_ 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-модем с другим АПД-модемом. Поэ-тому «канал» состоит из «линии» и двух модемов.

_ 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 Ѕ 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.