Материал: Все о модемах

Все о модемах

Министерство образования и науки РФ

(МИНОБРНАУКИ РОССИИ)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Кафедра журналистики

КОНТРОЛЬНОАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Информационные технологии»

Тема: «Все о модемах»

Выполнил Голубова Т.В.

Проверил Зотова С.В.

Тула 2013

Содержание

Введение

. Основы телекоммуникаций

.1 Понятие модем. Историческая справка

.2 Устройство современных модемов

. Интеллектуальные возможности модемов

.1 Виды модемов

.2 Компоненты модемов

. Область применения

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Несколько лет назад литературы о модемах не было совсем. Сегодня ситуация изменилась в корне - имеется достаточное ее количество, в основном для пользователей. Сейчас очень много литературы широкого потребления, освещающей общий круг вопросов и предназначенной для введения читателей в ту или иную предметную область. Однако, по мнению авторов этих изданий, обычные пользователи не составляют подавляющего большинства пользователей модемов, большая часть специалистов ИТ пользуется и изучает данные технологии.

В результате технического прогресса модемы появились в нашей жизни, выполняя функции от аппаратуры передачи данных по всевозможным каналам корпоративных сетей до необходимого условия подключения домашнего компьютера к сети Internet. Однако описания работы, устройства и основных функций присутствуют либо на чрезвычайно популярном уровне, либо на уровне программиста, которому как бы и не обязательно знать, что происходит внутри аппарата под названием модем.

Цель данной работы - определить составляющие модема, понимая под этим не столько модем для телефонных каналов коммутируемой сети, сколько модем, выполняющий требуемый набор своих функций и в зависимости от деталей реализации называемый сотовым модемом, пакетным радиомодемом, модемом ISDN, цифровым модемом, устройством DCU/CSU, и т.д.

Актуальность данной работы состоит в том, что перед пользователями и специалистами в области телекоммуникаций постоянно стоит проблема выбора той или иной модели модема. Эта работа поможет принять правильное решение, исходя из коммуникационных задач, стоящих перед Вами, и обеспечить их эффективное решение.

1. Основы телекоммуникаций

.1 Понятие модем. Историческая справка

Понятие «модем» (modem) происходит от сочетания «модулятор/демодулятор» и используется для обозначения широкого спектра устройств передачи цифровой информации при помощи аналоговых сигналов путем их модуляции - изменения во времени одной или нескольких характеристик аналогового сигнала: частоты, амплитуды и фазы. При этом модулируемый аналоговый сигнал называется несущим (carrier) и обычно представляет собой сигнал постоянной частоты и амплитуды (несущая частота). Модулятор в модеме осуществляет модуляцию несущего сигнала при передаче данных, то есть изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс при приёме данных из канала связи. Модем выполняет функцию оконечного оборудования линии связи.

Модемы широко применяются для связи компьютеров через телефонную сеть (телефонный модем), кабельную сеть (кабельный модем), радиоволны (радиорелейная связь). Ранее модемы применялись также в сотовых телефонах (пока не были вытеснены цифровыми способами передачи данных).

История модемов началась задолго до компьютерной эры, в 30-х годах, когда появилась аппаратура, позволявшая передавать человеческую речь на большие расстояния, официально названая «аппаратурой тонального телеграфирования» и лишь особо продвинутыми специалистами называемая «модем». Вообще говоря, человеческая речь передается по телефонным проводам в виде колебаний электрического напряжения. Для того чтобы качество было безупречным, надо передавать колебания с частотами от 50 до 10.000 Гц. Но обеспечить передачу такого широкого диапазона частот слишком дорого, поэтому ограничиваются диапазоном частот, обеспечивающим удовлетворительную разборчивость речи, - от 300 до 3.400Гц.

Сигнал на выходе телеграфного аппарата имеет колебания частот от 0 Гц (т. е. постоянного тока) до 200 Гц, такой диапазон частот не мог быть передан через телефонную аппаратуру, предназначенную для дальней связи, а создавать специальные линии для телеграфа было экономически невыгодно. Тогда было придумано устройство для подсоединения телеграфного аппарата к телефонному каналу.

На выходе телеграфного аппарата напряжение может принимать два фиксированных значения, наподобие двоичной логики в современных вычислительных машинах. Обычно одно из этих значений является положительным, другое - отрицательным. Создание устройства, которое для напряжения отрицательной полярности передавало в телефонный канал сигнал одной частоты, например 500 Гц, а для напряжения положительной полярности - сигнал другой частоты, например 1000 Гц, позволило вписать сигнал в частотный диапазон телефонного канала. На другом конце стояло устройство, определявшее частоту принимаемого сигнала и превращавшее сигналы различной частоты в сигналы разной полярности. Первый из процессов называется модуляцией, а второй, обратный ему - демодуляцией. Так как по телефонному каналу возможна одновременная связь в двух направлениях, то на каждом из концов канала ставились устройства, осуществлявшие как модуляцию, так и демодуляцию. От сокращения слов «модуляция» и «демодуляция» и было образовано слово «модем». Честь выпуска первого модема для ПК принадлежит компании Hayes Microcomputer Products, которая в 1979 г. разработала устройство под названием Micromodem II для популярных тогда персональных компьютеров Apple II. Модем стоил $380 и работал со скоростью 110/300 bps. До этого на рынке существовали только специализированные устройства, которые объединяли большие ЭВМ. Кстати, фирма Hayes выпустила в 1981 г. и первый модем Smartmodem 300 bps, система команд которого стала отраслевым стандартом и остается таковым по сей день (Hayesсовместимость). Первые модемы с «коммерческой» скоростью передачи 2400 bps были представлены несколькими компаниями в декабре 1981 г. на выставке Comdex по цене $800-900. А затем настало время U.S. Robotics. В 1985 г. эта компания начала выпуск своей знаменитой серии Courier, существенно снизив планку стоимости модемов 2400 bps. В начале следующего года появился первый модем Courier HST со скоростью передачи 9600 bps, а в 1988 г. модемы Courier Dual Standard, который поддерживал протоколы связи HST и V.32 ($1600), и Courier V.32 ($1500). Еще через два года был выпущен модем Courier V.32bis, в 1994 г. Sportster V.34 со скоростью передачи 28,8 Kbps ($349), а в 1995 г. Courier V.Everything 33,6 Kbps.

.2 Устройство современных модемов

Сведения о внутреннем устройстве и архитектуре современных модемов не настолько доступны, как, например, информация об устройстве персональных компьютеров. Одной из причин этого является отсутствие каких бы то ни было промышленных стандартов на конструкцию модемов. Другая причина состоит в том, что современные модемы, как правило, строятся на наборах специализированных микросхем, которые реализуют основные модемные функции. Число производителей наборов модемных микросхем значительно меньше числа производителей собственно модемов. Однако все же их недостаточно для того, чтобы можно было вести речь о какой-либо унификации модемных комплектующих. Основными производителями специализированных наборов являются фирмы Rockwell, Intel, AT&T, Sierra Semiconductor, National Semiconductor, Motorola, Exar и некоторые другие. Ряд известных компаний, таких как U.S. Robotics, Telebit, ZyXEL, самостоятельно занимается разработкой и производством модемных микросхем для своих нужд. Некоторые производители при построении модемов используют микросхемы общего назначения - цифровые процессоры и микроконтроллеры.

Каждый производитель должен создать конкурентоспособный продукт, удовлетворяющий множеству стандартных модемных протоколов, которые, в свою очередь, налагают определенные требования на количество и качество его функций. Эти требования приводят к тому, что в отличных по конструкции модемах одни и те же методы и протоколы реализованы различными способами. Один из вариантов исполнения модема можно представить в виде, изображенном на рис. 1.

Рис. 1 - Устройство современного модема

Модем состоит из адаптеров портов канального и DTE-DCE интерфейсов; универсального (PU), сигнального (DSP) и модемного процессоров; постоянного (ПЗУ, ROM), постоянного энергонезависимого перепрограммируемого (ППЗУ, ERPROM) оперативного (ОЗУ, RAM) запоминающих устройств и схемы индикаторов состояния модема.

Порт интерфейса DTE-DCE обеспечивает взаимодействие с DTE. Канал может быть аналоговым или цифровым, с двух- или четырехпроводным окончанием.

Универсальный процессор выполняет функции управления взаимодействием с DTE и схемами индикации состояния модема. Именно он выполняет посылаемые DTE АТ-команды и управляет режимами работы остальных составных частей модема.

Интеллектуальные возможности модема определяются в основном типом используемого PU и микропрограммой управления модемом, хранящейся в ROM.

Схема ERPROM позволяет сохранять установки модема в так называемых профайлах или профилях модема на время его выключения.

На сигнальный процессор, как правило, возлагаются задачи по реализации основных функций протоколов модуляции (кодирование сверточным кодом, относительное кодирование, скремблирование и т.д.), за исключением разве что собственно операций модуляции/демодуляции. Последние операции обычно выполняются специализированным модемным процессором.

2. Интеллектуальные возможности модемов

.1 Виды модемов

В современном понимании понятие модема значительно шире, чем просто совокупность модулятора и демодулятора. В настоящее время модемы являются интеллектуальными устройствами, позволяющими помимо своей главной задачи - преобразования передаваемых сигналов, реализовать множество других функций, предоставляя дополнительные удобства пользователям. Такие модемы называют интеллектуальными или Smart-модемами.

Интеллектуальные возможности модемов реализуются благодаря наличию схемы управления, выполненной на основе того или иного микропроцессора. В схемах управления модемом часто применяются микропроцессоры общего назначения, такие как Z80, Intel 8086, 80186, 80286, 80386, Motorola 68020, 68030 и другие. Возможно применение и специализированных контроллеров, объединяющих в себе как сигнальный процессор, так и процессор, реализующий дополнительные сервисные функции. К таким контроллерам относятся, например, Intel 89024, 89027, 89С024, 89С124.

Для программного управления режимами работы модема (его схемы управления) со стороны компьютера используется набор специальных команд. Команды управления воспринимаются модемом только в случае, если он находится в командном режиме.

Каждый конкретный модем может воспринимать определенное множество команд, в общем случае не совпадающее командами, поддерживаемыми другими модемами. Однако для удобства применения модемов и совместимости коммуникационных программ необходимо иметь стандартный набор таких команд. Первенство в создании интеллектуального модема не принадлежит фирме Hayes. Прежде чем эта корпорация выпустила свой первый интеллектуальный Smartmodem 300, другие изготовители уже ввели интеллектуальные возможности в свои модемы. Заслуга корпорации Hayes заключается не столько в создании еще одного собственного набора команд, столько в утверждении этого набора команд в качестве промышленного стандарта.

Набор команд, под управлением которых работал Smartmodem 300, был очень мал. Когда модемы стали более совершенными, фирма Hayes расширила этот набор путем введения дополнительных функций управления. Для того, чтобы сделать свои модемы Hayes-совместимыми, другие производители скопировали базовый набор команд, а затем разработали собственные дополнительные команды для поддержки специфических характеристик своих модемов. В результате сложилась ситуация, когда несмотря на то, что почти все модемы выполняют базовые команды, практически невозможно встретить два модема, использующие одинаковые команды и их синтаксис для реализации более сложных функций.

В роли стандартов для интеллектуальных модемов в настоящее время выступает набор команд модемов Hayes, называемый также АТ-командами, и команды, определяемые рекомендацией V.25bis.

По интеллектуальным возможностям можно выделить модемы:

·        без системы управления;

·        поддерживающие набор АТ-команд;

·        с поддержкой команд V.25bis;

·        с фирменной системой команд;

·        подерживающие протоколы сетевого управления.

Большинство современных модемов наделено широким спектром интеллектуальных возможностей. Стандартом де-факто стало множество АТ-команд, разработанных в свое время фирмой Hayes и позволяющее пользователю или прикладному процессу полностью управлять характеристиками модема и параметрами связи. По этой причине модемы, поддерживающие АТ-команды носят название Hayes-совместимых модемов. Следует заметить, что АТ-команды поддерживают не только модемы для КТСОП, но и пакетные радиомодемы, внешние адаптеры ISDN и ряд других модемов с более узкими сферами применения.

Наиболее распространенным набором команд, позволяющим управлять режимами установления соединения и автовызова являются команды рекомендации ITU-T V.25bis.

Специализированные модемы для промышленного применения часто имеют фирменную систему команд, отличную от набора АТ-команд. Причиной тому является большое различие в режимах работы и выполняемых функциях между модемами широкого применения и промышленными (сетевыми) модемами.

Промышленные модемы часто поддерживают протокол сетевого управления SMNP (Simple Manager Network Protocol), позволяющий администратору управлять элементами сети (включая модемы) с удаленного терминала.

По видам модемы делятся на:

·        аналоговые и цифровые,

·        внутренние и внешние,

·        программные и аппаратные.

Аналоговые (Dial-Up или диалоговые) модемы - приемлемый выбор для тех, кто редко пользуется Интернетом. Диалоговый модем подходит к любому типу компьютера и ОС. Минус - этот вид модема не обеспечивает высокой скорости передачи данных. Для выхода в Интернет требуется телефонная карта оплаты. Соединение осуществляется только при свободной телефонной линии.

Цифровые модемы обеспечивают подключение к Интернету по технологии DSL. Соединение при этом отличается высокой скоростью и качеством. Самый популярный из данного вида модемов - ADSL. Выбор ADSL-модема зависит от способа подключения к компьютеру. Выделяются два типа ADSL-модемов: USB и Ethernet.

Для USB-модема внешний источник питания не требуется. Этот вид модема недорого стоит, но требует совместимости с операционной системой и установки драйверов.

Внутренние и внешние виды модемов практически одинаковы по набору функций. Внутренний модем отличается от внешнего тем, что у него нет своего блока питания и выполнен он в виде платы, которая вставляется в слот ISA или PCIкомпьютера точно так же, как и все остальные вспомогательные платы: видеоадаптер, звуковая карта и т. п. Встроенный модем поддерживают не все ОС, поэтому при выборе внутреннего ADSL модема нужно уточнить его совместимость с ОС.

Внешний модем оснащен световыми индикаторами передачи данных, и соединяется с компьютером при помощи COM или USB кабеля. Этот вид модема имеет отдельный корпус и отдельный блок питания. Также внешний модем менее чувствителен к качеству телефонной линии, что дает ему преимущество перед внутренним.