_ 21.ВВЕДЕНИЕ
Развитие вычислительных сетей потребовало передачи при межмашин-ном обмене данными больших объемов цифровой информации с высокой ско-ростью и верностью.
Именно поэтому возникла проблема проектирования средств организа-ции каналов передачи данных эффективно использующих пропускную способ-ность существующих непрерывных каналов электросвязи и базирующихся на современной технике и технологии цифровых интегральных схем.
Базовые функции по согласованию источников и приемников данных с непрерывными частотно-ограниченными каналами возложена на 1устройства 1преобразования сигналов 0 (УПС) , которые в значительной мере определяют такие характеристики цифровых каналов , как скорость и верность. Поэ-тому разработка УПС , обеспечивающих требуемые информационные характе-ристики систем передачи сигналов данных между территориально удаленны-ми оконечными пунктами , является одной из актуальных задач , входящих в комплекс проблем технического обеспечения межмашинного обмена инфор-мацией в вычислительных сетях.
_ 22.УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ
Основной задачей создания УПС было сделать такой «переводчик» , который позволил бы преобразовывать 1цифровой 0 сигнал , более понятный ЭВМ или терминалу , в используемый в телеграфных , телефонных и неко-торых других каналах связи 1аналоговый 0 сигнал.
Когда устройства ООД ( 1Оконечное Оборудование Данных 0 - им может
быть ЭВМ, терминал и пр.) обмениваются данными друг с другом с исполь-
зованием, например, телефонной линии , сигнал должен приспособиться к
ориентированному на речь аналоговому миру. Однако устройства ООД взаи-
модействуют посредством цифровых ( 1дискретных 0) сигналов. Форма цифрово-
го сигнала существенно отличается от формы аналогового сигнала. Сходс-тво состоит в том , что сигнал непрерывен , повторяет самого себя и периодичен , но он очень отличается тем, что дискретен - изменения состояния (уровня электрического напряжения) очень резкие. ЭВМ и тер-миналы используют цифровые , двоичные формы , поскольку полупроводни-ковые транзисторы в своей основе - дискретные приборы с двумя состоя-ниями.
Цифровая передача реализована в настоящее время во многих систе-
мах , к примеру - в 1локальных сетях 0 , где машины не удалены на большое
расстояние, и есть возможность связать их общей шиной. Также она широ-
ко используется при непосредственной связи между компьютерами через
асинхронные порты (так называемые 1нуль-модемы 0). Цифровая передача име-
ет ряд явных преимуществ по сравнению с аналоговыми системами связи. Однако аналоговые каналы все еще доминируют в местных системах подклю-чения устройств ООД к каналам телефонных служб.
Различают несколько типов УПС :
· 3 Устройства преобразования сигналов телеграфного типа;
· 3 Устройства преобразования сигналов низкого уровня;
· 3 Модемы;
· 3 Автовызывные устройства (АВУ),
а также, возможно, некоторые другие, специфические, устройства.
В реферате более подробно рассмотрены наиболее известные и часто используемые из них - 1 модемы 0, а также 1автовызывные устройства 0, как возможное (и весьма ценное) дополнение (а для самых современных моде-мов - неотъемлемая часть)
_ 23.МОДЕМ
В последнее время модемы становятся неотъемлемой частью компьюте-ра. Установив модем на свой компьютер , вы фактически открываете для себя новый мир. Ваш компьютер превращается из обособленного компьютера в звено глобальной сети.
Модем позволит вам, не выходя из дома, получить доступ к базам данных, которые могут быть удалены от вас на многие тысячи километров, разместить сообщение на 1BBS 0 (электронной доске обьявлений), доступной другим пользователям, скопировать с той же BBS интересующие вас файлы, интегрировать домашний компьютер в сеть вашего офиса, при этом (не считая низкой скорости обмена данными) создается полное ощущение рабо-ты в сети офиса. Кроме того, воспользовавшись глобальными сетями ( 1Rel 0-1Com, FidoNet 0) можно принимать и посылать электронные письма не только внутри города , но фактически в любой конец земного шара. Глобальные сети дают возможность не только обмениваться почтой, но и участвовать во всевозможных конференциях , получать новости практически по любой интересующей вас тематике.
Модем ( 1модулятор-демодулятор 0) является устройством, преобразующим последовательные цифровые сигналы в аналоговые сигналы и наоборот.
Иначе говоря, модем обеспечивает цифровой/аналоговый интерфейс, позво-
ляющий двум устройствам общаться друг с другом посредством телефонной
сети. Он изменяет либо 1 амплитуду 0 , либо 1частоту 0или 1фазу 0, чтобы пред-
ставить цифровые данные в виде аналоговых сигналов.
Чтобы быть точным , определение 1модуляции 0 таково: это 1модификация
1частоты для представления данных 0. Эта частота называется 1несущей час-
1тотой 0. Данные , которые модулируют несущую (то есть данные , передава-
емые терминалом или ЭВМ) называются 1 модулирующим сигналом 0. Термин «мо-
дулирующий» относится обычно к немодулированному сигналу.
Модем видоизменяет сигнал несущей (амплитуду, частоту, или фазу) для того , чтобы он мог нести модулирующий сигнал.
Модем с амплитудной модуляцией ( 1АМ-модем 0) меняет амплитуду своей несущей в соответствии с последовательностью битов , которые должны быть переданы. Обычно более высокая амплитуда представляет ноль, а бо-лее низкая - единицу. Более распространенный модем - это 1ЧМ-модем 0 (мо-дем с частотной модуляцией ).Здесь амплитуда сохраняется постоянной, а меняется частота. Двоичная единица представлена одной частотой , а двоичный ноль - другой частотой. Еще один тип модемов - это 1ФМ-модем (модем с фазовой модуляцией). Этот модем , для того , чтобы предста-вить изменение с 1 на 0 или с 0 на 1, резко меняет фазу сигнала.
Модем имеет два интерфейса (рис.1):
· Интерфейс между АПД и аналоговой линией;
· Многопроводный цифровой интерфейс между АПД и ООД.
_ 1Рис.1 . 0 | ░▒▓
|_-----------Сеть-----------_░▒▓
┌──────────┬───┐ 4 Интерфейсный 0 |┌───────────┐ ░▒▓
│ | │ 5 кабель 0 |│ │ ░▒▓
│ | С │ V.24/V.28 ┌┬ ┬┤ │ 4 Аналоговая 0 ░▒▓
│ _ ЭВМ . | ├==================┤├ ││ _ Модем . ├──────────────_░▒▓
│ | К │ _ └┴ ┴┤ │ 5 цепь 0 ░▒▓
│ | │ 4 Цепи 0 |│ │ ░▒▓
└──────────┴───┘ 5 обмена 0 |└───────────┘ ░▒▓
2ООД 0 _ | 2 АПД 0 ░▒▓
4Связной 0 | ░▒▓
5контроллер 0
1. 1Организации по стандартизации используют общепринятые аббревиату-
1ры АПД (DCE) для модема и ООД (DTE) для ЭВМ, терминала или любого дру-
1гого устройства отображения , подключенного к модему.
2. 1В обозначениях организаций по стандартам каждый проводник в мно-
1гопроводном цифровом интерфейсе называется «цепью обмена». «Цепь обме-1на» используется для передачи данных , управления и синхронизации.
Работу модема можно легче представить , если рассматривать моду-
лятор и демодулятор , составляющие в модеме одно целое , в виде от-
дельных устройств. Будем рассматривать широко известное и простое
1двухпроводное соединение 0 ( также существует 14-проводное соединение 0 -
этот тип соединения используют ,например, на АТС ).
При подключении модема к двухпроводной линии необходимо два про-
вода подключить сразу и к линейному выходу модема (модулятору), и к
линейному входу (демодулятору). Они подключаются не параллельно, а че-
рез 1гибридный трансформатор 0 (рис.2). В идеальном гибридном трансформа-
торе аналоговые сигналы из модулятора проходят через трансформатор в двухпроводную линию , а аналоговые сигналы из линии проходят через трансформатор в демодулятор. Однако в реальном гибридном трансформато-ре возникает обратная связь в форме слабых аналоговых сигналов от мо-дулятора к демодулятору. Гибридный трансформатор является частью моде-ма. Два провода выводятся наружу в виде двухконтактной колодки или двухжильного шнура и могут быть подключены непосредственно к телефон-ной розетке.
_ 1Рис.2
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
┌─────┐ 4передача 0| ┌──────┐ ┌─────────┐ |
| ├─────────┼──_┤ мод. │--_--│-▒ │ │ |
| С │ 5 данных 0| └──────┘--_--│-▒ │ ▒-│------- 42-проводная
| │ | (*) _ │ │ ▒ │ | __ 5линия
| К │ 4 прием 0 | ┌──────┐--_--│-▒ │ ▒-│-------
| ├_────────┼───┤демод.│--_--│-▒ │ │ |
└─────┘ 5 данных 0| └──────┘ └─────────┘ |
| Гибридный | (*) - 1 Нежелательная
| трансформатор | 1 обратная
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ 1 связь.
_ 24.ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБОРУДОВАНИИ
_4.1. Каналы
Простейшей сетью , в которой используются модемы , является двух-точечный канал , в котором два модема соединены с помощью одной линии связи. В примере (рис.3) «канал» соединяет ООД-ЭВМ с ООД-терминалом, в то время , как «линия» соединяет АПД-мо
_ 1Рис.3 . 0 |_--------------Сеть---------------_|
| | _ 4Терминал
┌─────┬───┐ |┌───────┐ ┌───────┐| ┌───┬─────┐
│ | С │ ┌┤ │ 4Аналоговая цепь 0 │ ├┐ │ С | │
│ _ЭВМ . | ├──────┤│ _Модем . ├───────/ /───────┤ _Модем . │├─────┤ | _ Т . │
│ | К │ └┤ │ _ │ ├┘ │ К | │
└─────┴───┘ |└───────┘ 4 Двухточечная 0 └───────┘| └───┴─────┘
2ООД 0 | 2 АПД 0 5 линия 0 2 АПД 0 | 2 ООД
| |
При выборе модема важное значение имеет тип связи , обеспечивае-мый комбинацией модема с линией. Дуплексный канал позволяет передавать одновременно последовательные данные в обоих направлениях, в то время, как полудуплексный - в каждый момент времени только в одном из двух.
Существует также симплексный канал, где данные передаются всегда толь-
ко в одном направлении. Передаваться могут отдельные знаки , блоки
данных или последовательности битов/знаков , используемые в протоколах
канала данных.
При скоростях передачи до 20 Кбит/с большинство модемов использу-
ют интерфейс V.24/V.28 МККТТ (или , аналогичный, RS-232-C ) осущест-
вляемый с помощью 25-контактного гнездового разъема на задней стенке
модема. При скоростях передачи от 48 до 168 Кбит/с требуются широкопо-
лосные модемы, которые используют интерфейс V.35 МККТТ, осуществляемый
с помощью 34-контактного разъема на задней стенке модема.
_4.2. О синхронизации
При скоростях передачи до 20 Кбит/с используются три основных ти-па модемов:
· 3 Асинхронный модем 0(только для асинхронной передачи).
Эти модемы являются низкоскоростными и работают в режиме асинхронной стартстопной позначной передачи. Они не генерируют сигна-лов синхронизации. Кстати , это именно те модемы которые мы привыкли видеть возле своих PC , ведь все COM-порты персональных компьютеров, отвечающие стандарту RS-232-C , асинхронные.
· 3 Синхронные модемы 0(для синхронной передачи).
Эти модемы работают в режиме синхронной блоковой передачи и генерируют сигналы синхронизации. Чаще используются на больших маши-нах.
· 3 Асинхронно-синхронные модемы 0(для асинхронной и синхронной пе-редачи).
Эти синхронные модемы при использовании специальных форматов
знаков могут работать в режиме асинхронной стартстопной передачи дан-ных. Общее число бит в стартстопном знаке должно быть от 8 до 11.Модем удаляет стартстопные биты перед передачей и восстанавливает их после приема. Модемы этого типа генерируют сигналы синхронизации и имеют встроенный 1асинхронно-синхронный преобразователь 0.
Асинхронные модемы могут работать с любой скоростью передачи в пределах установленных для них скоростей. Синхронный и асинхронно--синхронный модемы могут работать только с фиксированными скоростями передачи.
_4.3. Модемы с коррекцией ошибок.
Чтобы избежать ошибок , возникающих вследствие шумов в линии , используются:
· асинхронные модемы для двухточечной связи , которые обеспечива-ют отдельный асинхронный канал с коррекцией ошибок. Они используют протокол типа ARQ и хранят в буферной памяти переданные данные до тех пор , пока не получат подтверждение или запрос на повторную передачу от принимающего модема.
· синхронные модемы , работающие со скоростями от 9600 до 19200 бит/с , использующие « 1перекрестную модуляцию 0» для прямой коррекции ошибок синхронных данных. Эта модуляция основана на использовании за-щитной системы чередующихся (перекрестных) избыточных кодов в потоке передаваемой информации . Избыточные коды позволяют приемному устройс-тву выбрать те данные , которые наиболее точно соответствуют передан-ным оригиналам.
_4.4. Устройства сжатия данных
Имеющиеся устройства сжатия данных выполнены в виде отдельных
блоков или встроены в синхронные модемы. Они используют адаптивные ал-
горитмы для сжатия данных перед передачей и восстановления после прие-ма. Они могут работать с байт-ориентированными или с бит-ориентирован-ными синхронными протоколами или с асинхронными данными. Степень сжа-тия лежит в пределах от ½ до 1/3. Например , 19200 бит/с могут быть посланы (или приняты) модемом , работающим со скоростью 9600 бит/с.
_4.5. Автовызывные устройства
Ручной метод установки соединения при передаче данных через теле-фонную сеть общего пользования заключается в том , что первый абонент вручную набирает номер телефона второго человека. Он, в свою очередь, отвечает на вызов , снимая телефонную трубку , после чего , связь меж-ду этими абонентами считается установленной. После словесного удосто-верения , что связь установлена правильно , оба человека нажимают кнопки «данные» на своих телефонных аппаратах (или модемах), чтобы включить модемы в линию ТФОП.
Вместо набора телефонного номера вручную при установке соединения для передачи данных может быть использована ЭВМ , автоматически наби-рающая нужный номер. Это называется операцией автовызова , которая до недавних пор требовала специального программного обеспечения и обору-дования.
Оборудование состояло из специального интерфейса ЭВМ ( 1интерфейс 1автовызова 0 V.25) и отдельного устройства автовызова , подключенного , как показано на (рис.4)
_ 1Рис.4 . 0 ┌──────────┐
┌───┤2-пр.модем├─────┐
│ └──────────┘ │
└──┐ │
┌───────┬─┬──────────┐ ┌─────┼─────────────┐ │
│ |г| АСИ │ 4Серия 100 0 ┌┼ │ │ │
│ |л|V.24/V.28 ├─────────_└┼ ── Устройство ┌──┼───┘
│ 2 ЭВМ 0 |а| RS-232C │ │ автовызова _ │ 4 Линия основания
│ _(ООД) . |в|─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ =====▒────────────────
│ |н| АСИ │ 4Серия 200 0 │ ┌───────────┐_ │ 5 аппаратуры
│ |ы|V.25/V.28 ├─────────_┌┼ ──┤блок набора├┘ │ (ЛОА)
│ |й| RS-233C │ └┼ └───────────┘ │
└───────┴─┴──────────┘ └───────────────────┘
_ _
4Связной 0 АПД
5контроллер
Ситуация с АВУ изменилась после появления модемов с возмож-ностью 1автовызова 0. ЭВМ , подключенная к одному из таких модемов , ис-пользует единственный интерфейс V.24/V.28 (RS-232-C) и для оперативно-го автовызова , и для передачи данных. Первые модемы с автовызовом бы-ли асинхронными и использовали процедуры для автовызова , предложенные поставщиками модемов. Новая рекомендация V.25 bis стандартизует проце-дуру автовызова для асинхронно-синхронных модемов с возможностью авто-вызова.
Некоторые синхронные модемы содержат встроенную схему автомати-ческого вызова , которая устанавливает дополнительное соединение через ТФОП с целью резервирования. Процедура включается при обнаружении мо-демом повреждения в линии. Эта операция называется 1операцией автовосс-1тановления 0.
Для окончательного установления связи между машинами , оборудова-ние в месте назначения обычно пересылает автоматический ответ на авто-вызов со стороны вызывающей аппаратуры.
* * *
В заключение можно сказать , что уже сейчас появились современные многофункциональные модемы , которые объединяют в себе практически все достижения в области компьютерной связи. Характерным примером такого принципиально нового подхода могут служить довольно мощные и совершен-ные модемы американской фирмы ZyXEL - одного из мировых лидеров в про-изводстве средств коммуникации. Типичный модем ZyXEL - интеллектуаль-ный (то есть практически полностью контролируемый и управляемый компь-ютером , и заодно умеющий определять наиболее оптимальную скорость об-мена данными перед сеансом связи во избежание ошибок , которые могут возникнуть при слишком большой скорости передачи из-за случайных помех на линии), большой диапазон допустимых скоростей обмена, а также при-менение техники сжатия позволяет считать этот модем наиболее быстрым и универсальным. Одновременно с этим наличие определенных внутренних устройств и различных обслуживающих программ обеспечивает возможность использования модема ZyXEL и в качестве факса, и в качестве автоответ-чика(на плате имеется встроенный динамик), и даже в качестве определи-теля номера. Одним словом , модемы постепенно превращаются из обычных УПС в маленькие , но мощные рабочие станции на телефонных линиях.
Список Литературы :
Ю.Блэк «Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, инерфейсы»;
В.И.Васильев и др. «Методы и средства организации каналов переда-чи данных»;
Ф.Дженнингс «Практическая передача данных:модемы,сети,протоколы;
«Вычислительные машины, системы и сети» Учебник под редакцией А.П.Пятибратова;
Руководство по модему ZyXEL U-1496E.