Обмен информацией через модем

Модем (Модулятор—Демодулятор) — устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи.

Модем, используемый для обмена информацией между компьютерами через телефонную линию, на первом этапе производит модуляцию цифровой информации для передачи через аналоговый канат в виде тональных посылок звукового диапазона частот (цифроаналоговое преобразование).

На втором этапе происходит обратный процесс демодуляции аналоговых сигналов в цифровые значения (аналого-цифровое преобразование), которые может воспринимать компьютер на другом конце линии связи. Модемы в системах телекоммуникаций не только выполняют функции модуляции и демодуляции, но и обеспечивают прием и передачу факсимильных сообщений, автоматическое определение номера вызывающего абонента (АОН), выполняют функции автоответчика, электронного секретаря, служат для оцифровки голоса и обратной операции восстановления оцифрованного голоса.

В связи с этим модем представляет собой достаточно сложное устройство, структурная схема которого представлена на рисунке 19. Адаптеры портов ввода/вывода предназначены для обмена данными между модемом и телефонными линиями, а также между модемом и ЭВМ. Цифровой сигнальный процессор DSP выполняет функции модуляции и демодуляции сигналов и обеспечивает соответствующие протоколы передачи данных. Контроллер осуществляет управление сигнальным процессором DSP, а также обработку команд и буферизацию данных. Программа управления модемом «прошита» в микросхеме ROM. Установки модема в момент включения сохраняются с помощью микросхемы ERPROM. Оперативной памятью модема является микросхема RAM.

 

Рисунок 19 – Структурная схема модема

 

 

По такой классической схеме изготовляются высококачественные модемы. Во внутренних модемах могут отсутствовать отдельные компоненты. Например, в так называемых «софт-модемах» (Softmodem) отсутствует микросхема контроллера: ее функции выполняет центральный процессор ПК. В «вин-модемах» (Win modem) отсутствует цифровой сигнальный процессор DSP, функции которого выполняет специальное программное обеспечение, предназначенное для работы под операционной системой Windows.

Модемы можно классифицировать по признакам:

- по конструктивному исполнению — внешние (автономные) и внутренние (встраиваемые в аппаратуру);

- типу обработки данных — полноценные и программные. В программных модемах (Softmodem или Winmodem) работу по поддержке протоколов связи или коррекции ошибок выполняет центральный процессор ПК;

- назначению — собственно модемы, используемые для систем передачи только данных, и факс-модемы для систем передачи данных и факсов. В настоящее время производители предпочитают в ы пус кать факс - м од ем ы;

- скорости передачи — в соответствии со стандартом скоростей передачи данных;

- в зависимости от интерфейса с каналом связи — контактные и бесконтактные.

Имеются определенные различия при подключении, обслуживании и управлении внешним и внутренним модемами.

Внутренний модем представляет собой съемную карту расширения, на которой размещены все компоненты, обеспечивающие обмен данными. Он устанавливается в слот материнской платы так же, как и любая другая дополнительная карта. На внешней стороне карты модема находятся гнезда для подключения кабеля телефонной линии. Преимуществом внутреннего модема является отсутствие на рабочем месте дополнительного периферийного устройства. Однако при использовании внугреннего модема возникает необходимость вскрытия корпуса системного блока для перенастройки модема.

Внешний модем — это самостоятельное устройство, оснащенное блоком питания, разъемами для подключения к аппаратуре (к последовательному порту компьютера — разъем RS-232), телефонному каналу (разъем RJ-11) и панелью с индикаторами. Индикаторы дают информацию о режимах работы модема, например: MR (Modem Ready) — модем включен в сеть; ОН (Off Hook) молем «поднял трубку»; АА (Auto Answer) — модем отвечает на звонок телефона; CD (Carrier Detect) — модем определил другой модем в линии; DC (Data Compression) — выполняется процедура сжатия данных; ЕС (Error Control) — выполняется процедура контроля ошибок и др. По состоянию светодиодных индикаторов имеется возможность следить за состоянием внешнего модема. Благодаря размещению всех компонентов внутри собственного корпуса, который соединен с ЭВМ только кабелем данных, внешний модем более удобен.

Модемы, изготовленные по стандарту PCMCIA, предназначены для портативных компьютеров и позволяют работать в системах телекоммуникаций и в компьютерных сетях. Такие модемы имеют размер пластиковой карты и устанавливаются в специальный разъем PCMCIA. Модем такого типа имеет массу около 30 г, а по показателям скорости передачи данных не отличается от модемов обычного исполнения. Модемы PCMCIA, поддерживающие протокол ММР 10, обеспечивают работу портативных ПК с электронной почтой и с Internet через мобильный радиотелефон.

Преимущества программных модемов: низкая стоимость, легкость установки, возможность модернизации модема путем замены программы, а также адаптация модема к российским телефонным линиям. Недостатки программных модемов: задействование дополнительных ресурсов ПК, привязанность к определенной операционной системе, необходимость наличия качественной телефонной связи.

Многие типы модемов обеспечивают весьма разнообразные сервисные возможности. Например, модемы серии ZyHEL, оснащенные фирменным программным обеспечением Zvoice, весьма эффективно выполняют в автоматическом режиме функции факса, автоответчика и АОН. Так, в ответ на телефонный звонок факсмодем «поднимет трубку», определит номер абонента, высветит его на экране; затем как автоответчик воспроизведет свое приветствие и проанализирует, кто с ним соединился. Если он услышит приветствие факса, примет факс и при наличии подключенного принтера распечатает его. Если позвонит абонент, передающий данные, факс-модем примет их и загрузит в подсоединенный к нему почтовый ящик (конечно, если таковой подключен). Если же позвонит по телефону человек, речевое сообщение может быть записано на магнитный диск и прослушано позже через телефон. При автоматической рассылке факсов модем, если для него заранее подготовлен текст и список телефонов рассылки, самостоятельно будет обзванивать клиентов и отправлять им факсы, причем если трубку снимет человек, факс-модем вежливо, «по-человечески» попросит его принять факс.

Для обмена информацией с помощью модема используются различные протоколы передачи данных, т.е. совокупность правил, регламентирующих формат данных и процедуры их передачи в канале связи. В протоколе указываются способы модуляции данных с целью ускорения и защищенности их передачи; выполнения соединения с каналом и подавления действующего в канале шума; обеспечения достоверности передачи данных.

Протоколы передачи данных для модемов установлены МККТТ — Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (французская аббревиатура — CCITT), переименованным позже в Международный институт телекоммуникаций (ITU — International Telecommunication Union). На практике используются следующие протоколы:

- V.34, позволяющий принимать данные со скоростью до 33 600 бит/с;

- V.90, х2 и k56flex, поддерживающие работу со скоростью в 57 600 бит/с. Протокол V.90 является универсальным, поддерживается модемами разных фирм, позволяет передавать данные со скоростью 28 800 бит/с;

- V.92 обеспечивает скорость передачи данных 57 600 бит/с.

Протокол V.34 выполняет тестирование канала связи, позволяющее определить оптимальный для него режим работы модемов (несущая частота, полоса пропускания, скорость передачи, уровень передаваемого сигнала). В соответствии с этим стандартом начальное соединение осуществляется на минимальной скорости 300 бит/с — такая связь возможна даже на линиях самого низкого качества. В дальнейшем происходит идентификация модемов на обоих концах канала связи, определяется возможность поддержки протоколов коррекции ошибок и сжатия данных, тип используемой модуляции и выбирается эффективная скорость передачи данных.

В протоколах передачи используются сложные методы кодирования данных, при которых в каждый момент времени элемент данных представлен не двумя, а большим количеством значений модулируемого параметра сигнала. Благодаря этому повышается скорость передачи данных, но ухудшается помехозащищенность сигналов.

Протоколы коррекции ошибок разработаны для повышения помехозащищенности сигналов, коррекции ошибок, возникающих при передаче данных на большие расстояния через телефонную линию невысокого качества. Протоколы семейства MNP (Microcom Network Protocol), используемые в большинстве современных модемов, основаны на использовании корректирующих кодов с обнаружением и исправлением ошибок. Этими же протоколами пре-дусмотрено дальнейшее совершенствование модемов, связанное с внедрением в них функции сжатия данных, позволяющей существенно поднять скорость передачи.

Принцип сжатия данных основан на анализе потоков данных, замене часто встречающихся в передаваемом блоке символов двоичными кодами меньшей длины, чем коды, используемые для кодирования редко встречающихся символов, а также в определении повторяющихся последовательностей символов и передаче взамен их коротких блоков-описателей.

На смену протоколам семейства NMP-1 — NMP-10 в последние годы пришли протоколы LAPM (Link Access Procedure for Modem), V.42, V.42bis, позволяющие более эффективно выполнять коррекцию ошибок и сжатие данных.

Протоколы передачи файлов дополнительно регламентируют процедуры разбиения информации на блоки, использования кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок, повторной пересылки неверно принятых блоков, восстановления передачи после обрыва. К наиболее распространенным протоколам этой группы следует отнести протоколы Xmodem, Ymodem, Kermit, Zmodem. Причем Zmodem является наиболее распространенным протоколом передачи файлов.

При выборе модема необходимо принимать во внимание:

 

наличие сертификата Минсвязи РФ, что гарантирует работу на российских низкокачественных линиях связи и с российскими форматами управляющих сигналов;

- соответствие фирмы —производителя модема фирме провайдера, если подключение к компьютерной или иной сети производится через провайдер;

- качество линии связи, к которой будет подключаться модем, поскольку при низком качестве линии модем, не имеющий хорошей защиты от помех, будет работать на пониженной скорости.

Электронная доска объявлений (Bulletein Board System — BBS) представляет собой компьютер, снабженный одним или несколькими модемами, на котором выполняется специальное программное обеспечение, дающее возможность удаленным пользователям связываться с этим компьютером по телефонным линиям и осуществлять обмен файлами и сообщениями. Большинство станций BBS объединено в FidoNet — международную некоммерческую сеть пользователей компьютеров. Управляющая программа BBS организует диалог с пользователем, позволяет ему получить сообщения (почту), отправить почту другим пользователям BBS или FidoNet, если данная BBS входит в эту сеть. Кроме того, пользователь BBS получает возможность просматривать архивы файлов BBS, переписывать интересующие его файлы, передавать на BBS свои файлы.

Электронная почта является одной из самых привлекательных возможностей использования модемов. Использование электронной почты возможно в том случае, если компьютер оснащен модемом, подключен к глобальной сети и имеется специальное программное обеспечение для обмена почтой. Письмо, отправляемое по электронной почте, представляет собой обычный файл, содержащий текст письма и специальный заголовок, в котором указано, от кого письмо направлено, кому предназначено, тема письма и дата его отправления. Отправленное письмо через несколько минут или дней (в зависимости от расстояния и других причин) попадает на компьютер получателя, который имеет возможность просмотреть почту и отправить ответ в любое удобное время.

Пользователи ПК, оснащенных модемами, имеют возможность участвовать в телеконференциях, представляющих собой, по сути, обмен информацией с помощью BBS, но с гораздо большими возможностями. Абонент сети может «подписаться» на интересующие его конференции, что дает ему возможность отправлять свои сообщения по тематике данной телеконференции и получать новые сообщения по этой теме, отправленные другими пользователями сети.

Пользователи компьютеров с модемами имеют возможность доступа не только в FidoNet, но и в Internet — совокупность всемирных компьютерных сетей. В Internet включены самые различные компьютерные службы: электронная почта, телеконференции Usenet, система передачи файлов FTP, система Gopher, WWW (World Wide Web — Всемирная паутина) и др. Наибольшее развитие и широкую популярность среди пользователей получила Всемирная паутина. Миллионы пользователей, от корпоративных до индивидуальных, разместили здесь свои Web-страницы.