1 (328)

PODSTAWY SIECI KOMPUTEROWYCH

ZAJCIA SEMINARYJNE

MODEMY

ukasz Drozdenko

Grupa III, semestr 6

1999/2000

Modem jest urzdzeniem zapewniajcym transmisj danych cyfrowych przez linie analogowe. Nazwa pochodzi od zlepku skr�t�w MOdulacja/DEModulacja, opisujcych zasad dziaania.

Rodzaje modem�w.

Modemy mona podzieli na:

akustyczne
bezporednie

wewntrzne;
zewntrzne;

Modemy akustyczne s to urzdzenia kt�re nie byy doczane bezporednio do linii, lecz miay form nakadki na suchawk telefoniczn, a do transmisji danych wykorzystyway mikrofon i goniczek.

Modem bezporedni doczany jest do linii poprzez tradycyjne zcze telefoniczne RJ11 - umoliwia to zautomatyzowanie i uproszczenie czynnoci zwizanych z prac i obsug modemu.

Og�lna zasada dziaania.

Przesyany z komputera sygna cyfrowy zostaje wykorzystany do zmodulowania fali nonej, bdcej nonikiem informacji. Dane odbierane przez modem, po przefiltrowaniu i pozbyciu si zak�ce, s demodulowane i przeksztacane do postaci cyfrowej, a nastpnie przesyane do komputera.

Rodzaje stosowanej modulacji

Sygna sinusoidalny definiowany jest przez trzy podstawowe parametry - amplitud, czstotliwo i faz. Kady z nich mona wykorzysta do kodowania informacji - mona go modulowa.
ASK - Amplitude Shifting Keying. Modulacja amplitudowa polegajca na zmianie (najczciej skokowej) amplitudy sygnau o okrelonej, staej czstotliwoci. Modulacja czua na najpopularniejsze czynniki zak�cajce w liniach klasycznych. Dla zapewnienia transmisji dwukierunkowej full-duplex stosuje si r�ne czstotliwoci nonej dla kadej ze stron poczenia.
FSK - Frequency Shifting Keying. Modulacja czstotliwoci - stosuje dwie r�ne czstotliwoci sygnau dla oznaczenia poziom�w sygnau cyfrowego. Standardowo kada ze stron ma okrelon czstotliwo sygnau dla jedynki i zera logicznego.
PSK - Phase Shifting Keying. Modulacja fazy - polega na zmianie fazy sygnau w zalenoci od stanu sygnau. Spos�b na osignicie full-duplexu jak przy ASK.
Stwierdzono, e najlepsze wyniki mona osign, czc ze sob kilka metod modulacji sygnau. W zwizku z tym powstay modulacje czce w sobie modulacje ASK i PSK. Takie sposoby modulowania sygnau nazwano modulacjami M-wartociowymi.
Ich idea dziaania polega na zmianie sposobu kodowania - nie koduje si pojedynczych bit�w, lecz ich okrelone kombinacje.
Przykadowo modulacja DPSK (Differential PSK) koduje dw�jki bit�w, co przy czstotliwoci nonej rzdu 600 Hz, daje moliwo przesania 1200 bit�w w czasie 1 sekundy. Kadej z moliwych kombinacji dw�jek bitowych odpowiada inne przesunicie fazy:

00	0^o
01	90^o
10	180^o
11	270^o

Dalsz modyfikacj modulacji DPSK jest modulacja QAM (Quadrature Amplitude Modulation), stanowica poczenie modulacji DPSK i modulacji ASK. Koduje ona czw�rki bitowe, stosujc jednoczenie zmian fazy i amplitudy sygnau. Zapewnia prdko do 9600 bps.
Dodatkow modyfikacj jest TCM (Trellis Coded Modulation) czyli kodowanie kratowe, polegajce na zastpieniu czw�rek bit�w, kombinacjami piciu bit�w. Wprowadzana jest nadmiarowo, lecz zmniejsza si ilo bd�w, poniewa mona wyeliminowa (jako bdne) niedopuszczalne kombinacje bit�w.
Kodowanie nadmiarowe - posiada mechanizmy kontroli, polegajce na przesyaniu opr�cz danych r�wnie bit�w kontrolnych. Koduje od 4 do 7 bit�w, pozwalajc na uzyskanie prdkoci 7200 do 14400 bps.

Baud i bit na sekund.

Baud okrela rzeczywist prdko przesyania danych (ilo zmian sygnau na sekund), nie uwzgldniajc kodowania przesyanych danych. Prdko podawana w bitach na sekund uwzgldnia prdko podawan w baudach i spos�b kodowania. Np. dla prdkoci 2400 baud i modulacji QAM, osiga si prdko 9600 bps.

Techniki zwikszajce prdko.

Dalsze zwikszanie iloci kodowanych bit�w przestao by efektywnym sposobem na zwikszenie prdkoci transmisji danych. Zaczto wic poszukiwa innego rozwizania. Badania poszy w kierunku powikszenia czuoci ukad�w nadawczo - odbiorczych, przez co mona by osign moliwo zastosowania mniejszych skok�w amplitud przy modulacji kwadraturowej, oraz w stron wykorzystania specjalizowanych ukad�w procesor�w sygnaowych DSP do cel�w transmisji.
Zwikszenie czuoci moe dziaa poprawnie dla linii pozbawionych zak�ce, jednak linie rzeczywiste s dalekie od ideau.
Zastosowanie procesor�w DSP, pozwolio na uycie techniki kasowania echa (echo cancelation), przez co mona byo zrezygnowa z oddzielnych czstotliwoci dla transmisji w poszczeg�lnych kierunkach. Kady modem wycina z odebranego sygnau to, co sam nada, i zajmuje si demodulacj reszty sygnau. Pozwolio to poszerzy pasmo sygnau i osign prdkoci 16800, 19200, 28880 i 33600 bps, zalenie od mocy obliczeniowej DSP.

Protokoy i standardy.

Organizacj standaryzujc protokoy transmisji modemowej bya CCITT (Comite Consultatif International Telegraphique et Telephonique), obecne ITU. Wprowadzia ona nastpujce standardy protoko�w

SYMBOL	OPIS	PRDKO[bps]
V.17	Standard komunikacji faksowej	14400
V.21	Standard pocze	300
Bell 103	Amerykaska wersja V.21	300
V.22	Standard pocze	1200
Bell 212A	Amerykaska wersja V.22	1200
V.22bis	Zawiera V.21 i V.22	2400
V.25bis	Standard sterowania modemem
V.27ter	Standard faksmodem�w	4800
V.29	Standard komunikacji faksowej	9600
V.32	Zawiera V.21 V.22 i V.22bis	9600
V.32bis	Zawiera V.32	14400
V.32terbo	Rozszerzenie V.32bis	19200
V.34	Zgodny w d� z V.32bis	28800
V.42	Korekcja bd�w
V.42bis	Kompresja danych
V.FC	Standard opracowany przez Rockwella	28800
V.34+	Standard pocze	33600
V.90	Standard pocze, wymaga wsparcia ze strony central tel.	56600/33600
V.8	Standard negocjacji poczenia
ZyXEL	Standard firmy ZyXEL	19200
PEP	Standard firmy Telebit	23000
HST	Protok� firmowy US Robotics	16800
Class 1	Standard komend faksowych
Class 2	Nowszy standard komend faksowych
Class 2.0	Rozwinicie Class 2
Class 3	Standard komend faksowych

Protok� V.90

Jest to protok� asymetryczny, ukierunkowany na obsug internetu, pozwalajcy w teorii osign w jednym kierunku prdko do 56600 bps.
Zasada jego dziaania polega na zapewnieniu transmisji „od” modemu z prdkoci tak jak przy protokole V.34+ (33600bps) i obsudze teoretycznego transferu 56600bps w kierunku „do” modemu. Aby byo to moliwe, naley zapewni wsparcie ze strony centrali telefonicznej i providera internetowego.
Centrala telefoniczna musi by central cyfrow, a modemy dostpowe musz by poczone z providerem przy uyciu czy cyfrowych. Poczenie to jest zazwyczaj realizowane z prdkoci 64000bps (kana ISDN). R�nica pomidzy prdkociami (8000bps) wynika z koniecznoci konwersji sygnau cyfrowego na analogowy.

Eliminacja bd�w, kompresja danych.

S dwie techniki eliminacji bd�w. Pierwsza polega na zastosowaniu protoko�w transmisji stosujcych kontrol poprawnoci. Druga polega na sprztowym (przez modem) podziale danych na bloki, wyliczaniu ich danych kontrolnych (bit parzystoci lub suma kontrolna CRC). Bloki takie mog by te sprztowo kompresowane. Protokoy takie opracowane zostay przez firm Microcom i znane s pod nazw MNP (Microcom Network Protocol).

MNP 2-4	Techniki korekcji bd�w i redukcji nadmiarowoci
MNP 5	Kompresja + MNP 2-4
MNP 7	MNP 5 z lepsz kompresj
MNP 10	MNP 7 o moliwoci zmiany prdkoci zalenie od stanu linii

Protokoy takie wprowadzia r�wnie CCITT. S to V.42 - korekcja bd�w i V.42bis - korekcja i kompresja.
Zastosowanie mechanizm�w korekcji (podzia na bloki, we wntrzu kt�rych mona usun bity startu i stopu) powoduje wzrost przepustowoci o maks. 20% w stosunku do modemu bez korekcji.
Sprztowa kompresja (deklarowany poziom kompresji 4:1) zapewnia dalsze zwikszenie przepustowoci. Dla efektywnego wykorzystania modemu, cze szeregowe powinno by od niego 4 razy szybsze.
Techniki zmiany prdkoci transmisji (fallback i fallforward) polegaj na zmniejszaniu szybkoci poczenia w razie pogorszenia si jego jakoci, i powikszaniu jej w przypadku polepszenia si jakoci poczenia.

Fazy nawizywania poczenia.

Modem „podnosi suchawk” i po sprawdzeniu stanu zajtoci linii generuje sygnay konieczne do wybrania numeru telefonicznego.

Modem zdalny (odlegy) odbiera wezwanie, modem inicjujcy powiadamia go o zamiarze poczenia si z nim. Modem zdalny odpowiada na wezwanie.

Modemy rozpoczynaj negocjacje sposobu (protokou) wymiany danych. Dla protoko�w starszych ni V.34 modem inicjujcy wysya do zdalnego informacj o najwyszym swoim trybie transmisji. Modem zdalny odpowiada potwierdzajc moliwo transmisji. Jeli brak jest odpowiedzi, modem inicjujcy przesya informacj o kolejnym, niszym trybie. Standard V.34 wprowadza inn metod negocjacji - modemy nawizuj poczenie na szybkoci 300 bps, po czym modem inicjujcy wysya do zdalnego list obsugiwanych przez siebie standard�w. Modem zdalny odbiera j i usuwa z niej standardy nieobsugiwane przez siebie, po czym odsya j. Nastpnie oba przeczaj si na najwyszy ze wsp�lnych tryb�w i rozpoczynaj transmisj testow, w celu ustalenia parametr�w poczenia, koniecznych do zaprogramowania ukad�w DSP. Po wynegocjowaniu odpowiednich parametr�w transmisji, modemy przystpuj do waciwej transmisji.

Po zakoczeniu transmisji modem inicjujcy powiadamia o tym modem zdalny i „odkada suchawk”.

Modemy na cza sztywne.

Modemy tego typu pracuj z zaoenia na liniach w kt�rych nie ma komutacji pocze, w zwizku z czym zbdna staje si cz konieczna dla sprawdzania stanu linii, wybierania numer�w itp. Jednoczenie linie sztywne nie s ograniczane przez pasma przenoszenia central telefonicznych, co umoliwia wykorzystanie szerszego pasma transmisyjnego. Modemy takie czsto osigaj wic prdkoci rzdu 115000bps (maks. prdko transmisji portu RS232 na ukadzie UART16650), cho na odlegociach rzdu 1-3 km. Czsto jednak modemy na cza sztywne maj duo mniejsze prdkoci, rzdu 28800 - 33600bps, ze wzgldu na suszne spostrzeenie, e w przypadku dostpu staego, prdko nie ma znaczenia nadrzdnego.

Mantak Chia Taoist Secrets of Love Cultivating Male Sexual Energy (328 pages)

Cz III nr 4 2011 s 326 328

328

328 5DZNGF6E4QUIPXNQTHJUJNVE25EXNGBEHBNLFHA

328

więcej podobnych podstron