55) Модем – устройство для передачи данных, преобразующее цифровой сигнал (последовательность битов) в аналоговый сигнал, который затем можно передавать по телефонным линиям.

Сегодня модемы используются для решения широкого класса задач: голосовая почта, факсимильная связь, обмен информации через системы сотовой связи для переносных компьютеров. При помощи соединений (online) можно обмениваться последними новостями, просмотреть карту погоды и многое другое. Однако рост скорости для обычных телефонных линий ограничен и для его дальнейшего повышения следует использовать другие технологии – ISDN или связь через оптические кабели.

Классификация модемов:

1. по типу используемого канала(линий связи): модемы для коммутируемых каналов, для арендованных каналов; модемы комбинируемые;

2. по скорости передачи информации: мало-скоростные модемы (до 14400 бит/сек.), среднескоростные модемы (от 14400 до 28800 бит/сек), высокоскоростные модемы (>28800 бит/сек);

3. по области применения: для передачи данных, факсимильные модемы, комбинированные модемы;

4. по конструктивному исполнению: внутренние модемы, внешние модемы, портативные, групповые.

Как работает модем

Персональный компьютер является цифровым устройством. Большинство своих задач он выполняет, выключая и включая последовательность электронных ключей. Двоичный О соответствует выключенному ключу, а двоичная 1 - включенному. Между этими значениями нет промежуточных состояний. Телефонная система представляет собой аналоговое устройство, разработанное (в то время, когда цифровая электроника не была известна) для передачи звуков и тона человеческого голоса. Эти звуки преобразуются в аналоговый сигнал, т.е. непрерывный электрический ток, который плавно изменяет свою частоту и силу. Его можно изобразить на осциллограмме как волновую линию:

Модем преобразует цифровые данные в аналоговые сигналы путем изменения, или модуляции, частоты электронной волны. Схожий метод используется радиостанциями с частотной модуляцией. На принимающем конце линии телефонной связи модем делает противоположное: он преобразует аналоговые сигналы обратно в цифровые коды. Два термина — модуляция и демодуляция — дали имя модему.

В связи посредством модема используются, по крайней мере, три стандартизованных элемента персонального компьютера — последовательные порты, команды модема и программы коммуникаций. Разнообразие модемов не позволяет дать общую характеристику принципа их работы, но в большинстве своем обсуждаемые здесь операции относятся к программам, использующим модем с набором команд Hayes для 25-контактного последовательного порта.

Программа обслуживания связи посылает напряжение на контакт 20 последовательного порта, к которому подсоединен модем. Этот сигнал отражает готовность источника информации к передаче данных (Data Terminal Ready, DTR). Он сообщает модему, что компьютер включен и готов к передаче данных. В то же самое время ПК обнаруживает напряжение от модема на контакте 6. Этот сигнал (Data Set Ready, DSR) дает знать П К, что модем готов получать данные или команды. При, нормальной связи с модемом до начала остальной цепочки операций" должны пройти оба сигнала.

Используя стандартный язык команд, называемый по имени модемов Hayes, программа обслуживания связи посылает команду к модему через линию передачи данных 2. Команда требует от модема менять трубку», т.е. открыть соединение с телефонной линией. Программа посылает другую команду Hayes, которая заставляет модем выдать тон или импульсы, необходимые для набора определенного номера по телефону. Модем подтверждает получение команды, отвечая ПК по линии 3 приема данных.

Digital Video Interface (здесь и далее DVI) - это спецификация на стандарт высокоскоростной передачи графической информации, не зависящая от способа вывода информации. В основном это спецификация соединения между компьютером и дисплеем, удовлетворяющая текущим требованиям индустрии ПК и пригодная к применению во всех сегментах рынка (рабочие станции, настольные ПК, портативные ПК и т.д.)

При установке связи между двумя компьютерами модемы должны предоставить друг другу информацию о скорости связи, корректировке ошибок и сжатии данных. Для этого и существуют протоколы — стандартизированные алгоритмы работы модема.

Список стандартных протоколов

Стандартные протоколы утверждены Международным телекоммуникационным союзом (ITU).

V.21 Обеспечивает скорость передачи данных 300 бит/с в дуплексном режиме. Допускает также передачу факсимильных сообщений.

V.22 Скорость составляет 1200 бит/с в полудуплексном режиме.

V.22bis Вторая редакция протокола V.22, отличается увеличенной скоростью 2400 бит/с и допускает дуплексный режим.

V.23 Асимметричный протокол 75 бит/с в восходящем (от пользователя) канале и 600 или 1200 бит/с- в нисходящем. В конце 1980-х — начале 1990 множество выпускавшихся тогда нестандартных модемов, использовавших нестандартную, как правило — реализуемую программно модуляцию маркировались как соответствующие стандарту «V.23 mode 2». На практике они не были совместимы между собой, а реальная скорость работы более быстрого канала могла колебаться от 300 до 5600 бит/с. Наиболее известным представителем такого типа модемов являлись модемы Лександ. Модификация протокола V.23 позволяющая менять восходящий и нисходящий канал местами в процессе работы используется во французской компьютерной сети Минитель (фр. Minitel)

V.29 Асимметричный протокол 2400/2400-4800-7200-9600, позволяющий переключать направление, в котором работает более скоростной канал в процессе работы. Является стандартным для факсов, но в модемах большого распространения не получил в связи с более низкой помехоустойчивостью, чем V.32 и рядом проблем с патентами.

V.32 Дуплексный режим. скорость 4800 и 9600 бит/с, допускает автоматическую настройку скорости передачи.

V.32bis Расширение V.32 до скорости 14400 бит/с

V.32terbo Расширение V.32 до скорости 19200 бит/с, а у USR Courier до 21600 бит/с

V.34 Дуплексный протокол, максимальная скорость 28800 бит/с. Может также поддерживать 24000 и 19200 бит/с.

V.34bis Другое название — V.34+. Максимальная скорость 33600 бит/с. Пониженные скорости: 31200, 24000 и 19200 бит/с.

V.42 Протокол обнаружения и коррекции ошибок для передачи данных с высокими скоростями.

V.42bis Протокол сжатия данных. Допускает переключение из режима сжатия в прозрачный режим и обратно, причем независимо для каждого направления.

V.44 Протокол сжатия данных.

V.70 Обеспечивает одновременную передачу голоса и данных.

V.80 Протокол видеосвязи. Обеспечивает скорость передачи видео до 10-15 кадров в секунду.

V.90 Дуплексный асимметричный высокоскоростной протокол передачи. Скорость в прямом направлении достигает 56000 бит/с, а в обратном — 33600 бит/с.

V.92 Самый современный протокол. Скорость в прямом направлении 56000 бит/с, а в обратном — 48600 бит/с.

Нестандартизированные протоколы

Помимо протоколов утверждённых ITU, существует множество других, которые были разработаны производителями оборудования или же приняты в какой-то стране.

Bell 103 и Bell 212A — применялись в США до принятия стандартов ITU-T V.21 и V.22 соответственно

Bell 202 - еще один ранний протокол модемной связи, похожий на V.23

HST — фирменный протокол компании U.S.Robotics, доступный только в модемах семейства Courier и серверах доступа. Особенностью протокола является адаптивный дуплекс - детектирование потока данных с последующим согласованием большей скорости от передающей стороны к принимающей. Современная скорость 450/16800 бит/с, в более ранних версиях 300/14400 бит/с и 300/9600 бит/с. Выдающаяся помехоустойчивость - одно из преимуществ протокола, позволяющая передавать данные на высокой скорости через такие линии, где использование протоколов семейства ITU-T аналогичной скорости практически лишено смысла.

V.Fc или V.Fast — протокол разработанный компанией Rockwell. Поддерживает скорость связи от 14400 до 28800 бит/с. Помимо модемов Rockwell встречался и в старых модемах usRobotics наравне с V.34.

K56flex и x2 — одновременно разработаны компаниями Lucent и Rockwell с одной стороны и U.S. Robotics с другой. Поддерживают скорость связи до 56000 бит/с, но взаимно несовместимы. Использование было актуально до принятия стандарта ITU-T V.90, в настоящее время практического смысла в применении не имеют.

PEP — (Packet Ensemble Protocol) фирменный протокол компании Telebit с адаптивным дуплексом, скорость до 18000 бит/с в идеальных условиях, и 23000 бит/с для TurboPEP, более новой версии. Высочайшая помехоустойчивость достигается делением частотного спектра ТЧ на 512 каналов, с передачей данных только по тем из них, которые позволяют принимать 6-битные пакеты данных без потерь. Несмотря на банкротство Telebit, и появление высокоскоростных протоколов V.34 и V.90, модемы Telebit до сих пор могут быть востребованными благодаря наличию PEP/TurboPEP для передачи данных при соединении точка-точка.

ZYX — фирменный протокол компании ZyXEL, впервые примененный в модемах семейства U-1496. Дуплексный, скорость передачи данных 16800 бит/с и 19200 бит/с (только для моделей с индексом "+"). После принятия стандарта V.34 практическое применение лишено смысла.

Протоколы передачи факсимильных сообщений

V.17 Скорость до 14400 бит/с, используется в современных модемах, но поскольку большинство факсимильных аппаратов рассчитано на 9600 бит/с, на практике преимуществ не даёт.

V.27ter Скорость 2400—4800 бит/с, встречается в старых модемах, но его поддерживают и многие современные модемы.

V.29 Скорость 7200—9600 бит/с, поддерживают все современные модемы.

56) Современные технические средства обмена данных и каналообразующей аппаратуры

Сетевая плата (также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (англ. network interface card)) — периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

По физической реализации сетевые платы делятся на:

• внутренние — отдельные платы, вставляющиеся в PCI, ISA или PCI-E слот

• внешние, подключающиеся через USB или PCMCIA интерфейс, преимущественно использовавшиеся в ноутбуках

• встроенные в материнскую плату

На 10-мегабитных сетевых платах для подключения к локальной сети используются 3 типа разъёмов:

• 8P8C для витой пары

• BNC-коннектор для тонкого коаксиального кабеля

• 15-контактный разъём трансивера для толстого коаксиального кабеля

Сетевой адаптер (Network Interface Card, NIC) вместе со своим драйвером реализует второй, канальный уровень модели открытых систем в конечном узле сети — компьютере. Более точно, в сетевой операционной системе пара адаптер и драйвер выполняет только функции физического и МАС-уровней, в то время как LLC-уровень обычно реализуется модулем операционной системы, единым для всех драйверов и сетевых адаптеров. Собственно так оно и должно быть в соответствии с моделью стека протоколов IEEE 802. Например, в ОС Windows NT уровень LLC реализуется в модуле NDIS, общем для всех драйверов сетевых адаптеров, независимо от того, какую технологию поддерживает драйвер.

Моде́м (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

Сетевой коммутатор или свитч (жарг. от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.

57)

В телекоммуникационной сети используются модемы, разработанные в разных странах, различными фирмами. Для того, чтобы два устройства могли обмениваться данными друг с другом, требуется опредеоить и согласовать интерфейс. Согласованность работы этих модемов в сети обеспечивается тем, что при разработке модемов их производители придерживаются определннных протоколов или стандартов связи. Для модемов стандарты определяют методы модуляции, способы коррекции ошибок и компрессии данных и ряд других параметров. Существует несколько организаций, занимающихся разработкой стандартных интерфейсов : ITU – комитет ООН, ISO, ITU-T занимающийся разработкой стандартов для модемов.

Стандарты для модемов разрабатывались годами и публиковались как серия рекомендаций, помеченных префиксом V. В США основным разработчтком является компания ANSI, имеющая дело со стандартами de-jure. Также существуют стандарты de-facto, разработанные отдельными производителями оборудования, использующими в своей продукции новые свойства, еще не определенные комитетами по стандартизации. Некоторые примеры стандартов de-facto.

Bell-100 разработанный Bell Systems для своих модемов серий 100 и 200; Bell 103(300 bps), разработанный в 1958 году, был первым модемом для передачи данных по телефонным линиям. Важная характеристика модема – набор команд. Мировым стандартом стал набор AT- команд ( от слова Attention), разработанный фирмой Hayes Microcomputer Products. Команда обычно записывается в одной строке сразу же после символов «внимания» и имеют длину не более 40 символов, например: ATDP1234568, где АТ- символ внимания, D и P- аббревиатуры ( D-dial- звонить, P-pulse- пульсовым методом ), 1234568- телефонный номер, который модем должен набрать.

Другим примером стандарта de-facto являются потоколы MNP, разраб. Microcom Inc. и используемые в настоящее время почти во всех модемах.

Существуют также стандарты, определяэщие функции связанными с модемами.Наиболее распространенными стандартами сжатия и коррекии ошибок являются 10 протоколов MNP, семь из которых- протоколы коррекции, три определяют способы компрессии данных. Главной чертой протоколов компрессии является буферизация данных с последующим их сжатием и передачей другому модему. Второй модем,получив сжатые данные, должен выполнить обратное преобразование. Алгоритмы сжатия подобны алгоритмам, используемым програмамми сжатия ARC, ZIP, ARJ.

Широко распространены протоколы передачи файлов Xmodem, Ymodem, Zmodem. Первый потокол делит данные на блоки, каждый из которвых содержит 128 байт данных и 4-байтовую контрольную сумму. Второй, использует блоки длиной 1024байта, что обеспечивает более быструю передачу, кроме того он обеспечивает пакетную передачу файлов, включая информацию о каждом файле и его размере. Zmodem- свободно распростроняющаяся программа, использующая размер блока в зависимости от качества соединения от 16 до 1024 байт.