24999

Принцип работы модемов

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Современные модемы обеспечивают гораздо большую скорость передачи данных. Применяемые в них протоколы передачи данных и коррекции ошибок обеспечивают надежную связь даже на не очень хороших телефонных линиях. В процессе передачи компьютерных данных по большинству линий связи выполняется двойное их ' преобразование: поток данных из компьютера побайтно преобразуется в последовательность отдельных бит которая далее превращается в сигнал при годный для передачи по телефонным линиям. Принимаемые данные претерпевают обратное преобразование: из...

Русский

2013-08-09

62.47 KB

12 чел.

Немного истории

Вы, очевидно, знаете, что модем —это устройство, предназначенное для работы компьютера во Всемирной компьютерной сети Интернет. Появление модемов стало следствием появления глобальных компьютерных сетей. Когда были созданы первые такие сети, то, естественно, возник вопрос о возможности использования телефонных линий для передачи информации от одного компьютера к другому (ведь они уже тогда "опутывали" практически весь земной шар). Реализации этой возможности мешала следующая проблема: в компьютерах информация представлена в цифровой (двоичной) форме, а телефонные линии являются аналоговыми (по ним передается ток). Понадобилось устройство, которое бы преобразовывало сигналы из цифровой формы в аналоговую и наоборот. И такие устройства были созданы, а поскольку только что упомянутые процессы преобразования сигналов в технике называют модуляцией и демодуляцией сигнала, то их назвали модемами (МОдуляция/ДЕМодуляция). Первые модемы передавали данные с ничтожно малой скоростью (300—бит/с), не "умели" сжимать данные и корректировать ошибки. Однако свое основное назначение они выполняли исправно. Современные модемы обеспечивают гораздо большую скорость передачи данных. Применяемые в них протоколы передачи данных и коррекции ошибок обеспечивают надежную связь даже на не очень хороших телефонных линиях.

Принцип работы модемов

Как известно, обычный домашний телефон подключается к телефонной станции посредством двухпроводной линии связи (возможно также подключение с использованием четырех проводов, хотя оно менее популярно). Электрическая схема телефонного аппарата обеспечивает передачу сигнала по | такой линии в двух направлениях, поэтому по телефону можно слушать и говорить одновременно.

В процессе передачи компьютерных данных по \ большинству линий связи выполняется двойное их ' преобразование: поток данных из компьютера побайтно преобразуется в последовательность отдельных бит, которая далее превращается в сигнал, при- | годный для передачи по телефонным линиям. Принимаемые данные претерпевают обратное преобразование: из входною сигнала, приходящего по телефонной линии, они превращаются в последовательность отдельных битов, из которых впоследствии собираются байты данных.

Функции преобразования байтов данных в последовательность битов, а также функции обратного преобразования выполняются в компьютере при помощи специального аппаратного устройства, называемого портом последовательной передачи данных", X последовательными портами, или СОМ-портами (от англ. communication —связь). Обычно персональные компьютеры комплектуются двумя такими устройствами, обозначаемыми как "СОМ1" и "COM2". Часто для сокращения порт последовательной передачи данных называют просто "СОМ-пор-том", или "портом RS232" (согласно соответствующему стандарту). Название последовательный эти порты получили потому, что данные через эти порты передаются побитно, т.е. в последовательном порядке по одному биту в каждый момент времени. В основе любого СОМ-порта лежит аппаратное устройство, именуемое сдвиговым регистром. Схематично, это набор из восьми ячеек, допускающих параллельную "загрузку" байта во все ячейки сразу, а также последовательное "выталкивание" содержимого ячеек через один выход.

Последовательность битов после этого превращается в так называемый "несущий сигнал" синусоидальной формы, который передается по телефонным линиям.

Входной сдвиговый регистр предназначен для последовательно-параллельного преобразования. Он работает в точности наоборот: данные несущего сигнала после демодуляции вдвигаются в регистр по одному биту, а после заполнения все биты извлекаются из регистра за один прием.

В заключение заметим, что существуют различные методы модуляции (превращения последовательности' битов в несущий сигнал) и демодуляции (наоборот): амплитудная, частотная и другие. Мы не будем описывать их особенности (они связаны с некоторыми вопросами из физики и радиотехники). Заметим только,, что современные способы модуляции сигнала обеспечивают наибольшую скорость передачи данных 56 Кбит/сек.6, соответствующую физическому пределу пропускной способности телефонных линий.

Модем, телефонные линии и Интернет

Очень часто пользователи, которые впервые подключают свой компьютер из дома к Сети с помощью модема по телефонной линии, плохо понимают, как связаны Интернет и телефонные каналы. Главный вопрос, на который они ищут ответ: "Означает ли, что обычная телефонная розетка у меня дома —это и есть выход в Интернет?". Нет, Интернет начинается с узла фирмы, которая предоставляет вам услуги по пользованию Всемирной сетью (так называемого провайдера), а телефонная линия —это всего лишь один из способов "дотянуться" до него. Вы можете использовать как обычную телефонную линию, так и другие виды связи между вашим компьютером и узлом провайдера —канал ISDN, ADSL, радиомодем, сотовый телефон, стекловолоконньта кабель или даже спутниковую антенну, но в любом случае это лишь способы соединения с провайдером. Следует понимать, что в общем случае сеть телефонных линий и сеть Интернета —это совершенно разные коммуникационные каналы, принадлежащие разным организациям.

Очень упрощенно Интернет можно представить как сеть из каналов, соединяющих разбросанные по миру сотни тысяч компьютеров, которые являются управляющими узлами (nodes) или серверами (sites)  и на которых хранится информация. Хотя сама сеть Интернета не принадлежит никому, каждый из: узлов или некоторую сеть узлов Интернета вместе с установленным оборудованием и каналами связи обслуживает отдельная компания, являющаяся собственником "своего участка" Интернета. Это может быть как государственная, так и коммерческая организация.

С физической точки зрения сеть каналов связи и узлов выглядит подобно сети автомобильных дорог, где есть свои скоростные автострады, магистрали федерального и местного значения и т.д., вплоть до незаметных "грунтовок". Интернет также состоит из каналов связи различной пропускной способности, где уровню автострад соответствуют коммуникационные магистрали (backbones), которые связывают узлы (провайдеров) международного и национального масштаба, и далее постепенно "утончающиеся" каналы связи соединяют между собой-узлы меньшего масштаба.

Когда вы подключаете свой компьютер.к Интернету по обычной телефонной линии, это означает, что модем вашего компьютерасвязывается через вашу районную АТС с модемом, установленным на ближайшем узле сети, —в данном случае с модемом вашего провайдера. Это происходит так же, как если бы вы звонили туда по обычному Телефону.' Телефонная компания, как говорят на Западе, или районный телефонный узел, как принято говорить у s>| нас, участвуют в представлении доступа к Интернету только "на последней миле"7, зачастую сами об этом не подозревая —ведь звонок модема ничем не отличается от звонка обычного голосового телефо-на. И только после того, как вы с помощью модема подключились к узлу провайдера, вы получаете доступ к всевозможным ресурсам Сети.

Виды модемов

Конструктивно модем может быть внешним и внутренним.

Внешний модем —это отдельное устройство, имеющее свой собственный корпус и блок питания. Он подключается соединительным кабелем к СОМ-порту, установленному в компьютере. Новые модели внешних модемов подключаются к порту универсальной последовательной шины (Universal Serial Bus, USB). Некоторые такие модемы получают питание через порт USB и потому не нуждаются во внешнем блоке питания.

Внутренний модем вставляется в системную плату компьютера подобно видеоадаптеру (видеокарте), звуковому адаптеру (звуковой карте) или адаптеру локальной сети (сетевой карте).

Часто спрашивают: "Какой модем лучше —внутренний или внешний?". Тут однозначных рекомендаций быть не может, так как оба обладают и преимуществами, и недостатками.

С одной стороны, для подключения внешнего модема вам не понадобится открывать корпус компьютера. Даже если для вас это не проблема и вы имеете опыт установки устройств внутри системного блока, то при наличии пломбы, которую иногда ставит фирма —изготовитель компьютера для обеспечения условий гарантийного обслуживания, внутренний модем вы установить не сможете.

На корпус внешнего модема вынесена индикаторная панель со светодиодами, по состоянию которых можно судить о том, в каком режиме работает модем (на прием или на передачу данных и др.). Наличие собственного выключателя позволяет отключать модем, не отключая компьютер.

С другой стороны, внешний модем занимает дополнительное место на рабочем столе (на вашем, а не на рабочем столе Windows —©). Для подсоединения его блока питания вам придется предусмотреть дополнительную розетку (как уже говорилось, модемы могут получать питание по кабелю USB). Кроме того, перед началом работы модем придется включать, а по завершении работы —выключать. Но в возможности автономного выключения модема есть и определенное преимущество —иногда из-за ошибок в программном обеспечении модем перестает работать. В этом случае при использовании внутреннего модема единственное средство, которое поможет исправить положение, —завершение работы компьютера и его повторное включение. В то же время внешний модем можно легко выключить, нажав на кнопку, расположенную на его корпусе, —после этого можно продолжить работу, не утруждая себя перезагрузкой компьютера. И, конечно, внешние модемы при необходимости могут быть легко перенесены и установлены на другой компьютер, и для их подключения не требуется брать в руки отвертку.

Подключение модема через порт USB

В настоящее время обязательной принадлежностью любого современного компьютера является высокоскоростной порт типа USB (см. выше). Он обеспечивает скорость передачи данных до десятков Мбит/с и поэтому служит достойной заменой СОМ-порту. Интерфейс USB допускает каскадное подключение нескольких периферийных устройств, поэтому, несмотря на то что, как правило, в системном блоке компьютера предусмотрено только два разъема USB, общее количество подключенных периферийных устройств USB может превышать это значение.

На сегодняшний день практически все устройства разрабатываются с учетом стандарта USB. Это сканеры, принтеры, цифровые фотокамеры, звуковые колонки и т.д.

Устройства USB автоматически распознаются операционными системами Microsoft Windows 98 и Microsoft Windows 2000, поэтому работа с ними обычно не вызывает затруднений.

Поэтому, если у вас есть возможность подключить модем через порт USB, то так и надо поступать. Это позволит разгрузить центральный процессор и избавит от многих проблем, связанных с настройкой СОМ-порта.

Сжатие данных

Как вам, очевидно, известно, имеются алгоритмы сжатия данных (например, по ним работают программы-архиваторы) [2]. В условиях ограниченной пропускной способности телефонных линий целесообразным является использование таких алгоритмов и для передачи данных с помощью модема. Протоколы работы модемов, применяющие алгоритмы сжатия, разработаны и применяются. Например, протокол MNP5 предполагает сжатие данных при помощи : относительно простых алгоритмов, исключающих повторы одинаковых последовательностей символов (типа» замены одинаковых подцепочек байтов вида "aaaaaabbbbbbbb" на "6а8Ь"). Протокол V42+ обеспечивает более эффективное сжатие данных за счет применения алгоритма Limpel-Ziv, который предусматривает поиск и кодирование одинаковых последовательностей байтов.

Другие функции модемов

В настоящее время все выпускаемые модели имеют возможность принимать и отправлять изображе ние на факс-аппараты. Раньше модемы с такой функ цией называли "факс-модемами" (теперь поддержкац протокола приема/отправки факс-сообщений дляI модема является обязательной, и термин вышел изч!  употребления).

Поскольку при установленном модемном соединении телефонную линию нельзя использовать по прямому назначению (для разговора), модемы снабдили голосовой функцией, позволяющей вести разговор во время сеанса связи через подключенные микрофон и наушники. При использовании этого режима голос оцифровывается и добавляется к общему потоку информации, передаваемой модемом. Подобная функция позволяет модему действовать и в качестве автоответчика, синтезируя речевой сигнал и передавая его в телефонную линию.

Литература

  1.  Фролов А.В., Фролов Г.В. Всемирная паутина.М.: Русская редакция, 2000.
  2.  Устинов П. Методы сжатия данных. / "В миринформатики" № 6—("Информатика" № 38—/

2004).

3. Берсзин С. Факс-модемы. СПб.: БХВ-Петербург4 2001.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83486. Громадянство і підданство 33.42 KB
  У доктрині міжнародного права і національного законодавства деяких держав замість терміна громадянство використовується термін підданство причому в якості цілком рівнозначних. Підданство відрізняється від громадянства насамперед тим що воно: поперше є інститутом монархічної держави і означає політикоправовий зв\'язок підданого з монархом; подруге такий правовий зв\'язок характеризується не взаємним і рівнообов\'язковим як при громадянстві а одностороннім характером: підданий виконує перед монархом тільки обов\'язки а монарх щодо...
83487. Придбання і втрата громадянства 37.17 KB
  Виділяють наступні способи набуття громадянства: філіація; натуралізація укорінення; поновлення в громадянстві реінтеграція; дарування громадянства; оптація; трансферт. Філіація або набуття громадянства за народженням базується на двох принципах: права крові jus snguinis та права ґрунту jus soli. Різновидом натуралізації є спрощений порядок набуття громадянства певними категоріями осіб.
83488. Режим іноземців. Особи без громадянства 35.93 KB
  До іноземців окрім іноземних громадян також відносять осіб без громадянства. Режим правове положення іноземців визначають як сукупність прав та обов’язків іноземців на території даної держави. Режим іноземців встановлюється внутрішнім законодавством держав з врахуванням їх міжнародних зобов’язань.
83489. Біженці, вимушені переселенці. Право притулку 39.38 KB
  В якості біженців не розглядаються особи що винні у скоєнні: злочину проти миру воєнного злочину або злочину проти людяності; важкого злочину аполітичного характеру поза країною що надала притулок; дій що суперечать цілям та принципам ООН. Право притулку – право кожної людини шукати притулок від переслідування в інших державах та користатися цим притулком а також право держави дозволяти в’їзд та проживання на її території особі яка переслідується в іншій державі за політичними мотивами. Територіальний притулок означає що держави...
83490. Покоління прав людини 37.26 KB
  До першого покоління відносяться лише громадянські і політичні права. Тому права першого покоління іменуються негативними оскільки їх реалізація передбачає невтручання держави Початок формування другого покоління прав людини здебільшого пов’язують із прийняттям Веймарської конституції 1919 р. Друге покоління складають соціальні економічні та культурні права. Це покоління позитивних прав оскільки їх реалізація потребує втручання з боку держави та зі лежить від рівня економічного розвитку держави.
83491. Класифікація прав і свобод людини 34.69 KB
  До громадських відносяться наприклад право на життя і особисту недоторканністьправо дотримуватися своєї думки і вільно її висловлювати свобода пересування. До політичних прав перш за все відноситься право брати участь у веденні державних справ обирати і бути обраним на основі загального і рівного виборчого права. Зокрема виділяють: право на працю включаючи право на справедливі і сприятливі умови праці; право на створення профспілок і на проведення страйків; право на соціальне забезпечення право сімї на охорону і допомогу право на...
83492. Принцип поваги прав людини 36.62 KB
  Основу міжнародноправового захисту прав людини складає принцип поваги прав людини і основних свобод. Принцип поваги прав людини і основних свобод отримав визнання з ухваленням Статуту ООН у 1945 р. Генеральна Асамблея ООН прийняла Загальну декларацію прав людини у якій сформульовані основні права людини.
83493. Поняття міжнародно-правових стандартів у сфері прав людини 34.38 KB
  Міжнародноправові стандарти прав людини це узгоджені державами загальнолюдські права і свободи обов\'язкові для держав заходи із забезпечення прав і свобод та охорони їх від посягань а також надання особі юридичної можливості реалізовувати і захищати визнані права і свободи. Можна позначити наступні функції стандартів: визначення переліку прав і свобод що відносяться до категорії основних і обов\'язкових для всіх держав; формулювання головних рис змісту кожного з цих прав кожної з цих свобод які повинні бути втілені у відповідних...
83494. Основні міжнародно-правові акти про права людини 38.45 KB
  Зокрема до таких договорів відносяться: Міжнародна конвенція про ліквідацію всіх форм расової дискримінації 1966 р.; Конвенція про запобігання злочину геноциду та покарання за нього 1948 р.; Конвенція про припинення злочину апартеїду та покарання за нього 1973 р.; Конвенція про рабство 1926 р.