Основы современных компьютерных технологий
Принципы работы и характеристики модема
Модем как устройство связи между компьютером и телефонной линией предназначен для автоматического преобразования цифровых электрических сигналов в аналоговые и обратно. Это связано с тем, что компьютер работает только с цифровыми сигналами, а телефонные линии - только с аналоговыми.
Процесс преобразования цифрового сигнала в аналоговый называется в технике модуляцией, а процесс обратного преобразования - демодуляцией.
Аналоговый сигнал обычно характеризуется тремя параметрами: амплитудой, частотой и фазой. Современные модемы используют в своей работе все три характеристики аналогового сигнала. Модем принимает от компьютера три бита информации, а затем посылает в линию
419
аналоговый сигнал, амплитуда которого определяется первым принятым битом, частота - вторым и фаза - третьим. Модем-приемник, получив такую информацию, расшифровывает аналоговый сигнал и преобразует его в три переданных бита. Исходным аналоговым сигналом является сигнал несущей частоты, используемой в телефонных линиях связи, который и подвергается преобразованиям модемом-передатчиком. Наличие сигнала несущей частоты в телефонной линии является признаком того, что связь между модемами установлена.
Пропускная способность модема. Эта характеристика определяется двумя составляющими: скоростью передачи информации и объемом цифровой информации в одном аналоговом сигнале. Скорость передачи информации измеряется в бодах и определяется способностью модема переключаться с одного аналогового сигнала на другой. Так, если модем за секунду изменяет характеристики аналогового сигнала 2400 раз, то он имеет скорость передачи данных 2400 бод.
Объем цифровой информации в одном аналоговом сигнале определяется количеством битов, упакованных в этом сигнале.
Пропускная способность модема, являющаяся основной его характеристикой, определяется как произведение рассмотренных составляющих и измеряется в bps (бит/сек). Если модем имеет скорость 2400 бод, а аналоговый сигнал несет информацию о 4 битах, то пропускная способность модема составит 9600 bps.
Два модема при установке связи должны работать на одной и той же скорости и использовать один и тот же метод модуляции, в противном случае такая связь просто не может быть установлена. Поэтому каждый модем имеет стандартную скорость передачи данных. Сейчас преимущественно используются модемы со скоростью передачи 9600,14 400,28 800 и 33 600 bps. Величина скорости определяет свой способ модуляции, то есть, как и какими характеристиками аналогового сигнала кодируется цифровая информация. Кроме того, любой модем должен поддерживать не только свою максимальную скорость, но и все меньшие, чтобы иметь возможность устанавливать связь и с более медленными модемами. При этом модем с более высокой скоростью переходит на более низкую, соответствующую скорости модема на другом конце связи. Переход на более низкую скорость может происходить и при плохих условиях связи, обусловленных помехами в некачественных телефонных линиях.
Сжатие информации. Перед тем, как передавать информацию в линию связи, ее необходимо сжать, чтобы за один и тот же промежуток времени можно было передать большее количество информации. Один из принципов сжатия заключается в том, чтобы повторяющуюся последовательность символов или кодов заменить на более короткую по принципу: АААААВВВВСССССС = 5А4В6С
Другой принцип сжатия заключается в том, что при передаче информации используются укороченные байты. Естественно, что сами байты являются восьмибитовыми, а группы информации, например, из пяти битов могут начинаться в одном байте, а заканчиваться в другом. Длина таких укороченных байтов в общем случае может быть различной, при этом наиболее часто встречающиеся символы кодируются более короткой последовательностью битов.
В настоящее время разработано огромное количество программ-архиваторов, которые работают по сложным алгоритмам сжатия информации. Отметим, что минимальной единицей сжатия является блок информации, размер которого зависит от ее типа. Примером могут служить наиболее часто используемые в настоящее время программы Arj или Zip.
Сжатие данных могут осуществлять программы-архиваторы, встроенные в модем аппаратные протоколы сжатия (например, MNP5), а также сами протоколы передачи данных.
420
Обнаружение и коррекция ошибок. После передачи очередного блока передающий модем ожидает от модема на другом конце линии связи подтверждения, что все принято правильно. Если информация принята с ошибкой, то принимающий модем выдаст сигнал на повторение передачи посланного блока. Этот метод коррекции ошибок называется ARQ (Automatic Repeat reQuest - автоматический запрос на повторение). Некоторые протоколы связи отслеживают определенное заранее число ошибок при передаче информации, и когда это число превышает указанное, модем-приемник предлагает модему-передатчику перейти на более низкую скорость или уменьшить размер передаваемых блоков.
Для контроля передаваемой информации каждый ее блок снабжается контрольной суммой, которая представляет собой число, получаемое путем арифметических действий над всеми битами передаваемого блока. Алгоритм получения этого числа выбирается таким образом, чтобы искажение любого бита приводило к изменению контрольной суммы. Модем-приемник, получив очередной блок информации, определяет контрольную сумму по тому же самому алгоритму и сравнивает ее с полученной. При совпадении контрольных сумм считается, что блок передан правильно. Если же они не совпадают, то считается, что при передаче произошла ошибка, и модем-приемник выдаст сигнал на повтор передачи полученного блока. Вероятность того, что испорченная контрольная сумма будет соответствовать искаженным данным, ничтожно мала. Поэтому такой метод обеспечивает практически стопроцентное обнаружение ошибок.
Коррекция ошибок может осуществляться в самом модеме, если у него встроен аппаратный протокол коррекции ошибок (например, MNP4), а также в коммуникационной программе, которая реализует протокол передачи файлов (например, Xmodem).
Режимы работы модема. Подключенный к компьютеру модем может находиться в одном из двух режимов работы: режим передачи данных (modem is online) или режим команд.
В режиме передачи данных все, что посылает модему компьютер, воспринимается им как данные, которые нужно преобразовывать в аналоговый сигнал и передавать в телефонную линию. Режим команд предназначен для управления модемом. В этом режиме используются специальные команды, выдаваемые компьютером, а сам модем работает самостоятельно. Получив строку символов, он интерпретирует ее как команду. Если команда распознается, то модем исполняет ее. В противном случае он выдает сообщение об ошибке.
Разновидностью режима команд является режим ожидания звонка, в котором модем находится в состоянии ожидания, готовый в любой момент снять телефонную трубку и установить связь с модемом на другом конце линии.
Хотя набор команд модема зависит от фирмы-производителя, модели и года выпуска, тем не менее существует ряд команд для выполнения основных операций, которые являются общими для всех модемов. К этим командам относятся: снятие трубки, набор номера и установка режимов работы.
Сразу же после включения в модеме устанавливается режим команд. Переход в режим передачи данных происходит по команде снятия трубки и набора номера. Для обратного перехода в режим команд используется специальная последовательность кодов (escape-последовательность), которая воспринимается модемом как команда в режиме передачи данных.
Современное коммуникационное программное обеспечение освобождает пользователя от необходимости знания модемных команд, последовательность и количество которых формируется в зависимости от решаемой задачи.
421
418 :: 419 :: 420 :: 421 :: Содержание
