Модем

Федеральная Государственная бюджетная образовательное  учреждение

Высшего профессионального образования

Забайкальский государственный университет (ЗабГУ) 
 

Кафедра Управление персоналом

Факультет Экономика и управление персоналом 
 
 

Реферат

По дисциплине Информатика

Тема: Модем 

                                                                  
 

 Выполнил  студент УП(б)-11-1

Васильева Анна

Руководитель: Абрамович С.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Чита 2011

Содержание

Введение

1. Типы компьютерных модемов

а. по исполнению

б. по принципу работы

в. по виду соединения

2. Устройство

3. Дополнительные  функции

4. История

5. Стандарты  модемов

6. Типы модемов

7. Асинхронная  связь

8. Контроль ошибок

9. Увеличение  скорости передачи

а. алгоритм коррекии\сжатия

б. комбинирование стандартов

10. Синхронная связь

11. Основные протоколы  синхронной передачи

Заключение

Список использованных источников 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Модулятор в модеме осуществляет модуляцию несущего сигнала, то есть изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор — осуществляет обратный процесс. Модем выполняет функцию оконечного оборудования линии связи. Само формирование данных для передачи и обработки принимаемых данных осуществляет так  например, терминальное оборудование (в его роли может выступать и персональный компьютер).

Модемы широко применяются для связи компьютеров (одно из их периферийных устройств), позволяющее одному из них связываться с другим (также оборудованным модемом) через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем). Также модемы ранее применялись в сотовых телефонах (пока не были вытеснены цифровыми способами передачи данных).

Если  компьютеры расположены слишком далеко и их нельзя соединить стандартным сетевым кабелем, связь между ними осуществляется с помощью модема. В сетевой среде модемы служат для соединения отдельных сетей между собой или между ЛВС и остальным миром. Осуществлять связь напрямую через телефонную линию компьютеры не могут, так как обмениваются данными с помощью цифровых электронных импульсов, а по телефонной линии можно передавать только аналоговые сигналы (звуки).

Цифровой  сигнал 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 в аналоговые и передаёт их по телефонной линии. Модем на принимающей стороне преобразует приходящие аналоговые сигналы в цифровые для компьютера - получателя. Другими словами передающий модем модулирует цифровой сигнал в аналоговый, а принимающий модем демодулирует аналоговый сигнал в цифровой.  
 
 
 
 
 
 

Типы  компьютерных модемов

По  исполнению

• внешние — подключаются через COM или LPT^, USB порт или стандартный разъем в сетевой карте RJ-45, обычно имеют отдельный блок питания (существуют и USB-модемы с питанием от шины USB).

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

• внутренние — дополнительно устанавливаются внутрь аппарата (в слот ISA, PCI, PCI-E, PCMCIA, AMR, CNR).

. Внутренние  модемы устанавливаются в слоты  расширения на материнской плате  подобно другим платам.

• встроенные — являются частью аппарата, куда встроены (например ноутбука или док-станции).

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

По  принципу работы:

• аппаратные — все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена, производятся встроенным в модем вычислителем (например с использованием DSP, контроллера). Так же в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.
• программные (софт-модемы, Host based soft-modem) — все операции по кодированию сигнала, проверке на ошибки и управление протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. В модеме находится только входные аналоговые цепи и преобразователи (ЦАП и АЦП), также контроллер интерфейса (например USB).
• полупрограммные (Controller based soft-modem) — модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

По  виду соединения:

• Модемы для коммутируемых телефонных линий — наиболее распространённый тип модемов
• ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий
• DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов тем, что используют другой частотный диапазон, а также тем, что по телефонным линиям сигнал передается только до АТС. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.
• Кабельные — используются для обмена данными по специализированным кабелям — к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.
• Радио — работают в радиодиапазоне, используют собственные наборы частот и протоколы.
• Сотовые — работают по протоколам сотовой связи — GPRS, EDGE, и т. п. Часто имеют исполнения в виде USB-брелка. В качестве таких модемов также часто используют терминалы мобильной связи.
• Спутниковые — используются для организации интернета. Принимают и обрабатывают сигнал, полученный со спутника.
• PLC — используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Устройство 
 

1. Порты ввода-вывода — схемы, предназначенные для обмена данными между телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером — с другой. Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется трансформатор.
2. Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) Обычно модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с используемым протоколом передачи данных. Может также выполнять другие функции.
3. Контроллер управляет обменом с компьютером.
4. Микросхемы памяти:
• ROM — энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом — прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего служит специальная процедура описанная в руководстве пользователя. Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш-память (EEPROM). Флэш-память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.
• NVRAM — энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема (профиль модема)^[2]. Пользователь может изменять установки, например используя набор AT-команд.
• RAM — оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.

 
 
 
 
 
 
 

Дополнительные  функции

Факс-модем — позволяет компьютеру, к которому он присоединён, передавать и принимать факсимильные изображения на другой факс-модем или обычную факс-машину.

Голосовой модем — с функцией оцифровки сигнала с телефонной линии и воспроизведения произвольного звука в линию. Часть голосовых модемов имеет встроенный микрофон. Такой модем позволяет осуществить:

• передачу голосовых сообщений в режиме реального времени на другой удалённый голосовой модем, приём сообщений от него и воспроизведение их через внутренний динамик;
• использование в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

История 

Компания AT&T Dataphone Modems в Соединённых Штатах была частью SAGE (ПВО системы) в 50-х годах. Она соединяла терминалы на различных воздушных базах, радарах и контрольных центрах с командными центрами SAGE, разбросанными по США и Канаде. SAGE использовала выделенные линии связи, но устройства на каждом из концов этих линий были такими же по принципу как современные модемы.

Первым модемом  для персональных компьютеров стало устройство компании Hayes Microcomputer Products, которая в 1979 году выпустила Micromodem II для персонального компьютера Apple II. Модем стоил 380 долл. и работал со скоростью 110/300 б/сек.

В 1981 году фирма Hayes выпустила модем Smartmodem 300 б/сек, система команд которого стала стандартом де-факто.

Изначально  скорость модемов измерялась в битах в секунду или в единицах, называемых "бод". Многие путали их, считая, что они обозначают одно и то же. На самом деле бод относится к частоте осцилляций звуковой волны, переносящих биты данных по телефонной линии. В начале 1980-х годов скорость в бодов равнялась скорости передачи модемов. Затем инженеры разработали методы сжатия и кодирования информации. В результате каждая модуляция звука могла переносить больше одного бита информации, следовательно, скорость передачи в битах в секунду может быть больше, чем скорость в бодах, поэтому необходимо сначала обратить внимание на скорость в битах в секунду, а затем в бодах. Например, модем на скорости 28800бод в действительности может передавать данные со скоростью 115200 бит/c. Современные модемы имеют такие индустриальные стандарты сжатия данных как V.42bis/MNP5, и имеют скорость передачи данных 57600 бит/c, а некоторые-76800 бит/c.  
 
 
 
 
 

Стандарты модемов

Промышленные  стандарты существуют практически  для каждой области сетевых технологий и модемы не являются исключением. Стандарты обеспечивают взаимодействие модемов от разных производителей. Спецификации, известные как V-серии, включают номер стандарта. Иногда включается так же слово "bis". Оно указывает, что данный стандарт- пересмооьренная версия более раннего стандарта. Если в названии присутствует слово "terbo" это означает, что второй-"bis" стандарт так же был модифицирован.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Типы  модемов

Существуют  разные типы модемов, так как существуют разные среды передачи, для которых требуется разные методы передачи. Эти типы можно грубо разделить, взяв за основу критерий синхронизации связи. Связь бывает асинхронная и синхронная. Тип модема будет завесить от среды и от назначения сети.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Асинхронная связь

Асинхронная связь - самая распространённая форма передачи данных. Причина такой популярности заключается в использовании этим методом стандартных телефонных линий. При асинхронной передаче данные передаются последовательным потоком. Каждый символ- буква, число или знак раскладывается в последовательность битов. Каждая такая последовательность отделяется от другой стартовым и стоповым битом. Передающее и принимающее устройства должны согласовывать последовательность стартовых и стоповых битов. Связь этого типа не синхронизируется, передающий компьютер передаёт, а принимающий получает без координации взаимодействия устройств. Затем принимающий компьютер проверяет полученные данные на наличие ошибок и принимает следующий блок информации. 25% трафика уходит на передачу согласующей информации.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контроль  ошибок

Вероятность ошибок никогда не исключена, поэтому  в асинхронной передаче используется специальный бит-бит чётности Схема  проверки и коррекции ошибок, которая  его применяет, называется контролем чётности. При контроле чётности количество посланных и принятых единичных битов должно совпадать.

Стандарт  модемов V.32 не предусматривал контроль ошибок. Чтобы решить эту проблему, компания Microcom создала собственный  стандарт асинхронного контроля ошибок данных, который был назван Microcom Network Protocol (MNP). Этот метод оказался настолько удачным, что и другие компании заимствовали не только начальную версию его, но и другие версии, называемые классами. В настоящее время используется MNP классов 2,3, и 4.

В 1989 г. комитет CCITT опубликовал схему асинхронного контроля ошибок, названную V.42. Этот стандарт аппаратной коррекции ошибок включает в себя два протокола. Основная схема  контроля ошибок- это Link Acces Procedure for Modem (LAPM), однако V.42 так же использует MNP4. Протокол LAPM используется для соединения модемов по стандарту V.42, однако если один из модемов поддерживает только стандарт MNP4, будет использоваться MNP4.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Увеличение  скорости передачи

Алгоритм  коррекции/сжатия

При передаче информации с использованием протокола коррекции (MNP4, v.42) происходит обрезание 10 бит, полученных из компьютера, до 8-ми информационных (удаляются стартовый и стоповый биты) (10 бит = старт_бит + 8 информационных + стоп-бит - см. Асинхронный протокол RS232). И наоборот, при получении из линии 8-ми информационных бит модем их преобразует в 10 и передает в компьютер. Таким образом, по линии идет информации меньше, чем модем получил из компьютера. Но это еще не все. При использовании протокола сжатия (MNP5, v.42bis) происходит еще и уменьшение объема полезной информации, так что от тех 10-ти бит, что модем получил от компьютера, в линию (и на удаленный модем) попадет от них только часть...

На производительность канала связи оказывают влияние  два фактора: 
Скорость канала- характеризует, насколько быстро биты кодируются и передаются по каналу связи 
Пропускная способность- характеризуют долю полезной информации, передаваемой по каналу 
Скорость передачи и пропускная способность не одно и то же. За счёт сжатия данных можно увеличить пропускную способность- сжатие уменьшает время, необходимое для передачи данных (за счёт удаления избыточных элементов и пустых участков). Один из распространенных протоколов сжатия данных является MNP5- время передачи может быть сокращенно наполовину

При использовании  стандарта V.42bis можно добиться наибольшей производительности, так как он описывает  аппаратную реализацию непрерывного сжатия информации. Пропускная способность  на скорости 9600бит/с может достигать 38400бит/c. В настоящее используются такие высокоскоростные протоколы, как х2 и V.90. 
 
 
 
 
 
 

Комбинирование  стандартов

Для увеличения производительности используют комбинацию протоколов передачи данных и коррекции  ошибок. Например при асинхронной  передаче хорошие результаты дают комбинация: 
V.32bis- передача 
V.42-коррекция ошибок 
V.42bis-cжатие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Синхронная связь

Синхронная  связь, основанная на схеме синхронизации, согласованной между двумя устройствами. Её цель - выделить биты из группы при передаче их блоками. Эти блоки называются кадрами. Для установления синхронизации и проверки правильности её работы используются специальные символы. Поскольку биты передаются в синхронном режиме, стартовые и стоповые биты, не нужны. Передача завершается в конце одного кадра, и начинаются в начале другого. Этот метод более эффективен, чем асинхронная передача. В случае ошибки синхронная схема распознавания и коррекции ошибок повторяет передачу кадра.

Синхронные  протоколы выполняют следующие  действия, не предусмотренные асинхронными протоколами:

• Разбивают данные на блоки.
• Добавляют управляющую информацию. 
  Проверяет данные на наличие ошибок

Основные  протоколы синхронной передачи:

SDLC-протокол  синхронного управления каналом 
HDLC-протокол высококровного управления каналом 
BISYNC-протокол двоичной синхронизированной связи

Синхронная  связь используется, в основном, на выделенных цифровых линиях, и в  домашних условиях, как правило, не применяется. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

В настоящее  время выпускается огромное количество всевозможные

 модемов,  начиная от простейших, обеспечивающих  скорость

передачи около 300 бит/сек, до сложных факс-модемных плат, поз-

воляющих вам  послать с  вашего  компьютера  факс  или  звуковое

письмо в любую  точку мира.

     В  реферате  будет  рассказано  только  о  так   называемых

hayes-совместимых  модемов.  Эти модемы поддерживают  разработан-

ный фирмой Hayes набор  АТ-команд управления модемами. В настоя-

щее время  такие  модемы  широко  используются во всем мире для

связи персональных компьютеров IBM PC/XT/AT,  PS/2 через теле-

фонные линии.

     Аппаратно  модемы  выполнены  либо  как   отдельная   плата,

вставляемая в  слот на материнской плате компьютера, либо в виде

отдельного корпуса  с блоком  питания,  который  подключается  к

последовательному асинхронному порту компьютера.  Первый из низ

называется внутренним модемом, а второй - внешним.

     Типичный  модем содержит следующие компоненты:  специализи-

рованный микропроцессор,  управляющий работой модема, оператив-

ную память,  хранящую  значения регистров модема и буферизующие

входную/выходную информацию, постоянную память, динамик, позволяющий

выполнять звуковой контроль связи,  а также другие вспо-

могательные элементы (трансформатор,  резисторы, конденсаторы,

разьемы). Если у  вас достаточно современный модем, то он скорее

всего дополнительно  содержит  электрически  перепрограммируемую

постоянную память,  в которой может быть сохранена  конфигурация

модема даже при выключении питания.

     Чтобы  модемы могли обмениваться друг  с другом информацией,

надо, чтобы они  использовали одинаковые способы передачи данных

по телефонным линиям. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованных источников 

1. Сетевое расширение Windows 

2. Internet ’98 Джим  Бойс 

3. Журнал PC Magazine ’97