2.1. Классификация модемов

Данные в компьютере представлены в цифровой форме –закодированы в виде нулей и единиц, которым физически соответствует низкий или высокий уровень напряжения. Телефонная сеть рассчитана на передачу речевых сообщений, представляемых в форме аналоговых электрических сигналов, поэтому непосредственная передача цифровой информации через телефонную сеть невозможна.

Для преобразования форм представления информации необходимо устройство, включаемое между компьютером и телефонной линией. Такое устройство называют модемом. Процесс преобразования данных из цифровой формы в аналоговую называется модуляцией. Процесс преобразования данных из аналоговой формы в цифровую называется демодуляцией. Таким образом, основное назначение модема – преобразование данных из цифровой формы в аналоговую, пригодную для передачи по телефонному каналу и, наоборот, из аналоговой в цифровую, воспринимаемую компьютером.

Модемы в системах телекоммуникаций не только выполняют функции модуляции и демодуляции, но и обеспечивают прием и передачу факсимильных сообщений, автоматическое определение номера вызывающего абонента (АОН), выполняют функции автоответчика, электронного секретаря, служат для оцифровки голоса и обратной операции восстановления оцифрованного голоса.

Основной характеристикой модема является скорость передачи данных. Единица скорости изменения сигнала (т.е. скорости передачи данных в канале) – бод. Скорость передачи в канале называется модуляционной скоростью. Под скоростью передачи данных понимают цифровую скорость передачи и используют единицу измерения бит/с. В среднем, при передаче данных через модем, каждым десяти переданным битам соответствует 1 байт или символ. Часто скорость передачи данных измеряют в символах в секунду (обозначается CPS – от английского Character Per Second).

Существует два режима работы модема: дуплексный и полудуплексный. Термин «дуплекс», часто заменяемый излишне полным названием полный дуплекс (full duplex), описывает возможность канала связи одновременно передавать два сигнала, обычно (но не всегда), имеющих противоположные направления. Используя эти два канала, полнодуплексный модем может передавать и принимать информацию в одно и то же время. Для этого используются две несущие частоты, позволяющие одновременно получать и передавать информацию. Две несущие делят пополам имеющуюся полосу пропускания. Альтернативой предыдущему режиму служит полудуплекс. В этом случае используется только один сигнал, а модем должен попеременно настраиваться на прием и передачу сигналов для организации двунаправленности разговора. Это позволяет расширить используемую полосу пропускания канала, но уменьшает скорость обмена информации, потому что модему часто приходится изменять режимы передачи и приема – после каждого блока информации, передаваемой через канал.

Существуют два метода обмена данными между модемом и компьютером – синхронный и асинхронный.

В синхронном режиме данные передаются и принимаются бит за битом и стробируются посредством сопровождающего тактового синхросигнала. Не все модемы поддерживают синхронный режим обмена

данными с компьютером.

В асинхронном режиме данные посылаются символ за символом, при этом временные паузы между символами могут быть различны. При передаче байта (группа бит, кодирующая передаваемый символ) наряду с битами данных в поток вставляются служебные биты: стартовый бит, стоповые биты, иногда биты контроля четности. Стартовый бит указывает начало байта данных, биты данных содержат собственно данные, бит четности представляет собой проверочный бит, обычно устанавливаемый в нуль или единицу так, чтобы общее число единиц в байте было всегда или четно, или нечетно. Этот бит используется для контроля правильности передачи данных. Стоповые биты представляют собой один или два бита, означающие конец передаваемого байта.

Модемы могут быть классифицированы.

По типу используемого канала:

- модемы для коммутируемых каналов используются на коммути-руемых телефонных линиях;

- модемы для арендованных каналов используются на выделенных линиях;

- комбинированные - сочетающие в себе свойства двух предыдущих.

По исполнению:

- внешние – подключаются к COM или USB порту, обычно имеют внешний блок питания;

- внутренние – устанавливаются внутрь компьютера в слот ISA, PCI, PCMCIA;

- 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;

- winмодемы – аппаратные модемы, лишённые ПЗУ с микропрограммой. Микропрограмма такого модема хранится в памяти компьютера, к которому подключён модем. Работает только при наличии драйверов;

- 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 по обычной телефонной сети. 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. Например, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS;

- радио – для доступа используются технологии WiFi и EDGE, а также мобильные телефоны;

- спутниковые;

- PLC – используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.

По методам модуляции:

- FSK (Frequency Shift Keying) – разновидность частотной модуляции.

- PSK (Phase Shift Keying) –разновидность фазовой модуляции.

- QAM (Quadrature Amplitude Modulation) – в этом методе квадратурной амплитудной модуляции одновременно изменяются фаза и амплитуда сигнала, что позволяет передавать большее количество информации.

По реализации дополнительных функций:

- интеллектуальные – современные типы модемов с возможностями управления их работой и установки конфигурации (т.е. скорости передачи, режима работы, типа синхронизации, протокола защиты от ошибок и др.);

- голосовые – получили такое название за способность оперировать соответствующими сигналами, так как позволяют одновременно передавать данные и голос. В них применяются либо метод аналоговой передачи потоков голоса и данных, разнесенных по частотам, получивший название ASVD (Analogue Simultaneous Voice/Data), либо метод DSVD (Digital Simultaneous Voice/Data), который подразумевает оцифровку голоса и включение полученных отсчетов в общий поток данных. В отличие от первого метода, где скорость передачи данных ограничена 14400 Kbps, второй позволяет ее повысить до 28800 Kbps. Правда, качество передаваемого таким образом голоса гораздо хуже.