модемы запитывались через USB-порт, благо напряжение требовалось небольшое. Все они обладали внешними светодиодами, по которым можно было судить о состоянии подключения.

Встроенные модемы. Могли быть встроенными в материнскую плату, но чаще использовались на ноутбуках. Таких устройств использовалось весьма мало.

Внутреннее устройство

Порты ввода или вывода. Решения технических схем предназначены для уверенного приёма сигнала из телефонной сети и передаче его в компьютер в дешифрованном виде. Работает также и в обратную сторону.

Сигнальный процессор. Шифрует свою передачу данных и дешифрует на основе протокола передачи.

Контроллер. Управляет прёмом-отдачей и шифрованием данных. Как видно из названия, он контролирует работу принадлежащих ему систем.

Встроенная память. RAM. Знакомая всем оперативная память, где происходит сжатие файлов и управление правильными алгоритмами работы. ROM — Не зависящая от питания память, известная как «прошивка».

Это программа, имеющая все необходимые алгоритмы работы, и осуществляющая обмен данными с компьютером.

Принципы работы

  • Аппаратный. Любые операции, связанные с приёмом, дешифровкой или отправкой сигнала по назначению происходили внутри модема, используя только его вычислительные ресурсы.
  • Программный. Всевозможные операции по кодированию или раскодированию сигналов с других устройств проходили внутри компьютера, и зависели только от его вычислительных способностей и быстродействия. Модем же только преобразовывал сигнал в правильный, имея в своём активе микропрограмму.
  • Полупрограммный. Напоминало всё вышеперечисленное. Работой в основном занимался компьютер; модем подключался при исполнении протоколов высокого уровня и запуском специального драйвера.

Подключение и соединение

  • Телефонное. Наибольшее распространение получили в конец 90-х, 2000 годах. Тут есть 2 типа связи – ISDN. Для телефонных линий, использующих коммутацию соединений, – DSL.
  • Кабельное. Для передачи и и приёма данных используются специализированные кабеля.
  • Радио. Радио обмен данными ведётся только на специально выделенных и неиспользуемых другими радиочастотах.
  • Спутниковое. Используется при передаче на дальнее расстояние. Также ведётся использование радиочастот, но с передачей сигнала через искусственные спутники планеты.
  • Беспроводное. Используют те же частоты и протоколы, что и сотовая связь. Можно назвать известные всем GPRS, 3G, Edge и Wi-Fi. Всем известные сотовые компании продают 3G-модемы, которые могут иметь вид небольшой флешки и вставляться в свободный порт USB. Несмотря на небольшие размеры, они достаточно хорошо принимают и передают кодированные сигналы. Но только там, где имеется уверенное соединение с сотовой вышкой.

К четвертому поколению сетей мобильной связи относятся стандарты беспроводной передачи данных со скоростью свыше 100 Мбит/с . На данный момент официально признанными являются 2 технологии: LTE-A и WiMAX 2, признанные в конце 2012 года Международным союзом электросвязи в Женеве. В настоящее время операторы «большой тройки»: Мегафон, Билайн и МТС предоставляют услуги высокоскоростного 4G интернета для мобильных устройств, а также предлагают свои 4G модемы. Из рекламных буклетов на неподготовленного пользователя часто обрушивается вал различной, и зачастую противоречивой информации о преимуществах новой технологии. В основном используется LTE. Целью этой статьи является объяснение для читателя принципов работы сетей 4G в России и специфики их работы.

История появления

Прежде чем переходить к описанию стандартов 4G, стоит вкратце рассмотреть историю предыдущего поколения беспроводных сетей, а также их параметры, т. к. корни появления сетей 4G находятся именно там.

Расцвет 3G / UMTS. Предпосылки возникновения 4G

Следует понимать, что аббревиатура 3G (на самом деле 3GSM) – это не более, чем набор требований к системе сотовой связи. Эти требования были сформулированы Международным союзом электросвязи (МСЭ). Некоторые из них перечислены ниже:

  • Качество речи, не уступающее проводной связи.
  • Защита передаваемой информации на уровне ISDN.
  • Сочетания коммутации каналов и пакетов данных.
  • «Мягкий» hand-over.
  • Открытость сетевой архитектуры.
  • Скорость обмена данными не ниже 144 кбит/с для высокомобильных абонентов, передвигающихся со скоростью до 120 км/ч, и не ниже 2048 кбит/с для стационарных устройств.

Как видно из списка, скорость передачи данных являлась важным, но далеко не единственным параметром. Тем не менее появлению сетей 3G способствовал рост объемов мобильного трафика и потребностей населения. Широкое использование USB модемов тому пример. На данный момент в тех местах, где отсутствует проводной доступ в интернет, UMTS модем является единственным вариантом, обеспечивающим приемлемую скорость обмена данными.

Использование протокола HSDPA на первом этапе позволило достичь скорости обмена 3,6 Мбит/с от станции к абоненту. На втором этапе был внедрен протокол HSUPA, обеспечивающий передачу данных от абонента к станции со скоростью до 5,76 Мбит/с . Третьим этапом стало появление технологии HSPA, базирующейся на HSDPA и HSUPA. Здесь скорость передачи от сотовой станции к абоненту может достигать при скачивании 14,4 Мбит/с и 5,76 Мбит/с на отдачу. Оператор «Скай Линк» был первопроходцем в размещении 3G в России. Через 5 лет от Россвязи получили разрешение и 3 крупнейших оператора России: Мегафон, МТС и Билайн.

На практике же, при приобретении модем с интернет-пакетом от МТС или Билайн, реальная скорость составляет 1-10 Мбит/с . Аналогичным образом обстоят дела и у Мегафон. Цифры 7.2, 14.4 в обозначениях модема – это максимальные скорости обмена данными между модемом/телефоном и сотовой вышкой. Конечные величины скоростей ограничены пропускной способностью существующих каналов связи между шлюзом оператора и интернетом.

Стоит также отметить и усовершенствованную технологию HSPA+. В ней используются сложные типы модуляций сигналов: 64 QAM и 16 QAM. Это позволило обеспечить скорость скачивания 43,2 Мбит/с . Первым оператором, предоставляющим свои модемы с поддержкой HSPA+, стал Мегафон в 2010 году. Через два года после этого аналогичную сеть запустила и компания МТС. Билайн присоединился позднее: в 2013 году.

Переход к 4G

В 2008 году МСЭ были сформулированы требования для стандарта беспроводной связи 4G. Среди них были новые требования к скорости передачи данных. Теперь для высокоподвижных абонентов должна была предоставляться скорость не менее 100 Мбит/с , а для неподвижных – 1 Гбит/с . Новые сети также должны были быть максимально объединены с IP сетями.
В 2012 МСЭ окончательно утвердил требования к сетям 4G. Основные из них перечислены ниже:

  • Использование IP протоколов для коммутации пакетов.
  • Динамическое разделение ресурсов для обеспечения большого числа подключений к одной соте. В данном случае – порядка 200 абонентов.
  • Максимальная скорость обмена данными от 100 до 1000 Мбит/с .
  • Поддержка большого количества услуг: видеоконференция, видеовызовы и т. п.

Такие требования были продиктованы резким увеличением объемов мобильного трафика начиная с 2005 года. Рост количества изображений и видео в сети, скачиваемых пользователями через коммуникаторы и планшеты привел к необходимости увеличения пропускной способности существующих сетей.

Например, в 2012 году количество смартфонов составляло уже 1 млрд. Кроме того, появление нового сегмента носимых устройств: умные часы, очки и датчики также увеличило объем передаваемой информации. Рост трафика с 2012 по 2013 год увеличился вдвое. Теоретически с помощью HSPA+ можно достигнуть скорости передачи 337 Мбит/с (используя HSDPA). Это указано в 11 выпуске стандартов 3GPP. На роль кандидата в сети 4G претендовала и HSPA+. Однако были и другие кандидаты: WiMAX, UMB и LTE.

Появление LTE

Технология Long-TermEvolution или LTE разрабатывалась 3GPP и на четвертое поколение первоначально не претендовала. Она должна была заменить собой существующие UMTS и CDMA сети и обеспечивать повышенную скорость обмена и новое ядро сети. Первоначальная верхняя граница нисходящей скорости составляла 326 Мбит/с, а восходящей – 172 Мбит/с. Важным улучшением стало и уменьшение времени отклика до 5 мс (так называемого ping) путем упрощения архитектуры IP сетей и переход к единой инфраструктуре.

Стоит отметить, что изначально коммутация пакетов поддерживалась только внутри all-IP сети. Поскольку в существующих GSM, UMTS сетях голосовые вызовы обеспечиваются коммутацией каналов, переход операторов на LTE требовал реструктурирования сетей. В настоящее время в России используется метод Circuit-switchedfallback . В этом случае LTE обеспечивает только передачу данных, а для совершения голосового вызова телефон переключается в обратно в режим GSM.

LTE для конечных пользователей. 4G модемы

В настоящее время LTE развернуто более, чем в 70 российских городов. Для голосовых вызовов используется режим CSFB: когда происходит вызов, смартфон переключается в GSM или UMTS режим, после чего производится обратный переход в LTE. Это означает, что преимущества высоких скоростей оценят именно пользователи мобильного интернета, хотя телефоны с поддержкой LTE уже давно поступили в продажу. В данном разделе описываются именно 4G модемы, предоставляемые тремя основными операторами: Мегафон, МТС, Билайн и специфика их услуг.

Параметры модемов

Для работы требуется специальная USIM карта, которая приобретается при подключении. В основном используется многодиапазонный LTE модем Huaiwei E3272 S, заблокированный на использование только одного оператора. Впрочем, в интернете достаточно информации по разблокировке, что не составит проблемы при смене оператора.




Модем (акроним, составленный из слов мод улятор- дем одулятор) — устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

Типы модемов:

По исполнению:

Внешние — подключаются к COM или USB порту, обычно имеют внешний блок питания (существуют USB-модемы, питающиеся от USB и LPT-модемы).

Внутренние — устанавливаются внутрь компьютера в слот ISA, PCI, PCMCIA, AMR, CNR

Встроенные — являются внутренней частью устройства, например ноутбука или док-станции.

По принципу работы:

Аппаратные — все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена, производятся встроенным в модем вычислителем (например с использованием DSP, контроллера). Так же в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.

Винмодемы — аппаратные модемы, лишённые ПЗУ с микропрограммой. Микропрограмма такого модема хранится в памяти компьютера, к которому подключён модем. Работоспособен только при наличии драйверов, которые обычно писались исключительно под операционные системы семейства MS Windows.

Полупрограммные (Controller based soft-modem) — модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.

Программные (Host based soft-modem) — все операции по кодированию сигнала, проверке на ошибки и управление протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. При этом в модеме находится аналоговая схема и преобразователи: АЦП, ЦАП, контроллер интерфейса (например USB).

По типу:

Аналоговые — наиболее распространённый тип модемов для обычных коммутируемых телефонных линий

ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий

DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов кодированием сигналов. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.

Кабельные — используются для обмена данными по специализированным кабелям — к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.

Основная статья: Беспроводной модем

Спутниковые

PLC — используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.

Наиболее распространены в настоящее время:

Внутренний программный модем

Встроенные в ноутбуки модемы.

Внешний аппаратный модем

Основные элементы модема

Порты ввода-вывода — схемы, предназначенные для обмена данными между телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером — с другой. Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется трансформатор.

Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) Обычно модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с используемым протоколом передачи данных. Может также выполнять другие функции.

Контроллер управляет обменом с компьютером.

Микросхемы памяти: ROM — энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом — прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего служит специальная процедура описанная в руководстве пользователя. Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш-память (EEPROM). Флэш-память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.

NVRAM — энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема. Пользователь может изменять установки, например используя набор AT-команд.

RAM — оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.

Модемы с дополнительными возможностями

Факс-модем — позволяет компьютеру, к которому он присоединён, передавать и принимать факсимильные изображения на другой факс-модем или обычную факс-машину.

Это позволяет осуществить:

Использование такого модема в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.

История

Компания AT&T Dataphone Modems в Соединённых Штатах была частью SAGE (ПВО системы) в 50-х годах. Она cоединяла терминалы на различных воздушных базах, радарах и контрольных центрах с командными центрами SAGE, разбросанными по США и Канаде. SAGE использовала выделенные линии связи, но устройства на каждом из концов этих линий были такими же по принципу как современные модемы.

Первым модемом для персональных компьютеров стало устройство компании Hayes Microcomputer Products, которая в 1979 году выпустила Micromodem II для персонального компьютера Apple II. Модем стоил 380 долл. и работал со скоростью 110/300 б/сек.

В 1981 году фирма Hayes выпустила модем Smartmodem 300 б/сек, система команд которого стала стандартом де-факто.

Похожие публикации: