4.1. Будова та принцип дії модему.
Сучасний модем - складний пристрій|устрій|, що складається з декількох основних блоків і компонентів, що забезпечують його функціонування.
Компоненти модему:
• Контроллер - реалізує протоколи ущільнення даних і корекції помилок. Крім того, реалізує програмний інтерфейс.
• Кодек - здійснює двостороннє перетворення аналогового сигналу, що поступає з лінії, в потік цифрових даних.
• ПЗП (постійний запам’ятовуючий пристрійятовує) - мікросхема пам'яті, що зберігає в собі програму роботи модему.
• ОЗУ (оперативний запам’ятовуючий пристрій) - мікросхема оперативної пам'яті, що зберігає дані до першого виключення живлення.
Основні функціональні блоки
З боку телефонної лінії найпершим пристроєм є блок інтерфейсу з телефонною лінією. Основними функціями цього блоку є:
• забезпечення фізичного з'єднання|сполуки| з|із| телефонною лінією;
• захист від перенвантаження|перенапруги| і радіоперешкод|радіозавад|;
• набір номера;
• фіксація дзвінків;
• гальванічна розв'язка внутрішніх ланцюгів|цепів| модему і телефонної лінії;
• узгодження імпедансу.
Далі сигнали потрапляють в диференціальну систему, мета якої - розділення вихідних і вхідних сигналів і компенсація впливу власного сигналу на вхідні ланцюги. У найбільш простих моделях модемів цей вузол виконується у вигляді пасивної схеми, що часто приводить до сильної залежності якості роботи блоку від опору конкретній телефонній лінії. Позбавитися від такої залежності можуть моделі з активною диференціальною системою, де необхідний для компенсації сигнал постійно обчислюється сигнальним процесором і, що "віднімається" з вхідного сигналу, забезпечує необхідний рівень компенсації.
Підготовлені так сигнали потрапляють на систему фільтрів, посилюються і оцифровуються за допомогою АЦП в блоці формування аналогових фронтів, так що подальша обробка проводиться в цифровому вигляді. Одна з переваг такого підходу - поліпшення якості обробки сигналу і здешевлення схеми.
Оброблена інформація поступає в цифровий сигнальний процесор (DSP), який і виділяє з неї на основі математичних методів «нулі» і «одиниці». Саме можливостями цифрової обробки сигналу цього блоку визначається якість і швидкісні можливості сучасних модемів.
4.2. Як розподіляються функції сигнального процесора та процесора модему.
Оброблена інформація поступає в цифровий сигнальний процесор (DSP), який і виділяє з неї на основі математичних методів «нулі» і «одиниці» , де необхідний для компенсації сигнал постійно обчислюється сигнальним процесором і, що "віднімається" з вхідного сигналу, забезпечує необхідний рівень компенсації. Саме можливостями цифрової обробки сигналу цього блоку визначається якість і швидкісні можливості сучасних модемів.
Будь-який апаратний модем містить в собі процесор, що виконує всі обчислювальні операції. Продуктивність такого процесора вистачає низька через те, що коло завдань подібного процесора невеликий. Саме вузька спеціалізація дозволяє досягти потрібного результату при малій производительности|.
4.3. Протоколи модемів.
При встановленні зв'язку між двома комп'ютерами модеми повинні домовитися між собою про швидкості зв'язку, коригування помилок і стиску даних. Для цього й існують протоколи - стандартизовані алгоритми роботи модему.
Стандартні протоколи затверджені Міжнародним телекомунікаційним союзом (ITU).
V.21 - Забезпечує швидкість передачі даних 300 біт / с в дуплексному режимі. Допускає також передачу факсимільних повідомлень.
V.22 - Швидкість складає 1200 біт / с у напівдуплексний режимі.
V.22bis - Друга редакція протоколу V.22, відрізняється підвищеною швидкістю 2400 біт / с і допускає дуплексний режим.
V.23 - Асиметричний протокол 1975 біт / с у висхідному (від користувача) каналі і 600 або 1200 біт/с- в спадному. Наприкінці 1980-х - початку 1990 безліч випускалися тоді нестандартних модемів, що використали нестандартну, як правило - реалізовану програмно модуляцію маркірувалися як відповідні стандарту «V.23 mode 2». На практиці вони не були сумісні між собою, а реальна швидкість роботи більш швидкого каналу могла коливатися від 300 до 5600 біт / с. Найбільш відомим представником такого типу модемів були модеми Лександ. Модифікація протоколу V.23 що дозволяє змінювати висхідний і спадний канал місцями в процесі роботи використовується у французькій комп'ютерної мережі Мінітель (фр. Minitel)
V.29 - Асиметричний протокол 2400/2400-4800-7200-9600, що дозволяє перемикати напрямок, в якому працює більш швидкісний канал в процесі роботи. Є стандартним для факсів, але в модемах великого розповсюдження не отримав у зв'язку з більш низькою перешкодостійкістю, ніж V.32 і рядом проблем з патентами.
V.32 - Дуплексний режим. швидкість 4800 і 9600 біт / с, допускає автоматичне налаштування швидкості передачі.
V.32bis - Розширення V.32 до швидкості 14400 біт / с
V.34 - Дуплексний протокол, максимальна швидкість 28800 біт / с. Може також підтримувати 24000 і 19200 біт / с.
V.34bis - Інша назва - V.34 +. Максимальна швидкість 33600 біт / с. Знижені швидкості: 31200, 24000 і 19200 біт / с.
V.42 - Протокол виявлення і корекції помилок для передачі даних з високими швидкостями.
V.42bis - Протокол стиснення даних. Допускає перемикання з режиму стиснення в прозорий режим і назад, причому незалежно для кожного напрямку.
V.44 - Протокол стиснення даних.
V.70 - Забезпечує одночасну передачу голосу і даних.
V.80 - Протокол відеозв'язку. Забезпечує швидкість передачі відео до 10-15 кадрів в секунду.
V.90 - Дуплексний асиметричний високошвидкісний протокол передачі. Швидкість в прямому напрямку досягає 56000 біт / с, а в зворотному - 33600 біт / с.
V.92 - Найсучасніший протокол. Швидкість в прямому напрямку 56000 біт / с, а в зворотному - 48600 біт / с.
Нестандартизовані протоколи
Крім протоколів затверджених ITU, існує безліч інших, які були розроблені виробниками обладнання або ж прийняті в якійсь країні.
Bell 103 і Bell 212A - застосовувалися в США до прийняття стандартів ITU-T V.21 і V.22 відповідно
HST - фірмовий протокол компанії USRobotics, доступний тільки в модемах сімейства Courier і серверах доступу. Особливістю протоколу є адаптивний дуплекс - детектування потоку даних з подальшим узгодженням більшої швидкості від передавальної сторони до приймаючої. Сучасна швидкість 450/16800 біт / с, в більш ранніх версіях 300/14400 біт / с і 300/9600 біт / с. Видатна завадостійкість - одна з переваг протоколу, що дозволяє передавати дані на високій швидкості через такі лінії, де використання протоколів сімейства ITU-T аналогічної швидкості практично позбавлена сенсу.
K56flex і x2 - одночасно розроблені компаніями Lucent і Rockwell з одного боку і US Robotics з іншого. Підтримують швидкість зв'язку до 56000 біт / с, але взаємно несумісні. Використання було актуальним до прийняття стандарту ITU-T V.90, в даний час практичного сенсу в застосуванні не мають.
PEP - (Packet Ensemble Protocol) фірмовий протокол компанії Telebit з адаптивним дуплексом, швидкість до 18000 біт / с в ідеальних умовах, і 23000 біт / с для TurboPEP, більш нової версії. Найвища перешкодостійкість досягається поділом частотного спектру ТЧ на 512 каналів, з передачею даних тільки по тих з них, які дозволяють приймати 6-бітові пакети даних без втрат. Незважаючи на банкрутство Telebit, і поява високошвидкісних протоколів V.34 і V.90, модеми Telebit до цих пір можуть бути затребуваними завдяки наявності PEP / TurboPEP для передачі даних при з'єднанні точка-крапка.
ZYX - фірмовий протокол компанії ZyXEL, вперше застосований у модемах сімейства U-1 496. Дуплексний, швидкість передачі даних 16800 біт / с і 19200 біт / с (тільки для моделей з індексом "+"). Після прийняття стандарту V.34 практичне застосування позбавлене сенсу.