Як влаштований і працює модем
Модем – це пристрій, який дозволяє обмінюватися даними по телефонній лінії. Якщо комп’ютери розташовані занадто далеко, і їх не можна поєднати стандартним мережевим кабелем, зв’язок між ними здійснюється за допомогою модему. В мережевому середовищі модеми служать для з’єднання окремих мереж між собою або між ЛВС і іншим світом. Здійснювати зв’язок безпосередньо через телефонну лінію комп’ютери не можуть, так як обмінюються даними за допомогою цифрових електронних імпульсів, а по телефонній лінії можна передавати тільки аналогові сигнали (звуки). Цифровий сигнал може приймати лише два значення – 0 або 1. Аналоговий сигнал – це плавна крива, яка може мати нескінченну безліч значень. Модем на передавальній стороні перетворить цифрові сигнали в аналогові і передає їх по телефонній лінії. Модем на приймаючій стороні перетворить аналогові сигнали, що приходять, в цифрові для комп’ютера – одержувача. Іншими словами передає модем модулює цифровий сигнал в аналоговий, а приймаючий модем демодулирует аналоговий сигнал в цифровий. Апаратне забезпечення модемовМодемы мають два стандартних фізичних інтерфейсу: послідовний інтерфейс передачі даних (RS-232); інтерфейс з телефонною лінією RG-11(чотириконтактний телефонний роз’єм). Існують внутрішні і зовнішні модеми. Внутрішні модеми встановлюються в слоти розширення на материнській платі комп’ютера подібно іншим платам. Зовнішній модем являє собою коробочку, що підключається до комп’ютера за допомогою послідовного (RS-232) кабелю. Цей кабель з’єднує послідовний порт комп’ютера з тим роз’ємом модему, який призначений для зв’язку з комп’ютером. Для підключення модему до телефонної лінії використовується кабель з роз’ємом RG-11. Стандарти модемовПромышленные стандарти існують практично для кожної галузі мережевих технологій і модеми не є винятком. Стандарти забезпечують взаємодію модемів від різних виробників. Специфікації, відомі як V-серії, включають номер стандарту. Іноді включається так само слово “bis”. Воно вказує, що даний стандарт – переглянута версія більш раннього стандарту. Якщо в назві присутнє слово “terbo” це означає, що другий – “bis” стандарт так само був модифікований. Продуктивність модему Спочатку швидкість модемів вимірювалася в бітах в секунду або в одиницях, званих “бод”. Многії плутали їх, вважаючи що вони позначають одне і те ж. Насправді бод відноситься до частоти осциляцій звукової хвилі, які переносять біти даних по телефонній лінії. На початку 80-х років швидкість в бодах дорівнювала швидкості передавання модемів. Потім інженери розробили методи стиску і кодування інформації. В результаті кожна модуляція звуку могла переносити більше одного біта інформації, отже швидкість передачі в бітах в секунду може бути більше, ніж швидкість у бодах, тому необхідно спочатку звернути увагу на швидкість в бітах в секунду, а потім в бодах. Наприклад модем на швидкості 28800 бод насправді може передавати дані зі швидкістю 115200 біт/c. Сучасні модеми мають такі індустріальні стандарти стиснення даних як V. 42bis/MNP5, і мають швидкість передачі даних 57600 біт/c, а деякі – 76800 біт/c. Типи модемів Існують різні типи модемів, так як існують різні середовища передачі, для яких потрібні різні методи передачі. Ці типи можна грубо розділити, взявши за основу критерій синхронізації зв’язку. Зв’язок буває асинхронний і синхронний. Тип модему буде залежати від середовища і від призначення мережі. Асинхронна связьАсинхронная зв’язок – найпоширеніша форма передачі даних. Причина такої популярності полягає у використанні цим методом стандартних телефонних ліній. При асинхронній передачі дані передаються послідовним потоком. Кожен символ – літера, число або знак, який розкладається в послідовність біт. Кожна така послідовність відділяється від іншої стартовим і стоповим бітом. Передає та приймає пристрої повинні погоджувати послідовність стартових і стопових бітів. Зв’язок цього типу не синхронізується, передавальний комп’ютер передає, приймає отримує без координації взаємодії пристроїв. Потім приймаючий комп’ютер перевіряє отримані дані на наявність помилок і приймає наступний блок інформації. 25% трафіку йде на передачу согласующей інформації. Контроль помилок Ймовірність помилок ніколи не виключена, тому асинхронної передачі використовується спеціальний біт – біт парності. Схема перевірки і корекції помилок, яка його застосовує, називається контролем парності. При контролі паритету кількість набраних і прийнятих одиничних бітів повинно збігатися. Стандарт модемів V. 32 не передбачав контроль помилок. Щоб вирішити цю проблему, компанія Microcom створила власний стандарт асинхронного контролю помилок даних, який був названий Microcom Network Protocol (MNP). Цей метод виявився настільки вдалим, що й інші компанії запозичили не тільки початкову версію його, але й інші версії, які називаються класами. В даний час використовується MNP класів 2, 3 і 4. У 1989 р. комітет CCITT опублікував схему асинхронного контролю помилок, названу V. 42. Цей стандарт апаратної корекції помилок включає в себе два протоколи. Основна схема контролю помилок – це Link Acces Procedure for Modem (LAPM), однак V. 42 так само використовує MNP4. Протокол LAPM використовується для з’єднання модемів за стандартом V. 42, однак якщо один з модемів підтримує тільки стандарт MNP4, буде використовуватися MNP4. Алгоритм корекції/сжатияПри передачі інформації з використанням протоколу корекції (MNP4, v.42) відбувається обрізання 10 біт, отриманих з комп’ютера, до 8-ми інформаційних (видаляються стартовий і стоповий біти) (10 біт = старт_бит + 8 інформаційних + стоп_бит – див. Асинхронний протокол RS232). І навпаки, при отриманні з лінії 8-ми інформаційних біт модем перетворює їх у 10 і передає в комп’ютер. Таким чином по лінії йде інформації менше, ніж модем отримав з комп’ютера. Але це ще не все. При використанні протоколу стиснення (MNP5, v.42bis) відбувається ще і зменшення обсягу корисної інформації, так що від тих 10-ти біт, що модем отримав від комп’ютера, в лінію (і на віддалений модем) потрапить від них тільки частина… На продуктивність каналу зв’язку впливають два фактори: швидкість каналу – характеризує наскільки швидко біти кодуються і передаються по каналу зв’язку; пропускна здатність – характеризує частку корисної інформації, що передається по каналу. Швидкість передачі і пропускна здатність не одне і те ж. За рахунок стиснення даних можна збільшити пропускну здатність – стиснення зменшує час, необхідний для передачі даних (за рахунок видалення надлишкових елементів і порожніх ділянок). Один з поширених протоколів стиснення даних є MNP5, час передачі при якому може бути скорочено наполовину.При використанні стандарту V. 42bis можна домогтися найбільшої продуктивності, так як він описує апаратну реалізацію безперервного стиснення інформації. Пропускна здатність на швидкості 9600 біт/с може досягати 38400 біт/c. В даний час використовуються такі високошвидкісні протоколи, як V. 90 і V. 92. Комбінування стандартів Для збільшення продуктивності використовують комбінацію протоколів передачі даних і корекції помилок. Наприклад, при асинхронній передачі хороші результати дає комбінація: V. 32bis – передача V. 42 – корекція помилок; V. 42bis – стиснення. Синхронна зв’язок Синхронна зв’язок заснована на схемі синхронізації, узгодженої між двома пристроями. Її мета – виокремити біти з групи при передачі їх блоками. Ці блоки називаються кадрами. Для встановлення синхронізації і перевірки правильності її роботи використовуються спеціальні символи. Оскільки біти передаються в синхронному режимі, стартові і стопові біти не потрібні. Передача завершується в кінці одного кадру і починаються на початку іншого. Цей метод більш ефективний, ніж асинхронна передача. У випадку помилки синхронна схема розпізнавання і корекції помилок повторює передачу кадру. Синхронні протоколи виконують наступні дії, непередбачені асинхронними протоколами: дані розбивають на блоки; додають керуючу інформацію; перевіряють дані на наявність помилок. Основні протоколи синхронної передачі: SDLC – протокол синхронного управління каналом; HDLC – протокол высокоуровнего управління каналом; BISYNC – протокол двійковій синхронізованою зв’язку. Синхронна зв’язок використовується в основному на виділених цифрових лініях, і в домашніх умовах, як правило, не застосовується.
