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

15 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

30716. Развитие социально-политического кризиса в Европе в начале 1920-х гг 22 KB
  : сильный рост промышленного правительства в США Франции в результате 1 мировой войны они обогатились. Основой промышленного подъема был технический прогресс новые технологии новые отрасли автомобили Увеличение концентрации и централизации капитала усиления мощи корпораций смена промышленности и банков рост финансового капитала. Рост благотворительности для поддержания социальной стабильности.
30717. ФРГ: переход к новой «восточной политике». Договор с СССР от 12 августа 1970 г 27 KB
  Брандт с 1969 канцлер ФРГ лидер социалдемократов. Подтверждалось что Западный Берлин не является частью территории ФРГ и устанавливался тройной механизм взаимоотношений между компетентными органами ГДР Западного Берлина и ФРГ по вопросам регулирования транзитных перемещений граждан транспортного телефонного и телеграфного сообщения и пр. Но Западный Берлин имел международные соглашения заключенные ФРГ поэтому ФРГ получила право представлять интересы жителей Западного Берлина в международных организациях по вопросам не...
30718. Причины, особенности и основные последствия мирового экономического кризиса 1929 – 1933 гг 23 KB
  Мировой экономический кризис 19291933 годов носивший название Великой депрессии наиболее сильно затронул такие страны как Великобритания США Франция Канада и Германия. Важным фактором обусловившим всемирный характер великой депрессии стал процесс перемещения экономического центра из Западной Европы в США. Последствиями Великой депрессии стали: ухудшение уровня жизни фермеров и мелких торговцев; уменьшение уровня производства; рост числа безработных; возрастание сторонников фашистских организаций.
30719. Исторический опыт Народных фронтов (Франция, Испания, Чили) 23.5 KB
  Народный фронт представляет собой политический союз который как правило объединяет левые и центральные силы для осуществления противодействия правым силам представителей власти. Основной целью возникновения народных фронтов стала борьба за защиту экономических интересов рабочего класса и противопоставление войне и фашизму. Самый первый народный фронт был образован во Франции в 1935 году который объединил в себе все левосторонние партии.
30720. Общее и особенное в политике британских консерваторов и лейбористов в 1920-е гг 23 KB
  Консервативная партия Великобритании одна из двух ведущих политических партий страны образовавшаяся в 1867 году на базе партии тори. К 1930му году в Великобритании стала ясной гибель радикального социализма тогда на первый план выдвинулся либерализм который настаивал на прямом вмешательстве государства в экономику и передаче государству целого ряда социальных функций. Внутреннюю политику консерваторов Великобритании 1920 1930х годов можно охарактеризовать как стремление сохранить существующую ранее универсальность и...
30721. Основные этапы первой мировой войны. Факторы поражения германо-австрийского блока 27.5 KB
  В июле 1914 г Германия и Австровенгрия начинают первую мировую войну. Германия хотела сначала вывести из строя Францию чтобы прекратить борьбу на два фронта: Западном и Восточном. 1 этап вторжение в Бельгию где Германия потерпела поражение: в Восточной Пруссии Германия воевала с русскими армиями; в Галиции и Польше где победы достались русским. Германия и АвстроВенгрия были экономически истощены под влиянием революций в России среди военных германии и Австрии усилилась антивоенная агитация народ устал от...
30722. «Новый курс» Результата и его историческое значение 24.5 KB
  Его основная цель состояла в оздоровлении экономики и восстановления доверия граждан к государству. Политика Рузвельта получила название Новый курс который он восстановил государственное регулирование экономики и социальных отношений. Законом об оздоровлении национальной экономики вся промышленность была разделена на 17 групп по отраслям и регулировалась нормативными актами кодексами чести определявшими объем выпуска товаров уровня заработной платы распределение рынков сбыта продолжительность рабочего времени и др....
30723. Эволюция и крах бюрократических режимов в стране ЦЮВЕ 26.5 KB
  было сформировано коалиционное правительство в ГДР. Чехословакия и ГДР несколько условно могут быть отнесены к государствам с довольно высоким уровнем развития Польша Венгрия Хорватия и Словения страны среднего развития а Болгария Румыния четыре другие республики бывшей Югославии Сербия Черногория Македония Босния и Герцеговина Албания низкого. По решению парламентов ГДР и ФРГ с 1 июля 1990 г. ГДР прекратила свое существование вместо нее появились пять новых федеральных земель ФРГ.
30724. Изоляционизм США термин использовавшийся с середины 19 в. 25 KB
  Изоляционизм США термин использовавшийся с середины 19 в. для обозначения направления во внешней политике США в основе которого лежит идея невмешательства в европейские дела и вообще в вооруженные конфликты вне американского континента. складывались под влиянием ряда факторов: географическая обособленность Американского континента создание в США ёмкого внутреннего рынка способствовавшего тому что значительная часть буржуазии мало интересовалась заокеанской экспансией расширение за счет др.