Обмен информацией через модем
Типы модемов
Система передачи данных – это совокупность средств, служащих для передачи информации.
Слово "модем" произошло от сочетания "модулятор/демодулятор". Оно обозначает устройство передачи цифровой информации при помощи аналоговых сигналов путем их модуляции (изменения во времени одной или нескольких характеристик аналогового сигнала: частоты, амплитуды, фазы). При этом модулируемый сигнал, сигнал постоянной частоты и амплитуды (несущая частота), называется несущим (carrier).
Скорость модуляции измеряется в бодах (1 Бод = 1 модуляция в секунду). При этом количество передаваемой за секунду информации измеряется в битах в секунду (бит/с = BPS - Bits Per Second) и не обязательно равно скорости модуляции, поскольку модуляцией можно передавать и больше, чем один бит. Для обмена информацией на передающем конце необходим модулятор, а на приемном - демодулятор. Модулятор и демодулятор объединяются в одном устройстве - модеме.
Архитектура современного модема
Практически все современные модемы (кроме софт-модемов) состоят из основного процессора, сигнального процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ, RAM), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ, ROM), перепрограммируемого запоминающего устройства (Non-Volatile RAM, NVRAM - неразрушающаяся память с прямым доступом), собственно модулятора/демодулятора, схемы согласования с линией и динамика.
Основной процессор - это настоящий микрокомпьютер, отвечающим за прием и выполнение команд, буферизацию и обработку данных (кодирование, декодирование, сжатие/распаковку и т.п.), а также за управление сигнальным процессором. В модемах могут использоваться как специализированные процессоры, так и процессоры общего назначения (Intel, Zilog, Motorola).
Сигнальный процессор (DSP, Digital Signal Processor - цифровой сигнальный процессор) и модулятор/демодулятор работают непосредственно с сигналом - занимаются модуляцией/демодуляцией, разделением частотных полос, подавлением собственного эха и т.п. Эти процессоры также могут быть специализированными, для конкретных протоколов модуляции, либо универсальными со сменной микропрограммой, что позволяет дорабатывать и впоследствии изменять алгоритмы работы.
В зависимости от типа и сложности модема основную вычислительную нагрузку несет либо сигнальный процессор, либо модулятор/демодулятор. В низкоскоростных модемах (300 - 2400 бит/с) основную работу выполняет модулятор/демодулятор, в высокоскоростных (4800 бит/с и выше) - сигнальный процессор.
ПЗУ хранит программы для основного и сигнального процессоров. ПЗУ может быть программируемым (PROM), перепрограммируемым со стиранием ультрафиолетом (EPROM) или перепрограммируемым электрически (EEPROM, Flash ROM). Последний тип ПЗУ позволяет оперативно менять прошивки по мере исправления ошибок или появления новых возможностей.
ОЗУ используется в качестве временной памяти. Может быть раздельным для основного и сигнального процессоров, но может быть и общим. В ОЗУ также хранится текущий набор параметров модема (active profile).
NVRAM хранит в себе наборы параметров модема (stored profiles), один из которых загружается в текущий набор при каждом включении или сбросе. Как правило, есть два сохраненных набора - основной (profile 0 - используется по умолчанию) и дополнительный (profile 1). Модем может иметь и большее число сохраненных наборов.
Динамик (speaker) озвучивает, что происходит в линии для слухового контроля ее состояния. Динамик может быть включен на время набора номера и соединения, во время всего соединения, либо отключен совсем.
Упрощенная структурная схема современного модема представлена на рисунке 29.
Рисунок 19. Устройство внешнего модема
Качество и стоимость модема очень сильно зависит от дополнительных функций выполняемых модемом: поддерживаемых протоколов, алгоритмов сжатия данных, протоколов коррекции ошибок и пр. Чем "умнее" модем, тем лучше он "держит" связь и тем большими функциями обладает, но тем выше его цена.