Різновидності модемів. (Частина 2)

За типом виконання модеми бувають зовнішніми і внутрішніми, інтегрованими і РСМСІА.

Внутрішні модеми поділяються за типом системної плати ISA або PCI. Сучасні модеми підключаються до шини PCI, виконані у вигляді плати з роз’ємом RJ – 11

Інтегровані модеми знаходяться безпосередньо на материнській платі, підключені через шину PCI.

Зовнішні модеми підключаються через послідовний порт і через порт USB.

Модеми РСМСІА призначені для роботи з портативними комп’ютерами, але більшість сучасних мобільних комп’ютерів вже мають інтегровані модеми.

Зовнішні модеми реалізовані у вигляді самостійної конструкції, оснащеної блоком живлення, роз’ємами для підключення до комп’ютера RS – 232 і до телефонної лінії RJ – 11. на корпусі є панель з індикаторами режимів роботи.

• MR (Modem Ready) – модем включений в мережу;

• OH (Off Hook) – модем підняв трубку;

• AA (Auto Answer) – модем відповідає на дзвінок телефону;

• CD (Carrier Detect) – модем визначив інший модем в лінії;

• DC (Data Compression) – виконується процедура компресії даних;

• EC (Error Control) – виконується процедура корекції помилок.

Деякі зовнішні модеми мають регулятор гучності.

Для роботи з високими швидкостями необхідно вибирати USB модеми, тому що при компресії з коефіцієнтом >3 при 33,6 кбіт/с послідовний порт 115,6 кбіт/с не справиться.

Принцип роботи і структура універсального модему.

Модем складається з декількох функціональних вузлів:

• вузол погодження модема з лінією зв’язку;

• цифрового процесора обробки сигналів, на основі DSP;

• мікроконтролера управління (факс протоколи і протоколи управління);

• вузол узгодження модема з комп’ютером.

Реле набору номера

Фіксатор дзвінка

Схема захисту

Лінійний узгод.

трансформатор

Фільтр НЧ

Приймач

Фільтр НЧ

Передавач

АЦП

ЦАП

Інтерфейс типу модема аналоговий або цифровий

Груповий

канальний

інтерфейс

Е-1

ISDN

RAM

Цифровий процесор обробки сигналів DPS

ROM

RAM

Мікро контролер управління (Протоколи)

ROM

Груповий інтерфейс із сервером доступу

USB

RS 232

Дані з комп’ютера через груповий інтерфейс надходять в мікро контролер управління із початковим протоколом модуляції поступають в мікропроцесор (V.21 i V.8).

Цифровий процесор обробки сигналів під управлінням своєї програми готує у цифровому вигляді ІКМ коди відліків сигналу деякого процесу модуляції для передачі, які потім поступають на ЦАП.

Амплітудно модульовані відліки (АІМ) з виходу ЦАП пройшовши через згладжу вальний фільтр передачі перетворюються в аналогові сигнали, що видаються модемом в лінію зв’язку.

Згладжувальний фільтр забезпечує формування аналогового сигналу передачі з амплітудно модульованих (АІМ) імпульсів ЦАП і одночасну фільтрацію високочастотних складових, які є властиві дискретному методу формування (аналогічно організації каналу в ІКМ). На першому етапі тестування лінії зв’язку відповідно до протоколів.

В приймачі модему аналоговий лінійний сигнал після попередньої фільтрації, яка гасить ВЧ шуми абонентської лінії, піддається дискретизації і цифровізації за допомогою АЦП.

Таким чином у відповідності до алгоритму приймання в тому ж (DSP) обробляється не сам аналоговий сигнал, а його дискретно-цифровий еквівалент.

Розрядність АЦП в модемах вибирається високою (14-16) щоб зменшити власні шуми квантування сигналів що приймаються.

Приблизно така сама розрядність ЦАП забезпечує мінімізацію помилки при формуванні аналогових сигналів на виході ФКЦ.

Голосові модеми.

Такі модеми крім передачі даних дають можливість абонентам вести розмову, мають назву SVD.

Передача голосу одночасно з даними здійснюється двома способами.

1. ASVD – аналоговий при якому звукова інформація впроваджується в потік даних в аналоговому вигляді.

Швидкість потоку даних при цьому падає. Розмову можна вести за допомогою телефонної трубки або мікро телефонної гарнітури з мікрофоном. Звук з комп’ютера не можна передавати голосовим каналом не перетворивши його в аналогову форму.

2. DSVD – цифровий, при якому звук цифровізується і впроваджується в основний потік даних.

Джерелом звуку може бути як мікрофон, так і комп’ютер. Таку функцію повинні підтримувати обидва модеми.

Модем з голосовою поштою.

За допомогою таких модемів реалізуються автовідповідачі і системи автоматизованого розсилання голосових повідомлень, такі модеми оснащені АВН.

Стільникові модеми.

Сучасні мобільні телефони стандарту GSM часто мають внутрішні модеми. Для роботи з таким модемом необхідно з’єднати телефон з послідовним портом комп’ютера і встановити програмне забезпечення.

Деякі телефони забезпечують таке з’єднання через інфрачервоний порт. Якщо телефон немає модема тоді можна використати спеціальну РСМСІА карту, яка буде виконувати його роль. Швидкість передачі 9600 біт/с.

Soft модеми.

Клас модемів, частина функцій яких покладається на основний процесор комп’ютера. Це стало можливим при появі швидкодіючих процесорів.

Метод кодування мови.

Теоретичні основи цифрової передачі неперервних повідомлень (мовних сигналів) були закладені в роботах В.А. Котельникова і К. Шеннона.

Клод Шеннон показав, що в оптимально побудованій системі зв’язку є можлива безпомилкова передача інформації в тому випадку якщо виконується умова:

R – швидкість передачі сигналу,

F – смуга пропускання каналу,

Ps,Pn – потужності корисного сигналу і шуму що діють в каналі.

Дане співвідношення дає граничне значення пропускної здатності каналу, а ступінь наближення до цієї межі залежить від конкретних методів фізичного кодування.

Однак доведення цього положення в роботах Шеннона не носило «конструктивного характеру», тому що не вказувалися способи передачі і прийому (інформації) сигналів в таких системах зв’язку.

Вихідним матеріалом більшості цифрових методів мовних повідомлень служить послідовність кодових комбінацій, що формується з частотою 8 кГц, кожна з яких складається з восьми двійкових розрядів (біт).

Вони представляють квантоване значення аналогового сигналу у відлікові моменти часу.

Для розширення динамічного діапазону сигналів, що передаються використовується кодування з нелінійною амплітудною характеристикою.

Такий сигнал формується в системах ІКМ.

Введемо позначення:

- частота дискретизації 8 кГц,

- число рівнів амплітудної дискретизації.

Тоді швидкість передачі:

Така оцінка швидкості передачі відповідає двом допущенням.

• різні відліки сигналу є статично незалежні,

• розподіл ймовірностей рівномірний.

Але відліки мовного сигналу мають високий ступінь кореляції.

• мовний сигнал не є стаціонарним процесом і тому оцінки статистичних характеристик є мало корисні.

Таким чином, існує великий резерв у підвищенні інформаційної ефективності передачі мовних сигналів. Експериментальні результати свідчать про хорошу розбірливість і відсутність замітних втрат в натуральності звучання, забезпечує швидкість передачі 12,8 – 16 кбіт/с.

Міні АТС

Поняття про комутацію

Для проведення телефонної розмови, телефонні апарати відповідних абонентів необхідно електрично з’єднати і забезпечити живлення. Таке з’єднання відбувається через абонентські і з’єднувальні лінії та вузлові пункти. Сукупність таких ділянок утворює з’єднувальний тракт телекомунікаційної передачі.

Кількість ділянок тракту залежить від віддалі між абонентами та від структури мережі.

Процес встановлення з’єднання між абонентами полягає у електричному з’єднанні певних вхідних і вихідних ліній зв’язку (кіл) на вузлових пунктах мережі.

Після закінчення розмови відбувається розмикання лінії, в результаті чого тракт розпадається на окремі ділянки.

Функція, що виконується вузловим пунктом в процесі організації і розпадання з’єднувальних трактів називається комутацією.

Таким чином комутація – це процес замикання розмикання і переключення електричних кіл.

Незалежно від конструктивного виконання комутуючі пристрої мають одну структурну схему.

Основним елементом станції є комутаційна система (КС), яка безпосередньо виконує з’єднання вхідних і вихідних ліній.

Кожна вхідна і вихідна лінія має на станції свої пристрої, що називаються лінійними комплектами (ЛК).

Лінійні комплекти забезпечують сигналізацію про надходження виклику, відключення абонентської лінії до інших елементів станції, трансляцію сигналів набору номера тощо.

Роботою всіх елементів станції керує керуючий пристрій КП, який представляє собою спеціалізовану ЕОМ.

Крім основних елементів, станція має ряд допоміжних пристроїв, необхідних для роботи основних елементів (кроси, пристрої контролю та сигналізації).

Комутаційними елементами називаються пристрої, які здатні миттєво змінювати провідність електричних кіл.

Розрізняють комутаційні елементи контактні і безконтактні. Звичайно в міні-АТС використовують безконтактні.

Принцип роботи комутаційної системи легко пояснити на основі багаторазового координатного з’єднувача.

В місцях перетину шин створюються комутаційні точки, що дозволяє з’єднувати будь-який вхід з будь-яким виходом, або одночасно можна з’єднати декілька чи всі.

В міні АТС використовують безконтактні з’єднувачі на основі електронних ключів.

Ключі можуть бути в замкнутому або розімкнутому стані

вхід

Станом ключів керує керуючий пристрій за допомогою сигналів у відповідності до типу транзистора.

В ранніх конструкціях лінії АТС використовували герконові комутаційні пристрої, станції називали квазіелектронними. Зараз використовують виключно електронні комутаційні пристрої.

Більшість міні АТС реалізовані за типовою спрощеною структурною схемою.

• В абонентському вузлі (аналогія з лінійним комплектом) здійснюється комутація між абонентом і станцією

• У вузлі набору номера відбувається підрахунок імпульсів від номеронабирача абонента.

• У вузлі сигналів і управління формуються імпульси набору номера а також сигнали стану лінії (гудок безперервний, короткий і довгий)

• Блок живлення забезпечує енергією роботу всіх пристроїв а також живлення телефонних апаратів.

Характеристики міні – атс

Сучасні міні АТС найбільшого поширення набули при створенні локальних телефонних мереж для офісів, підприємств, готелів, банків і інших організацій.

Міні АТС можуть відрізнятися кількістю внутрішніх і зовнішніх ліній, типами таких ліній(аналогові ISDN, IP-телефонія тощо) типами телефонів, набором функцій, здатністю до розширення базових можливостей, а також можливостями управління і програмування безпосередньо через системний апарат або через комп’ютер.

1. Кількість портів – є однією з основних кількісних характеристик АТС – це максимальна кількість внутрішніх і зовнішніх ліній, які можна до неї під’єднати.

Здебільшого міні АТС мають блокову архітектуру:

• базовий варіант підтримує деяку кількість портів. А із збільшенням потреби внутрішньої мережі можна поступово нарощувати кількість портів за допомогою додаткових модулів.

2. Номерна ємність – визначається кількістю цифр у внутрішньому номері – це максимальна кількість (особливих) номерів що допускаються внутрішнім номерним планом.

• Деякі АТС мають можливість настроювання номерного плану, з можливістю змін кількості цифр в номері.

• Інші навпаки, з системою нумерацією жорстко зв’язаною з лініями, кожний внутрішній порт має назавжди заданий номер.

3. Питоме навантаження і продуктивність.

• В телекомунікаціях навантаження (трафік) виражають в спеціальних безрозмірних одиницях ерлангах (Ерл.) (В честь датського математика А.К. Ерланга, який першим застосував теорію ймовірностей в телефонії)

• В загальному випадку, навантаження , виражене в ерлангах – це кількість зайнятих в даний момент, деяких однотипних ресурсів системи.

Наприклад ящо міні-АТС зв’язана з МТС 4-ма лініями, а в даний момент зайняті тільки 2 з них то навантаження на зовнішні лінії = 2Ерл. Аналогічно створюють додаткове навантаження внутрішні лінії (знята трубка на будь якому телефоні додаткое навантаження на АТС в 1 Ерл. ).

Якщо АТС може одночасно обслуговувати всі лінії, то максимальне навантаження дорівнює кількості ліній. Але такий варіант практично ніколи не вимагається.

• Питоме навантаження – це максимальне навантаження в перерахунку на одну лінію.

Питоме навантаження буде різним для зовнішніх і внутрішніх ліній, і завжди буде на одну лінію.(наприклад максимальне питоме навантаження абонентську лінію 0,2 Ерл. А на зовнішню 0,8 Ерл. Це означає, що АТС розрахована на 20% одночасних розмов внутрішніх абонентів і не більше 80%зовнішніх ліній можуть бути одночасно зайнятими).

• Продуктивність виражається у максимальній кількості дзвінків, які АТС (в стані) обробити за одиницю часу.

Типи ліній

• Зовнішні лінії використовуються для під’єднання до міської телефонної мережі, а також для з’єднання міні АТС між собою.

Існують різні способи таких з’єднань які відрізняються типами ліній і телефонними протоколами (сигналізаціями)

• LSI (Loop Start Interface) аналогова абонентська лінія, одним з найстаріших протоколів, який працює по двопровідній аналоговій лінії.

Має деякі модифікації зв’язані із способом набору номера (пульсовий і тоновий) з електричними і часовими параметрами, а також з великою кількістю “підпротоколів” для передавання інформації про абонента.

На даний момент LCI – найбільш поширений варіант під’єднання абонентських телефонів до МТС.

Е1 є основним способом з’єднання АТС між собою через багатоканальні цифрові лінії, використовуючи часове розділення каналів (TDM time division multiplexing).

Цифровий звук від кожного каналу перетворюється у послідовність біт і передається почергово:

- спочатку група бітів від одного каналу, потім від другого і так дальше за циклом.

Сам принцип називається імпульсно-кодовою модуляцією (PCM – Pulse – Code Modulation).

Стандарт ЕІ (ІКМ – 30) дозволяє передавати чотирьох провідною витою парою 30 каналів на швидкості 64кбіт/с в обидва боки, причому для кожного каналу є ще по 4 допоміжні A,B,C,D кожен по 0,5кбіт/с.

Кожним каналом можна передавати будь-які цифрові дані. При передачі звуку використовується стандарт ITU – T G.711; частота цифровізації 8кГц за кожен відлік передається по 8 біт.

При цьому використовується нелінійна компресія динамічного діапазону.

Звук передається якісно з частотами до 4кГц.

• під’єднання міні АТС до міської мережі через ЕІ робить її якби частиною МТМ, що дає цілий ряд нових можливостей;

• економія кабелю;

• АВН з обох сторін і інші сервіси;

• високоякісний цифровий звук;

• частину каналів можна використати для швидкісного доступу в Internet;

• простіше організувати багатоканальний телефон;

• дуже зручно з’єднувати між собою міні АТС в локальній мережі.

ISDN (Integral Service Digital Network) за назвою протоколу можуть бути названі мережі:

• Цифрова мережа з інтеграцією послуг.

• використовує цифрові канали зв’язку в режимі комутації каналів.

• Це найпоширеніша цифрова мережа з комутацією каналів в цілому світі.

• Початкова ідея ISDN полягала у об’єднанні мереж передачі даних з телефонними мережами. Номер ISDN складається з 15 десяткових цифр включаючи в себе код країни, код мережі і код місцевої підмережі.

• Код країни такий самий, як в звичайній телефонній мережі.

• За кодом мережі виконується перехід в задану мережу ISDN. Всередині підмережі для адресації використовується 35 десяткових цифр, що дозволяє детально ідентифікувати будь-який пристрій.

• Найбільшою перевагою ISDN є можливість об’єднати в єдине ціле різні види зв’язку (відео-аудіо передавання даних роботи з комп’ютерами).

• ISDN – BRI (2B+D) (Basic Rate Interface) s PRI (Primary Rate Interface).

• Телефонна лінія складається з трьох цифрових каналів:

• Два широкосмугові, типу В і одного вузько смугового типу D. Всі три канали можуть використовуватися одночасно.

• Канал типу В використовується для передавання мови або даних з швидкістю 64кбіт/с.

• Обидва канали В працюють незалежно: через них можна передавати два телефонні дзвінки або передавати дані з сумарною швидкістю до 128кбіт/с.

• Канал D – типу здатний передавати дані на швидкості 16кбіт/с і використовується для управління станом з’єднань в В каналах.

ISDN – BRI може використовуватися для зв’язку цифрового телефону з міні АТС.

• ISDN – РRI існують європейський і американський варіанти.

• Європейський використовує лінії ЕІ, при цьому 30 каналів ЕІ використовується, як 30 цифрових каналів типу В з швидкістю 64кбіт/с кожен, а всі допоміжні канали об’єднуються в один спільний D – канал також із швидкістю 64кбіт/с.

• Американський стандарт використовує американський аналог ЕІ лінію типу ТІ. В даному випадку 24 широкосмугових потоки використовуються як 23В+D.