Usb модем для чего он предназначен. Как устроен и работает модем

27.08.2020

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Очень часто в компьютерной литературе мы сталкиваемся с таким понятием, как модем.

В мире существует огромное количество персональных компьютеров. Логично подумать и о быстром и удобном способе соединения между ними. Такой способ стал возможен благодаря модему. Он позволяет передавать информацию от одного компьютера к другому в закодированном виде через телефонную линию. Компьютеры обмениваются сигналами определённой частоты и громкости. Что же возможно благодаря модему?

Можно связаться с другим пользователем модема, и обменяться с ним файлами, в независимости от его местоположения. Или сыграть с ним в компьютерную игру, поддерживающую модем. Если ваш модем - факс-модем, то можно обмениваться факсимильными сообщениями. Вы можете пользоваться услугами BBS - Bulletin

Board System (Англ. Электронная доска объявлений), получить и принимать файла, пообщаться с другими пользователями, и сыграть в on-line игры, т.е. в игры по модему в режиме реального времени. Вы можете подключиться к глобальным сетям.

Например FidoNet, или Internet/Relcom. Подключившись к ним вы сможете стать участником множества телеконференций, что дает возможность обмениваться информацией с людьми вашего круга интересов. Если вы бизнесмен, то с помощью модема вы всегда будете в курсе последних событий и новостей.

Как работает модем

Немного общих сведений - Так когда же придумали первую модемную плату?

В 80-х годах американская фирма Hayes наконец-то выпустила первый модем для компьютера IBM PC. Конечно же телефонные линии разрабатывались для передачи на расстояние только звуков человеческого голоса. Вообще говоря, естественные звуки характеризуются переменной высотой тона и непрерывно изменяющейся интенсивностью. Для передачи по телефонной они преобразовываются в электрический сигнал с непрерывно и соответственно изменяющейся частотой и силой тока. Такой сигнал называется аналоговым. Компьютер же в отличие от модема понимает только цифрой сигнал, т.е. ток только двух уровней. Каждый из них обозначает одно из двух понятных компьютеру значений логические «0» и «1». Чтобы передать цифровой сигнал по телефонной линии, ему нужно придать приемлемый для неё аналоговый вид. Именно этой работой занимается модем. Так же он выполняет обратную процедуру, т.е. переводит аналоговый сигнал в понятный компьютеру цифровой. Слово модем» происходит от сокращения двух терминов:

МОдулятор/ДЕМодулятор. Модем организует мостик между выдаваемым компьютером цифровым сигналом и аналоговым сигналом, который, как было сказано выше понимает телефонная линия. При передаче данных из компьютера в модем, первый выдает последовательность нулей и единиц, а последний преобразовывает их в аналоговый сигнал. Затем данные отсылаются в телефонную линию, и их принимает модем, стоящий на другом конце провода. Когда модем принимает данные, то он отфильтровывает полезную информацию от шумов в линии. Для этого существуют специальные протоколы коррекции ошибок. Самый продвинутый из них - MNP10. Кроме этого существуют MNP1, MNP2, MNP3, MNP4, MNP5, MNP7. В настоящее время более всего распространен MNP5, т. к. MNP7 и MNP10 устанавливаются на специальных модемах, которые работают по выделенным линиям. Например в глобальной сети Internet. После того, как модем отделил полезную информацию от шумов в линии он отбирает перекачиваемые данные от служебной информации. И уже прошедший такую многоступенчатую обработку перекачиваемый файл записывается на жесткий диск компьютера. Так происходит обмен данными при соединении на протоколе Zmodem, Sealink, Ymodem и многих других однонаправленных протоколах. Конечно, оба компьютер может одновременно принимать и отсылать данные. Потому что они используют определённые соглашения о частотах, различных для входных и выходных сигналов. Для этого существуют специальные двунаправленные протоколы. Например, Bimodem, Puma, Janus, Zedzap.

MNP - протоколы MNP (Microsoft Network Protocols) - серия наиболее распространенных аппаратных протоколов, впервые реализованная на модемах фирмы Microsoft. Эти протоколы обеспечивают автоматическую коррекцию ошибок и компрессию передаваемых данных. Сейчас известны 10 протоколов: MNP1. Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный полудуплексный метод передачи данных. Это самый простой из протоколов MNP.

MNP2. Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный дуплексный метод передачи данных.

MNP3. Протокол коррекции ошибок, использующий синхронный дуплексный метод передачи данных между модемами (интерфейс модем - компьютер остается асинхронным). Так как при асинхронной передаче используется десять бит на байт - восемь бит данных, стартовый бит и стоповый бит, а при синхронной только восемь, то в этом кроется возможность ускорить обмен данными на 20%.

MNP4. Протокол, использующий синхронный метод передачи, обеспечивает оптимизацию фазы данных, которая несколько улучшает неэффективность протоколов

MNP2 и MNP3. Кроме того, при изменении числа ошибок на линии соответственно меняется и размер блоков передаваемых данных. При увеличении числа ошибок размер блоков уменьшается, увеличивая вероятность успешного прохождения отдельных блоков. Эффективность этого метода составляет около 20% по сравнению с простой передачей данных.

MNP5. Дополнительно к методам MNP4, MNP5 часто использует простой метод сжатия передаваемой информации. Символы часто встречающиеся в передаваемом блоке кодируются цепочками битов меньшей длины, чем редко встречающиеся символы. Дополнительно кодируются длинные цепочки одинаковых символов. Обычно при этом текстовые файлы сжимаются до 35% своей исходной длины. Вместе с 20% MNP4 это дает повышение эффективности до 50%. Заметим, что если вы передаете уже сжатые файлы, а в большинстве это так и есть, дополнительного увеличения эффективности за счет сжатия данных модемом этого не происходит.

MNP6. Дополнительно к методам протокола MNP5 протокол MNP6 автоматически переключается между дуплексным и полудуплексным методами передачи в зависимости от типа информации. Протокол MNP6 также обеспечивает совместимость с протоколом V. 29.

MNP7. По сравнению с ранними протоколами использует более эффективный метод сжатия данных.

MNP9. Использует протокол V. 32 и соответствующий метод работы, обеспечивающий совместимость с низкоскоростными модемами.

MNP10. Предназначен для обеспечения связи на сильно зашумленных линиях, таких, как линии сотовой связи, междугородними линиями, сельские линии. Это достигается при помощи следующих методов: многократного повторения попытки установить связь изменения размера пакетов в соответствии с изменением уровня помех на линии динамического изменения скорости передачи в соответствии с уровнем помех линии Все протоколы MNP совместимы между собой снизу вверх. При установлении связи происходит установка наивысшего возможного уровня MNP-протокола. Если же один из связывающихся модемов не поддерживает протокол MNP, то MNP-модем работает без MNP-протокола. Режимы MNP-модемов MNP-модем обеспечивает следующие режимы передачи данных: Стандартный режим. Обеспечивает буферизацию данных, что позволяет работать с различными скоростями передачи данных между компьютером и модемом и между двумя модемами. В результате для повышения эффективности передачи данных вы можете установить скорость обмена компьютер-модем выше, чем модем-модем. В стандартном режиме работы модем не выполняет аппаратной коррекции ошибок. Режим прямой передачи. Данный режим соответствует обычному модему, не поддерживающему MNP-протокол. Буферизация данных не производится и аппаратная коррекция ошибок не выполняется. Режим с коррекцией ошибок и буферизацией. Это стандартный режим работы при связи двух MNP-модемов. Если удаленный модем не поддерживает протокол MNP, связь не устанавливается. Режим с коррекцией ошибок и автоматической настройкой. Режим используется, когда заранее не известно, поддерживает ли удаленный модем протокол MNP. В начале сеанса связи после определения режима удаленного модема устанавливается один из трех других режимов. Внутренние и внешние модемы Модемы бывают внутренние и внешние (Существуют так же специальные типы модемов в виде PC - карт (PCMCIA), но они предназначены для компьютеров типа ноутбуков, и по этому они здесь не рассматриваются.). Внутренние модемы выполнены в виде платы расширения, вставляемый в специальный слот расширения на материнской плате компьютера. Внешний модем, в отличие от внутреннего, выполнен в виде отдельного устройства, т.е. в отдельном корпусе и со своим блоком питания, когда внутренний модем получает электричество от блока питания компьютера. Так какие же достоинства и недостатки у внешних и внутренних модемов? Внутренний модем Достоинства. Все внутренние модели без исключения (в отличие от внешних) имеют встроенное FIFO. (First Input First Output - первым пришел, первым принят). FIFO это микросхема, обеспечивающая буферизацию данных. Обычный модем при прохождении байта данных через порт каждый раз запрашивает прерывания у компьютера. Компьютер по специальным IRQ (Interrupt Request) линиям прерывает на некоторое время работу модема, а потом опять возобновляет её. Это замедляет работу компьютера в целом. FIFO же позволяет использовать прерывания в несколько раз реже. Это имеет большое значение при работе в многозадачных средах. Таких как Windows95, OS/2, Windows NT, UNIX и других. При использовании внутреннего модема уменьшается количество проводов, натянутых в самых неожиданных местах. Так же внутренний модем не занимает драгоценное место на рабочем столе. Внутренние модемы являются последовательным портом компьютера и не занимают существующих портов компьютера. Внутренние модели модемов всегда дешевле внешних. Недостатки. Занимают слот расширения на материнской плате компьютера. Это очень неудобно на мультимедийных машинах, на которых установлено большое количество дополнительных плат, а также на компьютерах, которые работают серверами в сетях. Нет индикаторных лампочек, которые при имении определённого навыка позволяют следить за процессами, происходящими в модеме.

Если модем завис, то восстановить работоспособность можно восстановить только клавишей перезагрузки компьютера «RESET». Внешние модемы Достоинства. Они не занимают слот расширения, и при необходимости их можно легко отключить и перенести на другой компьютер. На передней панели есть индикаторы, которые помогают понять, какую операцию сейчас производит модем. При зависании модема не нужно перезагружать компьютер, достаточно выключить и включить питание компьютера.

Недостатки. Необходима мультикарта со встроенным

FIFO. Без FIFO модем, конечно, будет работать, но при этом будет падать скорость передачи данных. Внешний модем занимает драгоценное место на рабочем столе, и ему требуются дополнительные провода для подключения. Это тоже создает некоторое неудобство. Он занимает последовательный порт компьютера. Внешний модем всегда дороже аналогичного внутреннего, т. к. включает корпус с индикаторными лампочками и блок питания.

Роль индикаторных лампочек

1. MR (Modem Ready) Показывает, что модем включен и готов к работе.

2. TR (Terminal Ready) Этот индикатор горит, когда модем обнаруживает DTR (Data Terminal Ready), передаваемый коммуникационной программой.

3. HS (High Speed) А этот индикатор загорается, когда модем работает с максимально возможной для него скоростью

4. CD (Carrier Detect) Горит, когда модем обнаруживает несущую. Он должен гореть во время соединения модемов и на протяжении всего сеанса связи, пока один из модемов не «положит трубку»

5. AA (Auto Answer) Показывает, что модем включен в режим автоответа, т.е. будет сам отвечать на все входящие звонки. Если модем обнаруживает Ring (Англ. звонок), то этот индикатор мерцает.

6. OH (Off Hook) Этот индикатор эквивалентен снятой трубке телефона. Он горит, когда модем занимает линию.

7. RD (Receive Data) Мерцает при приеме компьютером данных.

8. SD (Send Data) Этот индикатор мигает, когда компьютер посылает данные. Марки модемов На сегодняшний день фактическим стандартом является модем со скоростью соединения 14400 и протоколами передачи данных V32 и V32bis (и улучшенные например, HST и V32terbo).

Ориентироваться сегодня стоит на этот стандарт. Но и он, как и всё в компьютерном мире неустойчиво, и постепенно отмирает. Конечно, лучше всего брать модем со скоростью соединения 28800 и протоколами передачи данных V34 (и его подмножества V. Fast и V. Everything). Также есть улучшенная разновидность протокола V34+. Он позволяет вести прием / передачу на скоростях до 33600. Модемы некоторых фирм имеют специализированные протоколы для особых условий эксплуатации. Обычно на сильно зашумленных линиях. На них эти протоколы ведут себя безупречно. Но какой тогда разговор об нормальных «чистых» линиях? Такими протоколами являются HST, разработанный фирмой USRobotics®. Так же существуют два протокола разработанные Zyxel®. Это Zyx и ZyCell. Zyx это протокол с возможностью связи с аналогичными моделями на скоростях 16800 и 19200. А ZyCell - специальный протокол для спутниковой и сотовой связи. Единственным недостатком таких протоколов является то, что они связываются на фирменных протоколах только с аналогичными моделями.). Теперь можно рассмотреть некоторые марки модемов. GVC Эта фирма известна прежде всего тем, что производит недорогие, но достаточно надежные модели. Например модель GVC 14440 F1114HV - хорошо зарекомендовавшая в наших условиях модель. Она практически безошибочно ловит сигнал BUSY. Это факс - модем, и он имеет факс класса II. Так же в нем реализована подстройка уровня сигнала к качеству линии. Одним из его преимуществ является бесшумное герконовое реле. ZyXEL Пару лет назад это была одна из самыхпопулярных и престижных моделей, но на сегодняшний день фирма сильно сдала свои позиции, в основном на фоне достижений USRobotics. Все разновидности модемов фирмы ZyXEL разбиты на серии. Серия 1496 - кроме стандартных протоколов V32 и V32bis, имеют собственные протоколы: Zyx и ZyCell. В этих моделях имеется голосовой режим (VOICE) для того, что бы посылать и принимать голосовые сообщения. Так же имеется режим определения номера (АОН Автоматический определитель номера). Модели серии 1496 обладают адаптивным факсом, это означает, что модем позволяет автоматически идентифицировать абонента и переключаться соответственно на факс, модем или голос. Так же модемы ZyXEL могут работать на выделенных четырехпроводных линиях, развивая при этом скорость передачи до 115200 бод. USRobotics® Эта фирма выпускает несколько серий модемов: USR Sportster, USR Courier, USR WorldPort и другие. Модели WorldPort предназначены для портативных компьютеров. Из-за этого они не получили широкого распространения. Высокопроизводительная серия Courier по некоторым изложенным ниже причинам не получила в нашей стране большого распространения. Остается только серия Sportster. Модемы этой серии охватывают всю гамму скоростей от 14400 до 33600. Они бывают как внутренними, так и внешними и имеют множество модификаций, различающихся как программно, так и аппаратно. Довольно удобно, что модемы серии Sportster имеют возможность программно-аппаратного апгрейда до более дорогой и намного более функциональной серии Courier. После апгрейда обычный USR Sportster превращается в Courier. При этом он приобретает такое важное преимущество как встроенный протокол HST (High Speed Technology). В 1991 году четыре канадских программиста задумались: а почему это Sportster так похож на старый Courier? Когда же они разобрали несколько модемов, то поняли что Sportster и Courier отличаются только прошивкой, которая автодетектирует тип модема по хитрым перемычкам и NVRAM (Non Violatible Random Access Memory - энергонезависимая память модема) и для серии Sportster просто отключает HST и все остальные возможности Courier.

Заключение

На наших глазах происходит самый настоящий коммуникационный взрыв, вполне сравнимый по масштабам и последствиям с тем, что был вызван появлением первых персональных компьютеров. Простое и эффективное устройство - модем, объединяющее потенциал двух величайших изобретений человечества, телефона и персонального компьютера, даёт всем желающим доступ к невероятным объемам информации и наделяет скромный персональный компьютер поистине фантастическими возможностями. Всеобщая компьютерная грамотность, о которой мы мечтали ещё совсем недавно, теперь более или менее свершившийся факт. Нет никакого сомнения в том, что телекоммуникационная грамотность нужна сейчас ничуть не меньше: без неё просто немыслимо поспеть за цивилизованным миром ни в бизнесе, ни в науке, ни в образовании, ни во многих других областях. Уже сейчас отсутствие модема сравнимо с отсутствием принтера - и то и другое в значительной мере лишает компьютер смысла. И не за горами то время, когда от одинокого компьютера будет не больше пользы, чем сейчас от микрокалькулятора.

Использованная литература

модем индикаторный разработка

1. Берлинер Э.М. и др. Microsoft Windows 95. Microsoft Plus! Русская версия. Изд. ABF, Москва, 1996

2. Зельднер Г.А. и др. Компьютер на связи! Факс-модем, модем, глобальные сети, Е-Мail, BBS. Изд. ABF, Москва, 1996

3. Кирсанов Д. Факс-модем: от покупки и подключения до выхода в Интернет. Изд. «Символ-Плюс», С. - Петербург, 1995

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Внутренние и внешние модемы: отличительные характеристики. Устройство модема, способы модуляции, используемые в модемной связи. Осуществление передачи данных посредством модема. Интерфейс модема, первоначальная настройка и стpуктуpа команды набоpа номеpа.

дипломная работа , добавлен 19.03.2010

Внешний и внутренние модемы, общие принципы работы, характеристика и анализ существующих моделей. Экономический расчет материальных затрат для создания модема, на амортизацию и эксплуатацию. Охрана труда и организация рабочего места за компьютером.

дипломная работа , добавлен 09.07.2010

Понятие, классификация модемов. Преимущества и недостатки внешних и внутренних модемов и их установка. Карта расширения. Использование мобильного телефона в качестве модема. Услуги, предоставляемые сетью Интернет. Голосовые и сервисные функции модемов.

реферат , добавлен 27.10.2008

Сущность модема, его назначение, принцип действия, архитектура, а также внешний вид и схемы устройства его основных современных видов. Понятие скремблирования и дескремблирования, их достоинства и недостатки. Характеристика технологии эхо-компенсации.

реферат , добавлен 05.04.2010

Графический интерфейс программного продукта WireShark. Правила разработки программно подключаемых модулей WireShark. Программное обеспечение, реализующее визуализацию сообщений модема Sierra MC7710. Тестирование разработанной программы isfreader.

курсовая работа , добавлен 29.05.2013

Оборудование, необходимое для подключения к сети Интернет по ADSL. Порядок подключения оборудования: подключение сплиттера к телефонной розетке, модема и телефонных аппаратов к сплиттеру, модема к компьютеру. Расчет затрат на настройку локальной сети.

контрольная работа , добавлен 07.12.2013

Создание действующей модели лабораторного комбинированного стенда с использованием интеллектуального реле "Zelio" и GSM модема. Описание основных блоков программы и коммуникационных возможностей. Разработка регламента технического обслуживания стенда.

дипломная работа , добавлен 07.09.2013

Система сбора данных. Скорость передачи данных. Ячеистая структура сети ZigBee. Основные технические характеристики для ZigBee-модемов компании Telegesis. Изменение состояния цифровых выводов модема. Удаленные маршрутизаторы и конечные устройства.

дипломная работа , добавлен 05.06.2011

Обоснование необходимости организации VPN-сети главного управления МЧС РФ по Астраханской области. Выбор коммутатора, SHDSL-модема, голосового шлюза. Настройка оборудования для работы. Расчёт годового экономического эффекта за счет внедрения VPN-сети.

курсовая работа , добавлен 22.08.2013

Работа с сигналами речевого диапазона. Применение кодеков и кофидеков. Устранение искажений от взаимодействия частоты дискретизации. Блок-схема внешнего модема. Контакты и разъемы. Четырехпроводная дуплексная передача. Цифровой сигнальный процессор.

Слово «модем» слышал каждый человек, но что оно означает? Это название устройства происходит от сокращения «модулятор-демодулятор». Компьютеры воспринимают только цифровые сигналы, а изначально принимались от телефонных линий в виде аналоговых. На модемах имеются 2 интерфейса с понятным назначением. Первый имеет цифровой выход и подключается напрямую к системному блоку или внутрь него. Второй обладает розеткой для подключения стандартного телефонного кабеля со штекером.

Сам модем включает в себя процессоры, отвечающие за приём и обработку сигнала. Собственно, они отвечают за преобразования сигнала в нужный и также есть оперативная и постоянная память.

Немного истории

Модемы начали применяться в системах ПВО в Соединённых Штатах 50-х годов. Они представляли соединение различным базам, воздушным силам, радарам и центру командования. Это являлось более надёжной шифрованной связью, чем телефоны. Ведь модуляции–демодуляции сигналов мог провести далеко не каждый. Первым же модемом для ПК принято считать Micromodem II. Он был выпущен для Apple и обладал скоростью в 110/300 б/сек. Сейчас такая скорость считается черепашьей, но во времена рождения передачи информации на большое расстояние она считалась вполне хорошей.

Типы модемов

Внутренние модемы. Вставляются в системный блок компьютера в основном в разъём PCI. Были и другие, этот является самым ходовым. Преимущества в том, что его не было видно и слышно, он отличался своей незаметностью.

Внешние модемы. Обычно имели собственный блок питания, поэтому системный блок компьютера оставался при своём энергопотреблении. Подключались к стареньким COM-портам, USB или достаточно новому Ethernet. Некоторые модемы запитывались через USB-порт, благо напряжение требовалось небольшое. Все они обладали внешними светодиодами, по которым можно было судить о состоянии подключения.

Встроенные модемы. Могли быть встроенными в материнскую плату, но чаще использовались на ноутбуках. Таких устройств использовалось весьма мало.

Внутреннее устройство

Порты ввода или вывода. Решения технических схем предназначены для уверенного приёма сигнала из телефонной сети и передаче его в компьютер в дешифрованном виде. Работает также и в обратную сторону.

Сигнальный процессор. Шифрует свою передачу данных и дешифрует на основе протокола передачи.

Контроллер. Управляет прёмом-отдачей и шифрованием данных. Как видно из названия, он контролирует работу принадлежащих ему систем.

Встроенная память. RAM. Знакомая всем оперативная память, где происходит сжатие файлов и управление правильными алгоритмами работы. ROM — Не зависящая от питания память, известная как «прошивка».

Это программа, имеющая все необходимые алгоритмы работы, и осуществляющая обмен данными с компьютером.

Принципы работы

Аппаратный. Любые операции, связанные с приёмом, дешифровкой или отправкой сигнала по назначению происходили внутри модема, используя только его вычислительные ресурсы.
Программный. Всевозможные операции по кодированию или раскодированию сигналов с других устройств проходили внутри компьютера, и зависели только от его вычислительных способностей и быстродействия. Модем же только преобразовывал сигнал в правильный, имея в своём активе микропрограмму.
Полупрограммный. Напоминало всё вышеперечисленное. Работой в основном занимался компьютер; модем подключался при исполнении протоколов высокого уровня и запуском специального драйвера.

Подключение и соединение

Телефонное. Наибольшее распространение получили в конец 90-х, 2000 годах. Тут есть 2 типа связи – ISDN. Для телефонных линий, использующих коммутацию соединений, – DSL.
Кабельное. Для передачи и и приёма данных используются специализированные кабеля.
Радио. Радио обмен данными ведётся только на специально выделенных и неиспользуемых другими радиочастотах.
Спутниковое. Используется при передаче на дальнее расстояние. Также ведётся использование радиочастот, но с передачей сигнала через искусственные спутники планеты.
Беспроводное. Используют те же частоты и протоколы, что и сотовая связь. Можно назвать известные всем GPRS, 3G, Edge и Wi-Fi. Всем известные сотовые компании продают 3G-модемы, которые могут иметь вид небольшой флешки и вставляться в свободный порт USB. Несмотря на небольшие размеры, они достаточно хорошо принимают и передают кодированные сигналы. Но только там, где имеется уверенное соединение с сотовой вышкой.

Модем (акроним, составленный из слов мод улятор- дем одулятор) — устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

Типы модемов:

По исполнению:

Внешние — подключаются к COM или USB порту, обычно имеют внешний блок питания (существуют USB-модемы, питающиеся от USB и LPT-модемы).

Внутренние — устанавливаются внутрь компьютера в слот ISA, PCI, PCMCIA, AMR, CNR

Встроенные — являются внутренней частью устройства, например ноутбука или док-станции.

По принципу работы:

Аппаратные — все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена, производятся встроенным в модем вычислителем (например с использованием DSP, контроллера). Так же в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.

Винмодемы — аппаратные модемы, лишённые ПЗУ с микропрограммой. Микропрограмма такого модема хранится в памяти компьютера, к которому подключён модем. Работоспособен только при наличии драйверов, которые обычно писались исключительно под операционные системы семейства MS Windows.

Полупрограммные (Controller based soft-modem) — модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.

Программные (Host based soft-modem) — все операции по кодированию сигнала, проверке на ошибки и управление протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. При этом в модеме находится аналоговая схема и преобразователи: АЦП, ЦАП, контроллер интерфейса (например USB).

По типу:

Аналоговые — наиболее распространённый тип модемов для обычных коммутируемых телефонных линий

ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий

DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов кодированием сигналов. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.

Кабельные — используются для обмена данными по специализированным кабелям — к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.

Основная статья: Беспроводной модем

Спутниковые

PLC — используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.

Наиболее распространены в настоящее время:

Внутренний программный модем

Встроенные в ноутбуки модемы.

Внешний аппаратный модем

Основные элементы модема

Порты ввода-вывода — схемы, предназначенные для обмена данными между телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером — с другой. Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется трансформатор.

Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) Обычно модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с используемым протоколом передачи данных. Может также выполнять другие функции.

Контроллер управляет обменом с компьютером.

Микросхемы памяти: ROM — энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом — прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего служит специальная процедура описанная в руководстве пользователя. Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш-память (EEPROM). Флэш-память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.

NVRAM — энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема. Пользователь может изменять установки, например используя набор AT-команд.

RAM — оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.

Модемы с дополнительными возможностями

Факс-модем — позволяет компьютеру, к которому он присоединён, передавать и принимать факсимильные изображения на другой факс-модем или обычную факс-машину.

Это позволяет осуществить:

Использование такого модема в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.

История

Компания AT&T Dataphone Modems в Соединённых Штатах была частью SAGE (ПВО системы) в 50-х годах. Она cоединяла терминалы на различных воздушных базах, радарах и контрольных центрах с командными центрами SAGE, разбросанными по США и Канаде. SAGE использовала выделенные линии связи, но устройства на каждом из концов этих линий были такими же по принципу как современные модемы.

Первым модемом для персональных компьютеров стало устройство компании Hayes Microcomputer Products, которая в 1979 году выпустила Micromodem II для персонального компьютера Apple II. Модем стоил 380 долл. и работал со скоростью 110/300 б/сек.

В 1981 году фирма Hayes выпустила модем Smartmodem 300 б/сек, система команд которого стала стандартом де-факто.

Он сразу задаёт себе вопрос «Что такое модем и для чего он нужен?» Прочитав статью, мы узнаем, что это такое, какие виды бывают и каково его предназначение.

Какие существуют устройства для подключения к локальной и всемирной сети?

Образовано это слово при помощи слияния двух терминов. Одним термином является модулятор. Эта специальная схема отвечает за кодировку сигнала. А второй термин - это слово демодулятор. Несложно догадаться, что эта составляющая выполняют полностью противоположную функцию. А в целом их функции таковы: кодировка и передача сигнала, получение и его преобразование.

ВНИМАНИЕ. Чуть ранее подключение компьютеров к интернету осуществлялось при помощи телефонных проводов. На смену выходят сетевые карты, так как у них более высокая скорость. Существуют ещё и беспроводные модемы, которые пока что не пользуются такой большой популярностью.

Для чего и когда они нужны?

Момента, когда нам нужен модем, есть всего два. Один из них, а точнее, первый относится к недалёкому прошлому. Подключение к компьютеру обеспечивалось тогда при помощи такого оборудования, а также телефонной линии. Этот момент стал почти неактуален, когда на свет появились сетевые карты. Ведь они намного дешевле по стоимости, а скорость выше в несколько раз. И также надёжность подключения куда лучше. А второй момент актуален для людей, которые занимаются путешествиями. Им необходим интернет, для которого не нужны провода и лишние приборы - беспроводной интернет .

По способу исполнения

По способу исполнения указанное устройство подразделяется на два вида: внутренние и внешние. Внутренние устанавливают внутри системного блока. А чтобы обеспечить подключение внешнего модема, необходим слот расширения ПК, ноутбука или планшета. Если у вас ноутбук или планшет , то вам понадобится аппаратный тумблер, разумеется, в случае его наличия. И его нужно установить в соответствующее положение. Если возник вопрос «Что такое режим модема?», то на него мы сейчас ответим. Всего имеется два режима: цифровой и аналоговый. Он зависит от сигнала телефонной линии. Если у вас беспроводное устройство, то вам будет доступен лишь цифровой режим.

По виду подключения

Подключение у этого оборудования может быть разным - как проводным, так и беспроводным. Для проводных характерен специальный разъём для телефонного кабеля. В старых устройствах можно было заняться чем-то одним: разговором по телефону или работе в интернете. В наше время есть особый вид таких устройств, что позволяет заниматься этими вещами одновременно. Это устройство называется ADSL-модем . Он преобразует разделяющий разговор и передаваемый сигнал на разные частоты. Это значит, что по одному проводу (кабелю) идёт не один, а два потока данных. А беспроводной передаёт данные электромагнитным излучением.

По типу поддерживаемых сетей

Эта характеристика относится только к беспроводным устройствам. Существуют следующие виды сетей: GSM или 2G, 3G, LTE или 4G. У всех этих сетей есть обратная совместимость. Простым языком, 3G без проблем будет совершать работу в сети GSM. Если вы задались вопросом, что такое USB-модем , то сейчас вы получите на него ответ. Это приспособление чаще всего и создаётся в таком виде. Флеш-накопитель - вот что представляет собой это оборудование на внешний вид. Его главной функцией является обеспечение беспроводной передачи данных. В нём обязательно должен присутствовать разъём для SIM-карты. Подключается он к компьютеру в USB-слот.

Широкополосный модем

Широкополосный модем - это устройство, которое удовлетворит все потребности пользователя. Он обеспечивает высокую скорость интернета, а также передачу данных с компьютера. Широкополосный модем примерно в 40 раз мощнее обыкновенного. Его главным преимуществом является надёжное подключение к сети и быстрая отправка и получение документов и др. Простыми словами, модем - это устройство, которое позволяет нам выйти в интернет.

В статье мы разложили с вами всё по полочкам, узнали про его виды. Надеемся, что прочитав статью, у вас не осталось вопросов по этому чудо-прибору. Делитесь статьёй с друзьями и ставьте лайки. Все ваши вопросы можете писать в комментариях, и мы ответим на них в кратчайшие сроки.

Слово «модем» (modem) происходит от сочетания «модулятор/демодулятор» и используется для обозначения широкого спектра устройств передачи цифровой информации при помощи аналоговых сигналов путем их модуляции изменения во времени одной или нескольких характеристик аналогового сигнала: частоты, амплитуды и фазы. При этом модулируемый аналоговый сигнал называется несущим (carrier) и обычно представляет собой сигнал постоянной частоты и амплитуды (несущая частота).

Количество модуляций в секунду называется скоростью модуляции и измеряется в бодах (Бод); количество переданной при этом информации измеряется в битах в секунду (бит/с или BPS Bits Per Second). Одна модуляция может передавать как один бит, так и большее или меньшее их количество. В новых модемных протоколах единица информации, передаваемая за одну модуляцию, называется символом (character). «Модемный» символ может в общем случае иметь любой размер.

Исходный цифровой сигнал подается на модулятор, преобразующий его в серию изменений несущего аналогового сигнала, по линии связи передаваемого демодулятору, который по этим изменениям воссоздает исходный цифровой сигнал. Для получения симметричной двунаправленной линии связи модулятор и демодулятор объединяются в одном устройстве модеме.

Несмотря на то, что модуляторы/демодуляторы применяются во множестве устройств сетевых адаптерах, дисководах, CD-рекордерах и т.п., термин «модем» (modem) закрепился для обозначения в основном интеллектуальных модемов для телефонных линий. Такой модем является сложным устройством, в который собственно модулятор и демодулятор входят лишь в качестве основных по смыслу функциональных узлов.

Модемы применяются там, где линия связи не позволяет надежно передавать цифровой сигнал простым изменением амплитуды. Наиболее надежно передаются изменения частоты частотная модуляция, однако для фиксации такого изменения на приемном конце требуется несколько периодов сигнала, что требует использования несущих частот, значительно бОльших частоты цифрового сигнала. Для увеличения количества информации, передаваемой за одну модуляцию, используются параллельная фазовая и амплитудная модуляции.

Типовая схема организации связи двух цифровых устройств при помощи модемов имеет вид:

DTE1 DCE1 Линия связи DCE2 DTE2

Аббревиатурой DTE (Data Terminal Equipment оконечное оборудование передачи данных) в терминологии систем связи обозначаются оконечные цифровые устройства, генерирующие или получающие данные. Аббревиатурой DCE (Data Communication Equipment оборудование передачи данных) обозначаются модемы. Линия связи между DCE аналоговая, между DCE и DTE цифровая.

Если для связи DTE и DCE используется унифицированный цифровой интерфейс, это зачастую дает возможность связать два расположенных рядом DTE прямой цифровой линией так называемым нуль-модемным кабелем. В случае разнесения DTE на большое расстояние в разрыв вместо нуль-модемного кабеля включается пара модемов и аналоговая линия связи, обеспечивая прозрачное соединение и передачу данных.

Модемы различного типа используются во многих областях связи; в данном FAQ рассматриваются только интеллектуальные модемы для телефонных линий связи, предназначенные для связи между компьютерами и алфавитно-цифровыми терминалами.

Как устроен и работает современный модем?

Практически все современные модемы имеют похожие функциональные схемы, состоящие из основного процессора, сигнального процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ, RAM), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ, ROM), перепрограммируемого запоминающего устройства (Non-Volatile RAM, NVRAM неразрушающаяся память с прямым доступом), собственно модулятора/демодулятора, схемы согласования с линией и динамика.

Основной процессор фактически является встроенным микрокомпьютером, отвечающим за прием и выполнение команд, буферизацию и обработку данных кодирование, декодирование, сжатие/распаковку и т.п., а также за управление сигнальным процессором. В большинстве модемов используются специализированные процессоры на основе типовых наборов микросхем, а в некоторых (US Robotics, ZyXEL) процессоры общего назначения (Intel, Zilog, Motorola).

Сигнальный процессор (DSP, Digital Signal Processor цифровой сигнальный процессор) и модулятор/демодулятор занимаются непосредственно операциями с сигналом модуляцией/демодуляцией, разделением частотных полос, подавлением эха и т.п. В качестве таких процессоров также используются либо специализированные, ориентированные на конкретный набор способов и протоколов модуляции (AT&T, Rockwell, Exar), либо универсальные со сменной микропрограммой (например, TMS), позволяющие впоследствии дорабатывать и изменять алгоритмы работы.

В зависимости от типа и сложности модема основная интеллектуальная нагрузка смещается в сторону DSP или модулятора/демодулятора. В низкоскоростных (300..2400 бит/с) модемах основную работу выполняет модулятор/демодулятор, в скоростных (4800 бит/с и выше) DSP.

В ПЗУ хранятся программы для основного и сигнального процессоров (firmware). ПЗУ может быть однократно программируемым (PROM), перепрограммируемым со стиранием ультрафиолетом (EPROM) или перепрограммируемым электрически (EEPROM, Flash ROM). Последний тип ПЗУ позволяет оперативно менять прошивки по мере исправления ошибок или появления новых возможностей.

ОЗУ используется в качестве временной памяти при работе основного и сигнального процессоров; оно может быть как раздельным, так и общим. В ОЗУ хранится также текущий набор параметров модема (active profile).

В NVRAM хранятся сохраненные наборы параметров модема (stored profiles), один из которых загружается в текущий набор при каждом включении или сбросе. Обычно имеется два сохраненных набора основной (profile 0) и дополнительный (profile 1). По умолчанию для инициализации используется основной набор, но есть возможность переключиться на дополнительный. Ряд модемов имеет более двух сохраненных наборов.

Схемы согласования с линией включают разделительный трансформатор для передачи сигнала, оптопару для опознания сигнала звонка (Ring), реле подключения к линии («поднятия трубки», off-hook) и набора номера, а также элементы создания нагрузки в линии и защиты от перенапряжений. Вместо реле могут применяться бесшумные электронные ключи. В некоторых модемах применяются дополнительные оптопары для контроля напряжения линии. Подключение к линии и набор номера могут выполняться как одним, так и раздельными ключами.

На динамик (speaker) выводится усиленный сигнал с линии для слухового контроля ее состояния. Динамик может быть включен на время набора номера и соединения, во время всего соединения, а также отключен совсем.

Внешние модемы дополнительно содержат схему формирования питающих напряжений (обычно +5, +12 и -12 В) из одного переменного (реже постоянного) напряжения источника питания. Кроме этого, внешние модемы содержат интерфейсные цепи для связи с DTE.

Чем различаются внутренние и внешние модемы?

Внутренний модем выполняется в виде платы расширения, размещаемой в корпусе компьютера, подключаемой напрямую к системной шине и использующей общий источник питания компьютера. Внешний модем выполняется в виде отдельного устройства, подключаемого к одному из портов последовательному или параллельному, и питаемый от собственного сетевого источника. Внешний модем также имеет индикаторы режимов работы в виде набора светодиодов или жидкокристаллического дисплея.

Достоинства внутреннего модема:

Недостатки внутреннего модема:

Достоинства внешнего модема:

Недостатки внешнего модема:

Как организуется передача данных посредством модемов?

Передача данных организуется на основе набора протоколов, каждый из которых устанавливает правила взаимодействия связывающихся устройств. Протоколы, используемые в модемах, делятся на четыре основные группы:

Первые три группы относятся только к связи DCE-DCE, последняя только к связи DCE-DTE.

Первая группа протоколов устанавливает правила вхождения модемов в связь, ее поддержания и разрыва, параметры аналоговых сигналов, правила кодирования и модуляции. Эти протоколы непосредственно относятся к сигналам, передаваемым по межмодемной аналоговой линии связи. Соединение двух модемов возможно только в случае поддержки ими каких-либо общих или совместимых протоколов этой группы. В семиуровневой иерархии протоколов связи OSI эта группа протоколов имеет уровень 1 (физический) и формирует канал цифровой связи в реальном времени, однако не защищенный от ошибок передачи.

Протоколы физической связи могут быть симплексными (simplex) реализующими в каждый момент времени передачу только в одну сторону, и дуплексными (duplex) с одновременной двунаправленной передачей. Чаще всего применяются дуплексные протоколы, которые могут быть симметричными, когда скорости передачи в обоих направлениях равны, и несимметричными, когда скорости различаются. Несимметричный дуплекс применяется для повышения скорости передачи в одну сторону за счет ее снижения в обратную сторону, когда поток передаваемых данных имеет выраженную асимметрию.

Для определения направления передачи в физическом канале используются понятия вызывающего (инициирующего соединение) и отвечающего модемов; направление передачи определяется со стороны вызывающего модема.

Вторая группа устанавливает правила обнаружения и коррекции ошибок, возникающих на этапе передачи с помощью протоколов первой группы. Эти протоколы имеют дело только с цифровой информацией; для проверки целостности информации она разделяется на блоки (пакеты), снабжаемые контрольными избыточными кодами (CRC Cyclic Redundancy Check). При несовпадении контрольного кода на приемном конце переданный пакет считается ошибочным и запрашивается его повторная передача. Эта группа протоколов формирует из ненадежного физического канала надежный (защищенный от ошибок) канал более высокого уровня, однако это приводит к потере связи в реальном времени и дается ценой определенных накладных расходов. В модели OSI эта группа соответствует уровню 2 (канальный).

Третья группа устанавливает правила сжатия передаваемых данных путем уменьшения их избыточности. При этом на передающем конце происходит их анализ и упаковка, а на приемном распаковка в исходный вид. Сжатие позволяет повысить скорость передачи сверх физической пропускной способности канала за счет уменьшения объема реально передаваемых данных. Реализация сжатия также требует некоторых накладных расходов на анализ информации и формирование пакетов; в случае неэффективного сжатия скорость передачи может оказаться ниже скорости физического канала.

Последняя группа протоколов задает правила взаимодействия DCE и DTE. Они подразделяются на физические, касающиеся кабелей, разъемов и сигналов взаимодействия, и информационные, относящиеся к формату и смыслу передаваемых сообщений. Посредством этих протоколов реализуется общение DTE и DCE во время подготовки к вхождению в связь, организации вызова и ответа, а также в процессе самого обмена данными.

Какие протоколы модуляции используются в модемной связи?

Большинство используемых протоколов стандартизировано Международным Союзом Связи (International Telecommunications Union ITU), ранее носившим название Международный Консультативный Комитет по Телеграфии и Телефонии, МККТТ (Comite Consultatif Internationale de Telegraphie et Telephonie CCITT). Отдел ITU, относящийся к телефонной связи, обозначается ITU-T.

Из протоколов физической связи наибольшее распространение получили следующие:

V.34 (ITU-T). Протокол последнего поколения со скоростью передачи до 28800 бит/с, промежуточные скорости 2400..26400 бит/с с дискретностью 2400. Принятию стандарта ITU предшествовали протоколы ряда производителей под названиями V.Fast и V.FC. Модуляция 256-позиционная КАМ с дополнительным временнЫм кодированием, при котором решение на приемном конце принимается по двум смежным состояниям сигнала. В связи с увеличением размера передаваемого за одну модуляцию элемента данных вместо понятия «бод» используется «символ в секунду»; в данном случае размер символа равен 8 битам, или одному байту. Соответственно, введено понятие «символьная скорость» 2400, 2743, 2800, 3000, 3200, 3429 симв/с. Две последние скорости формально не укладываются в стандартную полосу пропускания телефонного тракта, однако ряд телефонных линий реально обладает нужной пропускной способностью.

V.34bis (ITU-T). Расширение V.34 до скорости 33600 бит/с с промежуточной скоростью 31200 бит/с.

V.90 (ITU-T). Несимметричный, «полуцифровой» скоростной протокол, позволяющий поднять скорость передачи в одну сторону до 56 кбит/с. Стандарту предшествовали протоколы x2 (USR/3COM) и k56flex (Rockwell/Lucent). Данная группа протоколов известна также под названиями V.PCM и 56k. Протоколы 56k реализуются только на несимметричных линиях, когда с одной стороны устанавливается блок прямого сопряжения («цифровой модем») с подключением к цифровому каналу T1/E1, ISDN и др., а с другой аналоговый модем с поддержкой V.90. При таком соединении сигнал со стороны цифрового канала большую часть расстояния передается в неизменной цифровой форме, и только от абонентского комплекта до обычного модема в аналоговой. Поскольку преобразование из цифровой формы в аналоговую сопряжено с меньшими потерями информации, чем обратно, предельная пропускная способность цифрового канала (64 кбит/с) понижается только до 56 кбит/с (реально обычно до 45-53 кбит/с). В обратную сторону предельной является скорость 33.6 кбит/с.

Протоколы 56k ориентированы в первую очередь на централизованные системы связи провайдеры Internet (ISP Internet Service Provider), банковские и информационные сети и т.п., где преобладает передача информации от центра к абоненту (download), а передача от абонента к центру (upload) встречается гораздо реже.

Что такое CPS ?

Это исторически укоренившаяся единица измерения скорости передачи данных между программами (Characters Per Second символов в секунду), которая обозначает скорость передачи «компьютерных» (восьмибитовых) символов (байтов) между оконечными программами. «Модемная» скорость в BPS для этого не подходит, так как обозначает скорость передачи данных между модемами в физическом канале, а на реальную скорость передачи по полному каналу (между программами) влияют коррекция ошибок, сжатие данных, тонкости аппаратных и системных протоколов, настройки портов и т.п.

CPS чисто «компьютерная» единица, не имеющая отношения к «модемным» символам модуляции, введенным в V.FC, V.34 и более поздних протоколах.

Как работают протоколы коррекции ошибок?

Практически все протоколы коррекции ошибок основаны на повторении передачи ошибочного блока (кадра) по запросу от принимающего модема. Каждый блок снабжается контрольной суммой, которая проверяется на приемном конце, и блок не отдается потребителю до тех пор, пока не будет принят в правильном виде. Это порождает возможные задержки передачи, однако практически гарантирует безошибочную передачу данных без дополнительного контроля более высокого уровня.

Для увеличения эффективности передачи протоколы коррекции устанавливают соединение в синхронном режиме, в котором передаваемые по физическому каналу биты уже не делятся на байты, а оформляются в пакеты большего размера. За счет этого одна и та же пара модемов по чистому качественному каналу на протоколах с коррекцией чаще всего передает данные быстрее, нежели на низкоуровневых асинхронных протоколах без коррекции.

Наиболее распространенные протоколы коррекции MNP (Microcom Networking Protocol) уровня 4 (MNP4), введенный фирмой Microcom и ставший стандартом де-факто, и включающий его более поздний V.42, называемый также LAP-M (Link Access Procedure Modems), введенный ITU-T. Последний более эффективен, поэтому при установлении связи модемы в первую очередь пытаются использовать V.42, а при неудаче MNP4.

И в MNP4, и в V.42 отвергание (reject) принимающим модемом ошибочного кадра может быть как индивидуальным, так и включать в себя все последующие кадры, которые к этому моменту успел передать удаленный модем. Чаще всего реализуется вторая схема, как более простая, однако в ряде моделей используется выборочный повтор кадров Selective Reject (SREJ), заметно повышающий скорость передачи на каналах с частыми ошибками связи.

Еще более позднее расширение MNP уровня 10 ориентировано на каналы с быстро меняющимися параметрами (радиочастотные, сотовые) и оптимизировано для снижения потерь от таких изменений.

Кроме исправления ошибок, протоколы коррекции могут передавать ряд служебных сообщений между модемами. В основном используется два типа таких сообщений сигнал временного перерыва в передаче (Breаk), передаваемый между компьютером и модемом в виде длинной серии без стопового бита в конце, и сигнал разрыва связи (Link Disconnect), передаваемый одним модемом другому при прекращении связи (многократная неудача приема блока, падение DTR, команда ATH и ей подобные). Первое сообщение позволяет передавать между компьютерами «несимвольный» сигнал, который часто называется сигналом типа «внимание», а второе облегчить и ускорить процедуру разрыва связи, чтобы удаленный модем не пытался ее восстановить.

Как работают протоколы сжатия данных?

Сжатие данных выполняется путем обнаружения и частичного устранения избыточности информации во входном потоке передающего модема, после чего закодированные блоки данных уменьшенного размера направляются принимающему модему, который восстанавливает их исходный вид. Принцип действия алгоритмов сжатия во многом похож на работу архиваторов.

Наиболее распространены протоколы сжатия MNP5, введенный фирмой Microcom, и V.42bis, введенный ITU-T. Алгоритм MNP5 основан на относительно простых методах сжатия, его эффективность в лучших случаях редко превышает 2. V.42bis основан на популярном методе сжатия LZW, применяемом в большинстве архиваторов, и в удачных случаях обеспечивает сжатие до четырех раз. В модемах, где реализованы оба протокола, предпочтение при соединении по умолчанию отдается V.42bis.

В протоколе MNP5 алгоритм сжатия не отключается, и протокол всегда пытается кодировать поступающие данные. Это часто приводит к тому, что данные, не поддающиеся сжатию, за счет кодирования увеличиваются в размере, и эффективная скорость передачи падает. Протокол V.42bis следит за эффективностью сжатия потока, и временно прекращает работу, если сжатие не достигает своих целей. Если в модеме реализован только протокол MNP5, рекомендуется отключать его для сеансов, в которых преобладают данные с низкой избыточностью (архивы, дистрибутивы, изображения, звук, видео и т.п.), и включать для сеансов передачи текстов, HTML-страниц, непакованных баз данных и т.п.

Алгоритм сжатия в модеме всегда имеет дело с непрерывным потоком данных, из-за чего сжатию подвергаются лишь отдельные, относительно небольшие и независимые фрагменты потока, а это не позволяет достичь столь же высокой степени сжатия, как в архиваторах. Например, текст на русском языке большинством архиваторов сжимается в 4-5 раз, в то время как реальная эффективность лучших модемных протоколов сжатия не превышает 2-3, а более высокая степень достигается лишь при передаче повторяющихся серий (таблиц, непакованных баз данных с высокой избыточностью и т.п.).

Каким образом происходит общение DTE с модемом?

Практически все телефонные модемы общего назначения имеют унифицированный набор команд, предложенный и закрепленный фирмой Hayes, по имени которой назван и сам набор. Другое название набора AT-набор (AT-set), поскольку большинство команд начинается с префикса AT (ATtention внимание). Ряд специализированных модемов имеет собственные наборы команд, несовместимые с Hayes и между собой.

Различаются два основных режиме работы модема: режим команд и режим данных. В первом режиме DTE передает модему команды и получает сообщения, во втором модем прозрачно передает данные между DTE и удаленным модемом.

В командном режиме процессор Hayes-модема постоянно следит за потоком битов от DTE и пытается обнаружить сочетание «AT» или «at», переданное на одной из допустимых скоростей. Как только такое сочетание обнаружено процессор фиксирует данную скорость и переходит в режим ввода командной строки, записывая получаемые символы во внутренний буфер, объем которого обычно равен 40 символам. Пробелы в командах игнорируются, если это не оговорено особо для отдельных команд. Неправильно набранные символы можно стирать символом «забоя» (по умолчанию BS, код 08 hex), однако префикс AT в буфер не заносится, поэтому невозможно ни его стирание, ни отмена режима ввода командной строки.

Командный режим модема изначально был ориентирован на ручной ввод команд с простого терминала, поэтому способ ввода и структура команд разработаны в «человеческой» форме. По той же причине модем в командном режиме по умолчанию возвращает (эхо-режим) каждый полученный от DTE символ, позволяя визуально контролировать правильность набора команд. В режиме данных полученные символы по умолчанию не возвращаются.

Большинство команд Hayes-модемов обозначаются буквой «A», «P», или символом с буквой &C, %T. Команда может иметь параметр (обычно числовой) X1, &D2. Если числовой параметр опущен, он полагается нулевым. Ряд команд имеет синтаксис, не подчиняющийся этим правилам.

В одной командной строке может быть записана как одна, так и несколько команд; исключение составляют случаи, когда очередная команда приводит к смене режимов, делающей следующие за ней команды бессмысленными. Выполнение каждой команды происходит после завершения ее выделения из командной строки и синтаксического разбора. В случае успешного выполнения командной строки выдается сообщение OK; перед ним могут быть выданы строки дополнительной информации, запрошенные введенными командами. При обнаружении ошибки выдается сообщение ERROR и обработка строки прекращается, но все предшествующие правильные команды к этому моменту будут выполнены.

Примеры командных строк:

Каждая строка AT-команд завершается символом CR (код по умолчанию 0D hex, клавиша Enter). После получения CR процессор модема анализирует командную строку и по возможности выполняет каждую команду в ней, после чего выдает сообщение о подтверждении, ошибке или запрошенную командами информацию. Диагностические сообщения Hayes-модемов по умолчанию выдаются в текстовой форме, но могут выдаваться и в виде трехзначных десятичных кодов.

AT-команды служат для получения сведений о состоянии модема, изменения режимов его работы, набора номера, установки/завершения связи и тестирования модема и линии. Для изменения основных параметров имеются отдельные команды, прочие параметры хранятся в так называемых S-регистрах, принимающих значения от 0 до 255. Значения S-регистров могут использоваться как полностью, так и раздельно по полям и отдельным битам. На самом деле все или большая часть параметров хранятся в S-регистрах, а отдельные команды управления ими введены исключительно для удобства.

За редкими исключениями, команды изменения состояния действуют только на текущий набор параметров, теряющий свои значения при отключении или сбросе модема. Содержимое текущего набора может быть записано в один из сохраненных наборов в NVRAM; кроме этого, ряд команд может непосредственно изменять содержимое NVRAM.

Кроме командных строк, начинающихся с AT, Hayes-модемы поддерживают также команду «A/». Она повторяет последнюю введенную командную строку; исполнение начинается сразу после получения символа «/», кода CR не требуется.

При выполнении команд соединения (вызов, ответ, тестирование) происходит соединение модемов и переход в режим данных, сопровождаемый выдачей сообщения CONNECT. В режиме данных все поступающие символы прозрачно пересылаются модемом. Исключение составляет так называемая Escape-последовательность из трех одинаковых символов (по умолчанию «+»), перед и после которой должны быть выдержаны охранные интервалы (по умолчанию 1 сек). При получении такой последовательности модем переходит в командный режим, не разрывая соединения; впоследствии можно как вернуться в режим данных, так и разорвать соединение любой из подходящих команд.

Какие основные команды используются в Hayes-модемах?

Модемы, поддерживающие коррекцию ошибок и сжатие данных, почти всегда имеют группу команд »\» и «%»:

Какова структура команды набора номера?

Команда набора номера D имеет параметр в виде строки последовательно интерпретируемых символов, управляющих процессом набора номера:

Какова структура команды работы с S-регистрами?

Команда работы с S-регистрами S имеет две формы:

Какие ответы модем может давать на командные строки?

Основной набор ответов, определенный для всех Hayes-модемов:

Дополнительные ответы, введенные в некоторых расширениях:

Сообщение CONNECT без параметров выдается либо в том случае, когда запрещены расширенные сообщения (X0), либо установлено соединение на скорости 300 бит/с.

Сообщение RING выдается модемом после завершения каждого вызывного сигнала (интервал около 5 сек). Сообщения RINGING/RINGBACK выдаются не всеми типами модемов.

Сообщение VOICE поддерживается только некоторыми модемами и выдается в том случае, когда в линии обнаружен сигнал, который нельзя отнести к какому-либо известному классу линейных или модемных сигналов. В этом случае считается, что абонент ответил голосом, и после выдачи сообщения модем отключается от линии.

Что представляет собой факс-модем?

Это модем со встроенными факсовыми протоколами установления связи, модуляции и передачи изображений. Такой модем может работать как с обычными модемами посредством протоколов передачи данных, так и с факс-машинами через протоколы передачи изображений.

Функциональность факс-модема определяется его классом: 1, 2 или 2.0. Класс 1 предполагает поддержку только протоколов физического уровня, все остальные процедуры выполняет управляющая программа компьютера. Класс 2 вносит бОльшую часть интеллектуальных функций в сам модем, однако является «промежуточным» стандартом де-факто. Класс 2.0 добавляет функции кодирования и декодирования изображений, содержит ряд изменений, и утвержден в качестве официального стандарта.

Классы факс-модемов не совместимы снизу вверх (функции младших классов не поддерживаются в старших), а модемы старших классов чаще всего не поддерживают младшие классы факсовых команд.

Программы, ориентированные на работу с факс-модемами (BitFax, BGFax, WinFax и др.), позволяют передавать и принимать избражения в различных графических форматах (BMP, GIF, TIFF, JPG и т.п.). Кроме этого, большинство программ, а также встроенные факс-службы современных ОС, позволяют передавать документы любого типа, для чего в системе устанавливается фиктивное устройство класса «принтер», при «печати» документов на которое они преобразуются в чистое изображение и отправляются факс-модемом.

Что представляет собой голосовой модем?

Это модем с возможностью голосового (voice) контакта между абонентами. Первые модемы с поддержкой голоса имели только микрофонный и телефонный усилитель с возможностью подключения наушников с микрофоном, что добавляло к модему функции обычного телефонного аппарата. Современные модемы, кроме этого, способны одновременно передавать по каналу данные и голос, отчего эта группа модемов имеет общее обозначение SVD (Simultaneous Voice and Data), и часто позволяет делать это при помощи подключенного к модему телефонного аппарата.

Различаются две основные технологии передачи голоса вместе с данными:

Что такое Soft-modem?

Так называют класс модемов, часть «интеллекта» которых переносится из самого модема в основной компьютер. Повышение быстродействия центральных процессоров и появление специализированных команд для обработки сигналов (MMX) позволяют передать часть функций модемной аппаратуры операционной системе основного компьютера.

Встречаются также три наиболее распространенные разновидности soft-модемов:

Как первоначально настроить новый модем?

Для внутреннего модема прежде всего необходимо установить номер COM-порта и линии IRq, которые он будет использовать. Подавляющее большинство внутренних модемов видны компьютеру, как дополнительный COM-порт, за исключением Soft-модемов с полностью программным управлением, которые могут иметь произвольный интерфейс.

При установке номера порта нужно иметь в виду, что на всех современных системных платах имеется встроенный контроллер ввода/вывода, поддерживающий два последовательных порта, по умолчанию обычно работающих как COM1 и COM2. В BIOS Setup для каждого из этих портов может быть также режим Auto, в котором порт включается только в случае наличия свободных стандартных адресов и линий IRq. Например, если для второго системного порта задано Auto и в плату установлен внутренний модем, настроенный, как COM2, BIOS в зависимости от типа и версии может либо перенести второй системный порт на COM4, либо отключить его совсем.

Если два порта настроены на одну линию IRq (IRq sharing), то возможна работа только с одним из них в каждый конкретный момент времени. При попытке активизировать оба порта не сможет работать ни один, кроме случая, когда оба порта обслуживает специализированная программа, которая в состоянии разобраться, какой порт генерирует какое прерывание. При настройке двух портов на один и тот же адрес оба будут неработоспособны.

Внутренние модемы с интерфейсом Plug & Play в специальной настройке не нуждаются; может потребоваться разве что установка перемычками режима PnP, если модем допускает также и прямое конфигурирование адреса и IRq.

На внешнем модеме может потребоваться установка режимов работы переключателями, если они есть.

Проверить правильность работы порта модема можно при помощи любой терминальной программы (Telix, Terminate, Telemate для DOS, или стандартный Hyper Terminal (Программа Связи) для Windows 95). На ввод строки AT&F модем обязательно должен дать ответ OK. Можно использовать и строку ATZ, однако в том случае, если в параметрах по умолчанию установлен режим Q1, модем не даст ответа OK на эту строку.

Убедившись, что модем работает, необходимо сформировать набор параметров по умолчанию. Для этого вводится команда &Fn с нужным номером конфигурации, описанной в руководстве к модему; крайне желательна конфигурация с аппаратным (hardware, RTS/CTS) управлением потоком данных.

Если некоторые параметры желательно иметь отличными от заводской конфигурации, их нужные значения задаются после команды &Fn. После настройки всех параметров вводится команда &W, которая записывает сформированный набор в качестве набора по умолчанию с номером 0. Впоследствии, при каждом включении модема или после выполнения команды Z, будет устанавливаться этот набор параметров.

Для того, чтобы программы правильно отображали скорость установленного соединения, необходимо задать модему режим вывода в строке CONNECT реальной скорости вместо скорости модем-DTE. Для этого служит команда Wn; также могут потребоваться и другие команды (например, \Vn), которые нужно найти в описании. Проверить формат строки CONNECT на большинстве модемов можно командой &T1, устанавливающей тестовое соединение по типу Local Analog Loopback.

Что такое строка инициализации и зачем она нужна?

Строкой инициализации называют последовательность команд, приводящую модем в заранее известное состояние. Обычно такая строка начинается с одной из команд &Fn, устанавливающей заводские установки, следом за которой идут команды установки нужных режимов.

Если терминальная программа поддерживает несколько строк инициализации, последовательно выводимых в модем, удобно начинать последовательность с команды Z. В этом случае в активный набор параметров по умолчанию записываются наиболее общие установки для всех применений модема на данной станции.

В том случае, если для всех применений модема достаточно одного набора параметров, наиболее удобным будет запоминание его в NVRAM. Строка инициализации в этом случае сводится к одной команде Z.

Как можно оптимизировать настройку модема и управляющей программы?

В общем случае оптимальная настройка модема и программы весьма сложна и неоднозначна, однако в большинстве случаев можно выделить несколько наиболее типичных моментов:

Эффективность сжатия данных. По умолчанию все современные модемы пытаются задействовать протокол сжатия. В случае передачи неупакованных данных это чаще всего повышает общую скорость обмена, однако в случае передачи эффективно упакованной информации (архивы ZIP, ARJ, RAR, свернутые дистрибутивные наборы, CAB-файлы и т.п.) алгоритм сжатия V.42bis чаще всего работает вхолостую, а алгоритм MNP5 в любом случае пытается сжимать поток, вызывая его увеличение из-за накладных расходов. Поэтому, если данная сессия связи ориентирована главным образом на передачу непакованных данных лучше разрешить сжатие, если же преобладают большие объемы пакованных, а модем поддерживает только MNP5 сжатие имеет смысл запретить.

Пропускная способность интерфейса с DTE. При установке соединения модем может либо установить с DTE такую же скорость передачи, что и в канале (floating speed), либо всегда работать с DTE на фиксированной скорости (fixed speed). Последний случай называется режимом фиксации скорости порта (Port Locking, Baud Locking и т.п.) и является наиболее удобным и эффективным. Фиксированную скорость порта рекомендуется устанавливать максимальной, на которой система и программы сохраняют способность надежно принимать данные, или хотя бы вдвое большей максимальной скорости соединения. В результате возрастание скорости передачи вследствие сжатия данных будет компенсировано увеличением скорости порта, и интерфейс с DTE не будет узким местом модемного тракта.

Чем различаются асинхронные и синхронные режимы?

В асинхронном режиме данные передаются побайтно, каждый байт предваряется стартовым битом и завершается одним или двумя стоповыми битами. Таким образом, минимальной единицей передачи является байт, а стартовые/стоповые биты между байтами обеспечивают правильное опознание начала и конца каждого байта. Этот режим удобен с точки зрения надежности выделения сигналов с линии однако требует упаковки/распаковки битовых данных в байты, а также снижает скоростей передачи в канале за счет избыточных стартовых и стоповых битов (минимум на 25% 2/8).

В синхронном режиме данные передаются побитно, без группировки в байты. В этом случае нет накладных расходов на группировку битов, и единицей передачи является отдельный бит. Тем не менее, чтобы приемник имел возможность пересинхронизации в случае потери части потока, биты часто оформляются в пакеты различной длины, снабженные заголовком и контрольной суммой. Минимальной информационной единицей в этом случае является пакет. Поскольку длина пакета значительно превышает длину его служебной части, накладные расходы оказываются намного меньше.

Все протоколы коррекции ошибок и сжатия данных устанавливают между модемами синхронный режим передачи с обменом пакетами. В то же время обмен между модемом и DTE чаще всего идет в асинхронном режиме, что вкупе с накладными расходами на оформление и обработку пакетов порождает разность скоростей в канале и с DTE. Для компенсации этой разности в модеме имеется буфер, а также используются методы управления потоком (flow control).

Специализированные устройства (пейджерные станции, промышленные системы сбора информации и т.п.) нередко используют синхронную передачу между собой и модемом, сами формируя пакеты и следя за их правильностью. В таких случаях, из-за неспособности обычного компьтерного порта работать в синхронном режиме, взаимодействие компьютера с такими устройствами через пару модемов может оказаться невозможным.

Почему модем не распознает сигнал «занято» ?

Подавляющее большинство модемов настроено на распознавание телефонных сигналов в стандарте США/Канады. Сигнал «занято» в этом стандарте представляет собой сочетание двух частот 480 и 620 Гц, длительность тона и паузы 0.5 с, причем громкость сигнала существенно (на 12 дБ) ниже громкости непрерывного гудка. В российской телефонной системе сигналы «занято» передаются посылками частоты 425 Гц, длительность тона и паузы 0.35 с, уровень всех сигналов одинаковый. В результате, если анализатор модема не имеет достаточного запаса по длительности/интенсивности сигналов, корректное их опознание происходит редко или его не происходит вовсе.

Если модем имеет возможность регулировки чувствительности к сигналам станции и диапазона их параметров можно попытаться подобрать подходящие значения. Модемы, ориентированные на российскую телефонную сеть (IDC, Russian ZyXEL, Russian Courier) изначально настроены на параметры отечественных сигналов.

Для модемов, не имеющих подобных регулировок, в том случае, когда трудность в опознании сигнала «занято» вызвана слишком громким его уровнем, можно попытаться ослабить входной сигнал, включив последовательно с линией резистор сопротивлением 50..500 Ом, однако это чаще всего отрицательно сказывается на качестве связи.

Чем различается работа по коммутируемой и выделенной линии?

Стандартная коммутируемая линия отличается наличием питающего напряжения (около 60 вольт в российских телефонных сетях) и способностью выдавать и принимать сигналы состояния линии и набора номера. Соответственно, при работе по коммутируемой линии вызывающий модем в общем случае дожидается непрерывного гудка, затем набирает номер, и только после этого ожидает ответа от удаленного модема. Отвечающий модем, в свою очередь, воспринимает сигнал вызова (звонок), после чего подключается к линии («берет трубку») и переходит в режим ответа.

Выделенная линия представляет собой постоянное двухточечное соединение между двумя абонентами. Обычно это двух- или четырехпроводная линию связи, напрямую соединяющая два модема и никак не соединенная со станционной аппаратурой. В простейшем случае это может быть обычный телефонный кабель, входящий в комплект модема, в наиболее сложном участок многоканального проводного, оптоволоконного или радиотракта, который при помощи канальной аппаратуры имитирует простое проводное соединение.

Модемы, поддерживающие работу по выделенной линии (команда &L1) в этом режиме автоматически отключают проверку наличия непрерывного гудка, а также автоматически пытаются восстановить соединение при его разрыве. Для начальной установки соединения один модем должен быть активизирован как вызывающий (команда D), а другой как отвечающий (команда A). После этого восстановление связи при обрыве модемы выполняют сами в тех же ролях.

Кроме этого, модемы с поддержкой выделенных линий имеют запоминаемые режимы, в которых установление связи в выбранной роли выполняется автоматически при включении питания (либо после появления сигнала DTR). Таким образом, пара таких модемов сразу после включения питания или появления DTR создает автоматически поддерживаемое соединение без вмешательства управляющих программ, которым в этом случае остается лишь слежение за сигналом DCD и/или сообщениями CONNECT/NO CARRIER. В идеальном случае такая пара модемов позволяет организовать полностью прозрачное соединение, аналогичное нуль-модемному кабелю, при котором программам совершенно неизвестно о существовании в каких-либо дополнительных устройств в тракте.

Модем не набирает номер. Почему?

Если попытка соединиться завершается сообщением «Нет сигнала в линии» (No Dialtone), и при этом Вы слышите через динамик модема (если таковой имеется) длинный гудок, то скорее всего Ваша АТС выдает нестандартный сигнал набора. В этом случае поможет команда X3 (модем игнорирует сигнал набора). Если эта команда не помогает, то попробуйте заменить ее на X0.

Если же Вы не слышите длинного гудка, то либо у Вас проблема с линией (проверяется подключением обычного телефона вместо модема), либо Вы включили телефонный шнур не в тот разъем модема. У модема обычно есть два разъема (исключение составляют недорогие модемы неизвестного производства, которые лучше не приобретать) называемые PHONE и LINE (иногда WALL). Шнур телефонной линии должен быть включен в разъем LINE (WALL). Во второй разъем включают телефонный аппарат (когда модем работает, то телефонный аппарат отключается).

Если команда X3 (или X0) не помогла, и Вы уверенны, что телефонная линия исправна и подключена правильно, то неисправность следует искать в модеме. В этом случае Вам следует обратиться в сервисный центр производителя или в организацию, указанную в гарантийном талоне.

Удаленный модем снял трубку и отвечает, но мой модем его не слышит. Что делать?

Если модем исправен и сигнал ответа имеет достаточную мощность, то причина скорее всего в том, что он не смог распознать длинный гудок от АТС перед началом обмена (Ваш модем может не уметь одновременно распознавать гудок и сигнал ответа). Это могло произойти, если гудок был очень тихий или очень короткий (встречается на некоторых АТС и многоканальных телефонах). Универсальное средство команда X2.

Если это не помогает, то скорее всего Ваш модем не обладает нужной чувствительностью (просто не слышит удаленный модем) или же неисправен.

Модемы начали обмен, проверка имени пользователя и пароля прошла успешно, но соединение было разорвано при входе в сеть. Почему?

Зайдите в «Мой компьютер»->«Удаленный доступ», далее щелкните правой кнопкой мыши на настраиваемом соединении и выберите пункт «Свойства» в появившемся меню. Далее перейдите на закладку «Тип сервера» и уберите галочку возле пункта «Войти в сеть».

Модемы начали обмен, но соединение было разорвано до проверки имени пользователя и пароля. Как это исправить?

Скорее всего в настройках соединения установлен слишком короткий интервал ожидания установления соединения. Для изменения этого интервала зайдите в «Мой компьютер»->«Удаленный доступ» , далее щелкните правой кнопкой мыши на настраиваемом соединении и выберите пункт «Свойства» в появившемся меню. Далее нажмите кнопку «Настройка», выберите закладку «Подключение». Здесь либо поменяйте цифру в пункте «Отмена вызова при отсутствии связи» (рекомендуем поставить как минимум 120 секунд), либо уберите галочку вообще. Также обратите внимание на пункт «Отключение при простое более...».

Если это не помогло, то смотрите ответ на следующий вопрос.

Как побороть частые обрывы связи?

Причина плохое качество линии (большое затухание, импульсные помехи, периодическое замирание сигнала и т.п.). Для начала попробуйте добавить к строке инициализации следующие команды: S7=200S10=200. Если это не помогло, то Вы можете попробовать подобрать уровень сигнала, чувствительность на прием, протокол связи (запретить V.90), установить режим соединения с коррекцией ошибок или подобрать ограничение по скорости. Этот процесс достаточно длителен и утомителен, т.к. оптимальные параметры придется подбирать методом проб и ошибок. Соответствующие команды Вы можете найти в руководстве к своему модему или в конце этого FAQ.

Как побороть низкую скорость соединения или кратковременные перерывы в передаче данных?

Вам следует попробовать подобрать уровень сигнала, чувствительность на прием, протокол связи (запретить V.90) или скорость. В некоторых случаях, как ни странно, снижение скорости соединения или выбор более медленного протокола повышает общую производительность, т.к. уменьшается количество длинных перетренировок. Соответствующие команды Вы можете найти в руководстве к своему модему или в следующих разделах этого FAQ.

Copyrights

При составлении данного FAQ в значительной степени были использованы Frequently Asked Questions (Часто Задаваемые Вопросы) по модемам для телефонных линий, составленные Евгением Музыченко (Eugene Muzychenko) (2:5000/14@FidoNet, [email protected]). Copyright (C) 1998-99, Eugene V. Muzychenko. All rights reserved.

Модем	«Хорошая» линия	«Средняя» линия	«Плохая» линия
Motorola	Модем	Уровень сигнала	Чувст-ть	Запрет V.90	Режим соединения
с корр.	Модем	Уровень сигнала	Чувст-ть	Запрет V.90	без корр.	авто
USR Sportster	N/A	N/A	S32=66	&M5	&M0	&M4
USR Courier	N/A	N/A	S58=32
ZyXEL Omni	*Pn
Motorola CODEX	*MX3	*MX4	*MX5	*MX7	*MX9	*MX10	*MX11	*MX12
US Robotics	&N4	&N5	&N6	&N8	&N10	&N11	&N12	&N13
ZyXEL	&N5	&N19	&N4	&N17	&N66	&N65	&N64	&N63
IDC 2814 BXL+	S37=7	S37=8	S37=9	S37=11	S37=13	S37=14	S37=15	S37=16