67612

Связь с удалёнными устройствами

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Связь с удаленными устройствами в настоящее время реализуется преимущественно при помощи модемов. Внутренняя структура модема отличается не только в зависимости от реализуемых функций но и от фирмы производителя. Один из вариантов структуры модема приведен на рисунке...

Русский

2014-09-12

168.5 KB

1 чел.

Связь с удалёнными устройствами

1. Структура модема

Связь с удаленными устройствами в настоящее время реализуется преимущественно при помощи модемов. Внутренняя структура модема отличается не только в зависимости от реализуемых функций, но и от фирмы производителя. Один из вариантов структуры модема приведен на рисунке 10.1. Модем состоит из адаптеров портов канального интерфейса и интерфейса с ПЭВМ, универсального, сигнального и модемного процессоров, микросхем памяти и схемы индикаторов состояния модема. Если модем внутренний, вместо интерфейса с ПЭВМ может применяться ИФ внутренней шины (например, ISA). Порт канального ИФ обеспечивает согласование электрических параметров с используемым каналом связи. Канал может быть аналоговым или цифровым, с двух- или четырех-проводным окончанием.

Универсальный процессор выполняет функции управления взаимодействием с ЭВМ и схемами индикации состояния модема. Он выполняет команды, посылаемые от ЭВМ, и управляет режимами работы остальных частей модема. Также этот процессор может реализовывать операции компрессии/декомпрессии передаваемых данных.

Интеллектуальные возможности модема определяются в основном типом универсального процессора и микропрограммой управления модемом, хранящейся в ПЗУ. Модернизировать модем можно путем замены или перепрограммирования ПЗУ.

Схема перепрограммируемого ПЗУ позволяет сохранить установки модема на время его выключения в специальных файлах (называемых профайлами или профилями модема). Оперативная память используется для временного хранения данных и результатов вычислений универсального и цифрового сигнального процессора.

Сигнальный процессор реализует основные функции протоколов модуляции, также как кодирование сверточным кодом, относительное кодирование, скремблирование и т.д. Модуляцию и демодуляцию выполняет модемный процессор.

Большинство модемов для телефонных каналов коммутируемой телефонной сети общего пользования (КТСОП) обеспечивают синхронную передачу.

Использование телефонной линии для связи удалённых устройств регламентируется либо стандартным интерфейсом RS-232C либо специальным стандартом МККТТ (Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии) - рекомендации V.22, V.22 bis, V.32 и другие.

2. Синхронный модем

Общий вид синхронного модема представлен на рисунке 10.2. Схема управления обычно исполняется в виде универсального процессора PU (см. рис. 10.1).

Эхо-компенсатор предназначен для ослабления влияния помехи в виде электрического эха на прием сигнала от удаленного модема. Электрическое эхо — это отраженный сигнал.

Передаваемые от ЭВМ данные поступают в передатчик модема, который выполняет операции скремблирования, относительного кодирования, синхронизации (рис. 10.3).

 Схема синхронизации передатчика получает сигнал опорной частоты от внутреннего генератора или от ЭВМ, например, через 24-й контакт разъема DB-25 интерфейса RS-232C. В последнем случае модем обязан поддерживать синхронный режим работы не только по каналу с удаленным модемом, но и по интерфейсу с ЭВМ.

Скремблер предназначен для придания свойств случайности передаваемым данным с целью облегчения выделения тактовой частоты приемником удаленного модема.

Относительное кодирование используется для сигналов фазовой модуляции и решает проблему неоднозначности фазы, воспроизводимой на приеме несущей частоты. Например, в протоколе модемной связи V.22 используется метод дифференциальной фазовой модуляции, при котором информационные символы кодируются посредством скачкообразного изменения фазы синусоидального сигнала с фиксированной частотой. С помощью четырёх изменений фазы можно закодировать четыре 2-разрядных символа. Изменение фазы на  соответствует двоичной последовательности 00, на  - последовательности 01, на  - 10, а на  - 11. Такая методика кодирования применяется в сверхскоростных модемах (1200 - 2400 бит/с).

Для высокоскоростных модемов кодирование осуществляется группированием битов по 4 бита и изменением, как фазы, так и значений амплитуды сигнала. При таком кодировании возможно достижение скорости передачи свыше 2400 бит/с.

Приемник типового синхронного модема содержит блоки, выполняющие функции обратные функциям передатчика (рис. 10.4).

Модулятор приемника совместно с задающим генератором позволяет перевести спектр принимаемого сигнала в область более высоких частот. Это делается для облегчения операции фильтрации и демодуляции. Схема синхронизации выделяет тактовую частоту из принимаемого сигнала и подает его на другие узлы приемника.

Адаптивный эквалайзер приемника, как и эквалайзер передатчика, формирует компенсирующий сигнал для компенсации нелинейных помех от соседних линий. Адаптивность эквалайзера заключается в его способности подстраиваться под изменяющиеся параметры канала в течение сеанса связи. Для этого сигнал ошибки фазы с демодулятора поступает на схему управления, которая вырабатывает управляющий сигнал для эквалайзера.

2.1. Скремблирование

Одним из важных преобразований сигнала в передатчике является скремблирование. Скремблирование — это обратное преобразование структуры цифрового сигнала без изменения скорости передачи с целью получения свойств случайной последовательности. Это преобразование осуществляется посредством деления сигнала на полином вида . Для такого представления полинома возведение в степень -14 означает 14 инвертирований сигнала со сдвигом на 14 тактов. Дескремблирование заключается в умножении на тот же самый полином.

Основной частью скремблера является генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) в виде линейного V-каскадного регистра с обратными связями, формирующий последовательность максимальной длины 2V-1. Скремблеры и дескремблеры бывают самосинхронизирующиеся и с начальной установкой, то есть аддитивные.

Самосинхронизирующийся скремблер управляет скремблированной последовательностью, которая поступает в канал. Поэтому не требуется специальной установки состояний скремблера и дескремблера, так как они идентичны в результате записи в их регистры сдвига идентичных полиномов. Например, для схемы изображенной на рис. 10.5,а, входная последовательность аn в соответствии с выражением bn=an + bn-6 + bn-7 преобразуется в двоичную последовательность bn, посылаемую в канал. В приемнике идет обратное преобразование an*= bn + bn-6 + bn-7.

Недостатком таких скремблеров является свойство размножения ошибок, которые отсутствуют в скремблерах с начальной установкой (рис. 10.5,б). Здесь сдвиговые регистры скремблера и дескремблера устанавливаются идентично. Скремблирование входного сигнала и псевдослучайной последовательности производится аналогичным образом, но результирующий сигнал не поступает на вход регистра.

3. Установление связи между двумя модемами

Установление связи между двумя модемами осуществляется посредством процедуры “рукопожатия” (рис. 10.6).

При взаимодействии двух конечных автоматов состояние “0” соответствует начальному состоянию автоматов, состояния “1” - “5” для удалённого модема и “1” - “4” для модема исходящей связи соответствуют состояниям установления соединения, последние состояния обоих автоматов означают состояния передачи данных. Состояния “6” и “7” соответствуют состояниям ошибки. В состояние “7” автомат переходит при отсутствии защитного сигнала. На рис. 10.6 используются следующие условные обозначения:

а - нескремблированная единица информация в верхнем канале;

в - скремблированная единица информация в нижнем канале;

с - скремблированная единица информация в верхнем канале;

+1800 - наличие защитного сигнала;

107 - линия готовности устройства к передаче;

109 - детектор принимаемых данных;

106 - линия готовности к передаче.

Для конкретных моделей модемов установление связи между модемами путём вызова удалённого модема может производиться либо вручную, либо автоматически (для модемов с автоматическим вызовом).

На диаграмме рис. 10.7 показана процедура вызова для обмена данными в полудуплексном режиме по протоколу RS-232C/V.24 с детализацией линии интерфейса.

Предполагается, что в модеме исходящей связи набор номера осуществляется вручную, а в удаленном модеме имеется автоответчик. После установления соединения пользователь должен нажать соответствующую клавишу данных (в современных модемах это происходит автоматически). Это инициирует подключение терминала к линии связи. Когда удаленный модем посылает вызывающему модему несущий сигнал (сигнал основной частоты), он сообщает о том, что модем принял вызов.

Передача файлов между удалёнными устройствами должна осуществляться упорядоченно. Все соглашения относительно потока передаваемых данных устанавливаются протоколами связи.

Рис. 10.8. Формат блока данных по протоколу XMODEM

Например, по протоколу XMODEM всё передаваемое сообщение разделяется на блоки фиксированной длины (рис. 10.8). Каждый блок снабжается своим номером и контрольной суммой для проверки правильности передачи данных.

Вопросы к лекции

1. По протоколу процедуры “рукопожатия” для двух конечных автоматов составить блок-схему алгоритма работы удалённого модема и модема исходящей связи, а так же временную диаграмму их взаимодействия.

2. Для заданного полинома нарисовать и объяснить схему скремблера-дескремблера с самосинхронизацией и с начальной установкой.

3. По структуре скремблера запишите его полином и определите тип скремблера.

4. Какие функции выполняют в модеме эхо-компенсатор, скремблер, схема синхронизации, относительный кодер, эквалайзер?

 

________________________________________________________________________________________________

Курс «Периферийные устройства»

(лекции)

-2-

*

Рис. 10.7. Процедура вызова удаленного модема по протоколу RS-232С/V.24:
ВКЛ — включение линии; ВЫКЛ — выключение линии;       – лампочка включена;        – лампочка выключена

Освобождение

канала

Передача данных

Установление соединения (вызов)

КТСОП

модем

модем

RS-232C

RS-232C

ПЭВМ

ПЭВМ

Повесить трубку

Задержка

DTR вкл

DSR выкл

DTR выкл

DCD выкл

DCD выкл

СTS выкл

СTS выкл

RTS выкл

Несущая выкл

RTS выкл

RxD

Сигнал данных

TxD

*

СTS вкл

RTS вкл

RTS выкл

Сигнал данных

RxD

TxD

СTS вкл

СTS вкл

DSR вкл

*

DTR вкл

DCD вкл

Несущая вкл

RTS вкл

RI вкл

DTR вкл

Набор цифр

Короткая задержка

Несущая выкл

Короткая задержка

DCD выкл

Пользователь набирает

номер

Нажатие на клавишу данных

Рис. 10.4. Схема приемника синхронного модема

к ПЭВМ

данные

синхронизация

аналоговый канал

Схема синхронизации

Задающий генератор

Схема управления эквалайзером

Дескрем-блер

Относитель-ный декодер

Демоду-лятор

НЧ-мо-дулятор

Адаптивный эквалайзер

Рис. 10.3. Схема передатчика синхронного модема

Рис. 10.1. Структурная схема модема

каналы связи

к ПЭВМ

.

.

.

.

.

.

Индикаторы состояния модема

Порт канального интерфейса

Порт интерфейса (ПЭВМ-модем)

Модемный процессор

Цифровой сигнальный процессор

(DSP)

Универсальный процессор

(PU)

ОЗУ

(RAM)

к ПЭВМ

аналоговый канал

Эхо компенсатор

Источник питания

Приемник

Передатчик

Схема управления

Модулятор

Относитель-ный кодер

Скремблер

Схема синхронизации

Рис. 10.2. Схема синхронного модема

к ПЭВМ

данные

синхро-низация

аналоговый канал

Эквалайзер

ППЗУ

(ERPROM)

ПЗУ

(ROM)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82241. Коммуникативная рациональность. Роль традиций, ценностей, образцов интерпритации и предрассудков (Г.Гадамер) в межсубъектном понимании и смыслополагании 38.92 KB
  Что такое понимание Можно ли рассматривать понимание только как знание наравне с эмпирическим и теоретическим знанием Несомненно понимание является знанием но знанием особенным имеющим специфические черты которые существенно отличают его от других видов знания. Так прежде всего необходимо рассматривать понимание как осмысление как выявление и реконструкцию смысла. Таким образом главной задачей герменевтики становится истолкование и понимание текстов. Дильтей полагает что главным методом данных наук является понимание.
82242. Методологические функции «предпосылочного знания» и регулятивных принципов в науке 34.35 KB
  Одновременно произошло уточнение понимания природы социальности и исследования в сфере философии науки должны раскрывать как и в каких формах социальный и культурно-исторический моменты входят в содержание знания и влияют на способы и результаты познавательной деятельности. Сегодня найдены реальные вполне адекватные формы и опосредующие механизмы такого воздействия в частности выявлена роль идеалов и норм философско-мировоззренческих предпосылок и оснований научного знания. Через них принимая форму ценностного сознания социальная и...
82243. Ценностные предпосылки как следствия коммуникативности СГН. Оценочные суждения в науке и необходимость «ценностной нейтральности» в социальном исследовании 34.11 KB
  Наиболее важной классификацией ценностей является их деление на абсолютные ценности, т.е., разделяемые всеми людьми (жизнь, здоровье, любовь, красота, истина, справедливость, свобода, счастье и т.д.) и относительные ценности, т.е., разделяемые только определенной группой людей (деньги, слава, наслаждение, власть, статус и т.д.).
82244. Принципы «логики социальных наук» К. Поппера 30.45 KB
  Признание того что ценности в науке выражают ее социокультурную обусловленность становится определяющим в философии и методологии науки особенно социально гуманитарного знания. В этом отличие науки от социального знания кот субъективно. Поппер утверждает что и естественный и соц науки имеют общий научный метод познания основаны на доказательствах. Согласно Адорно нельзя уравнивать соц и естеств науки.
82245. Роль научной картины мира, стиля научного познания, философских категорий и принципов, представлений здравого смысла в исследовательском процессе социально-гуманитарных наук 33.42 KB
  Все больше возрастает значимость понятия картина мира для методологии соцгум наук а развитие соцгум наук в свою очередь все активнее вводит гум составляющую в НКМ. Понимание КМ в соцгум науках не возможно без ориентации на человека понимания его места в культуре в мире способов видения им мира. В КМ соцгум наук нет противопоставления субъектачеловека и объектамира описываются лишь типы понимания мира включающего самого человека.
82246. Внебиологическое понимание жизни. Социокультурное и гуманитарное содержание понятия жизни (А.Бергсон. В. Дильтей. Философская антропология) 46.85 KB
  Социокультурное и гуманитарное содержание понятия жизни А. Философская антропология Проблема жизни относится к тем научным проблемам которые имеют несомненный философский смысл и значение. вопрос о сущности жизни; вопрос о происхождении или вечности жизни.
82247. Познание и «переживание жизни» - основное содержание художественных произведений 57.65 KB
  Проблема жизни в ее преломлении к существованию человека привлекла внимание и философов гуманитарного склада что выразилось в появлении различного рода философий жизни экзистенциализм ницшеанство Дильтей и др. русский экзистенциализм абсолютизирующих отдельные стороны духовной жизни и психической деятельности человека. Державин в своей поэме Бог весьма образно характеризовал проблему человека: Частица целой я вселенной Поставлен мнится мне в почтенной Средине естества я той Где кончил тварей ты телесных Где начал ты духов...
82248. История как форма проявления жизни. Объективация жизни во времени. Жизнь как незавершаемая целостность.(О.Шпеннглер, Э. Гуссерль) 33.65 KB
  Объективация жизни во времени. Она может трактоваться в естественно-научном это форма движения материи психологическом это одухотворенность бытия историко-культурном это проявление жизни в разных эпохах биографическом жизнь отдельного человека и философском жизнь как благо смыслах. Она может изучаться с разных позиций например со стороны образа жизни людей стиля и манеры жизни повседневного жизненного мира человека со стороны продолжительности уровня качества жизни и т.
82249. Социальные и культурно- историческиеформы жизни:общее строение и иерархия уровней. Научные и вненаучные представления о формах жизни 41.6 KB
  Державин в своей поэме Бог весьма образно характеризовал проблему человека: Частица целой я вселенной Поставлен мнится мне в почтенной Средине естества я той Где кончил тварей ты телесных Где начал ты духов небесных И цепь существ связал всех мной. Во всех этих случаях отчетливо обнаруживаются две основные методологические тенденции в объяснении природы человека: редукционистская сводящая природу человека либо к биологической либо напротив к социальной его стороне и целостная системная понимающая природу человека как единое...