Тема 3. Структура и характеристики систем телекоммуникаций. Коммутация и маршрутизация в телекоммуникационных системах (ткс) Лекция 7. Применение модемов

Модем (modem)это устройство, которое позволяет компьютерам обмениваться данными по телефонным линиям.

Когда компьютеры расположены слишком далеко друг от друга, и их нельзя соединить стандартным сетевым кабелем, связь между ними устанавливается с помощью модема. В сетевой среде модемы служат средством связи между отдельными сетями или между ЛВС и остальным миром.

Осуществлять связь по телефонным линиям компьютеры не могут, так как обмениваются данными с помощью цифровых электронных импульсов, а по телефонным линии можно передавать только аналоговые сигналы (звуки).

Цифровой сигнал (синоним двоичного) 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 компьютера в аналоговые и посылает их по телефонной линии. Модем на принимающей стороне преобразует входящие аналоговые сигналы в цифровые для компьютера-получателя.

Другими словами, передающий модем модулирует (modulate) цифровой сигнал в аналоговый, а принимающий модем демодулирует (demodulate) аналоговый сигнал обратно в цифровые сигналы.

Аналоговые сигналы

Модем

Рис. Модемы преобразуют цифровые сигналы в аналоговые, и наоборот

Аппаратное обеспечение модемов

Модемы — оборудование передачи данных (DCE), они имеют два стандартных физических интерфейса:

• последовательный интерфейс передачи данных (RS-232);

• интерфейс с телефонной линией RJ-11 (четырехконтактный телефонный разъем).

Существуют внутренние и внешние модемы. Внутренние модемы устанавливаются в слоты расширения подобно любой другой плате.

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

Рис. Внешний модем подключается к последовательному порту компьютера кабелемRJ-232

Современные модемы имеют скорость передачи данных до 76800 бит/c.

Типы модемов

Существуют различные типы модемов, поскольку существуют различные типы среды передачи, для которых требуются разные методы передачи данных. Эти среды можно грубо поделить на два типа, взяв как критерий синхронизацию связи. Итак, связь бывает:

• асинхронная;

• синхронная.

Тип модема, используемого в сети, будет зависеть и от среды, и от назначения сети.

Асинхронная связь

Асинхронная связь — самая распространенная форма передачи данных. Причина такой популярности кроется в том, что асинхронный метод связи использует стандартные телефонные линии.

При асинхронном методе данные передаются последовательным потоком.

Асинхронный

Рис. Асинхронный поток данных

Каждый символ — буква, число или знак — раскладывается в последовательность битов. Каждая из этих последовательностей отделяется от других стартовым битом и стоповым битом. Передающее и принимающее устройства должны согласовывать комбинацию стартовых и стоповых битов. Принимающий компьютер для управления синхронизацией использует стартовые и стоповые биты, готовясь тем самым к приему; следующего байта данных.

Связь этого типа не синхронизируется, т. е. отсутствует синхронизирующее устройство или метод для координации действий между передатчиком и приемником. Передающий компьютер просто шлет данные, а принимающий компьютер просто их получает. Затем принимающий компьютер проверяет данные, чтобы убедиться в том, что они приняты без ошибок. Двадцать пять процентов трафика данных при асинхронной связи состоит из управляющей и координирующей информации.

Скорость асинхронной передачи по телефонным линиям может достигать 28 800 бит/с и выше. Однако новейшие методы сжатия данных в непосредственно соединенных системах обеспечивают скорость до 115 200 бит/с.

Сжатие уменьшает время, необходимое для передачи данных за счет удаления избыточных элементов или пустых участков.

Для контроля ошибок при асинхронной связи может использоваться специальный битбит четности. При контроле четности количество посланных и принятых единичных битов должно совпадать.

Асинхронные, или последовательные, модемы дешевле синхронных, поскольку не нуждаются в схемах и компонентах для управления синхронизацией (необходимой при синхронной связи).

Синхронная связь

Синхронная связь основана на схеме синхронизации, согласованной между двумя устройствами. Ее цель — выделить биты из группы при передаче их блоками. Эти блоки называют кадрами. Для установки синхронизации и периодической проверки ее правильности используются специальные символы.

Поскольку биты передаются в синхронном режиме, стартовые и стоповые биты, не нужны. Передача завершается в конце одного кадра и начинается вновь на следующем кадре. Этот метод более эффективен, чем асинхронная передача.

Асинхронный

Синхронный

SYNC

SYNC

Рис. Асинхронный и синхронный потоки данных

В случае ошибки синхронная схема распознавания и коррекции ошибок просто повторяет передачу кадра. Синхронная связь используется практически во всех цифровых системах связи и сетях. Из-за высокой стоимости и сложности синхронные модемы для домашних условий, как правило, не предлагаются.

Связь через модем осуществляется по какому-либо кабелю или коммуникационной линии. Тип кабеля, а также коммуникационная компания, предоставляющая линию связи и соответствующие услуги, определяют различия в производительности и стоимости канала связи. Общая закономерность такова: чем быстрее и на большие расстояния передавать данные, тем задача сложнее, тем выше ее стоимость.

Телефонные линии

Существует два типа телефонных линий, по которым может осуществляться модемная связь.

• Каналы общедоступной коммутируемой телефонной сети (коммутируемые линии).

Это самые обычные телефонные линии. Они требуют, чтобы пользователь вручную устанавливал соединение для каждого сеанса связи. Медленны и не очень надежны при передаче данных.

Однако некоторые компании считают весьма удобным для передачи файлов или обновления баз данных ежедневно на некоторое время устанавливать связь по коммунитируемым линиям.

Телефонные компании непрерывно улучшают качество предоставляемых ими услуг и коммутируемых каналов. На некоторых цифровых линиях связи за счет использования коррекции ошибок, сжатия данных и синхронных модемов достигается скорость 56 Кбит/с.

• Арендуемые (leased) [выделенные (dedicated)] линии.

Эти линии обеспечивают круглосуточную связь, при которой, чтобы установить соединение, последовательность коммутаторов не нужна. Качество выделенных линий обычно выше, чем качество телефонных, которые были созданы только для передачи речи. Типичный диапазон скорости — от 56 Кбит/с до 45 Мбит/с и больше.

Однако на практике при связи на большие расстояния обычно используются коммутируемые каналы, которые, правда, выглядят как выделенные линии. Она называются виртуальными частными сетями (VPN).

Удаленный доступ

Для соединения сетей могут использоваться коммутируемые телефонные линии. Модем на одном конце набирает номер модема на другом конце — и две сети соединены. Однако даже при наличии быстрого модема и сжатия данных этот метод обычно приводит к большим расходам на оплату телефонных счетов. Поэтому те компании, которые непрерывно поддерживают связь между сетями, предпочитают арендованные линии, обеспечивающие стабильный удаленный доступ (remoteaccess).

Большинство сетей предлагает пользователям некоторые возможности для удаленного доступа. Ведь иногда им приходится подключаться к сети и за пределами организации. MicrosoftWindowsNTServer, например, имеет службу удаленного доступа (RAS). Она обеспечивает одновременное подключение к сети до 256 удаленных клиентов.

Служба удаленного доступа — через сервер удаленного доступа — подключает пользователей по телефонным линиям к сети WindowsNT. Как только связь установлена,телефонные линии становятся “прозрачными”, и пользователь может работать со всеми ресурсами сети, как будто он сидит за компьютером, непосредственно подключенным к сети.

Сервер удаленного доступа

Рис. RAS предоставляет удаленным пользователям доступ к сети