Зміст роботи

Дослідження властивостей автономного та інтегрованого модемів

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторної роботи №2

для студентів денної форми навчання

спеціальності 6.0910 – “Електронні апарати”

Затверджено

на засіданні ЕЗІКТ

Протокол № від р.

Львів – 2003

Дослідження властивостей автономного та інтегрованого модемів: Інструкція до лабораторної роботи з дисципліни “Термінальні засоби телекомунікацій” для студентів денної форми навчання спеціальності 6.0910 – “Електронні апарати” /Укл.: Васьків Г.М., Павлиш В.А., Данчишин І.В. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2003. – 20 с.

Укладачі:

Васьків Григорій Михайлович, канд. техн. наук, доцент

Павлиш Володимир Андрійович, канд. техн. наук, професор

Данчишин Ігор Васильович, канд. техн. наук, ст. викл.

Відповідальний за випуск:

Юрчик Геннадій Васильович, канд. техн. наук, доцент

Рецензент:

Недоступ Леонід Авраамович, д.т.н., професор

Мета роботи: Дослідження властивостей автономного і інтегрованого модемів.

Зміст роботи

1. Аналогові модеми і види модуляції сигналів.

2. Протоколи передачі даних

3. Різновидності модемів і основні їх властивості

4. Модеми для цифрових каналів зв¢ язку і мережеві карти

5. Принцип роботи і структура універсального модему аналог/цифра

6. Виконання роботи:

6.1.Параметри і характеристики високошвидкісного V.90 (56 кбіт/с) зовнішнього Plug and Play Fax/Voice/Data модему GVC SF-1156 V/R21

6.2.Версія мікропрограми 2.19LL

6.3.Встановлення драйверів модему GVC 56 кбіт/с SF-1156 V/R21 на комп¢ ютер під управлінням Windows 98

6.4.Передача даних (комп¢ ютер, автономний модем, лінія, міні-АТС, лінія, інтегрований модем, комп¢ ютер)

7. Зміст звіту про виконання роботи

Модеми і мережеві карти

Модем (модулятор-демодулятор) — пристрій прямого (модулятор) і зворотнього (демодулятор) перетворення сигналів до виду, прийнятого для використання у визначеному каналі зв'язку.

Модеми бувають різні, але в першу чергу їх можна розділити на аналогові та цифрові.

Аналогові модеми

Це найпоширеніші зараз модеми. Спочатку аналоговий модем був призначений для виконання наступних функцій:

­ для перетворення при передачі широкосмугових імпульсів цифрового коду в вузькосмугові аналогові сигнали;

­ для фільтрації прийнятого сигналу від завад і детектування, тобто зворотнього перетворення вузькосмугового аналогового сигналу в цифровий код при прийомі.

Перетворення, яке виконується при передачі даних, найчастіше пов'язане з модуляцією сигналів.

Модуляція — це зміна якого-небудь параметра сигналу в каналі зв'язку (сигналу, що модулюється) відповідно до поточних значень переданих даних (сигналу).

Демодуляція — це зворотне перетворення модульованого сигналу (можливо, спотвореного завадами при проходженні в каналі зв'язку) у первинний сигнал.

У сучасних модемах використовуються найчастіше три види модуляції:

§ частотна - FSK (Frequence Shift Keying);

§ фазова - PSK (Phase Shift Keying);

§ квадратурна амплітудна - QAM (Quadrature Amplitude Modulation).

У випадку частотної модуляції (ЧМ) нулі передаються сигналом однієї частоти(1180 Гц), а одиниці – іншої (980 Гц). Такий вид модуляції дуже легко реалізовується і надійно працює, але тут існує закономірна межа, внаслідок вузької смуги пропускання телефонних каналів, яка становить від 300Гц до 3400 кГц. А це означає, що якщо весь період сигналу віддати одному біту, то швидкість передачі не може бути більшою від половини смуги пропускання, тобто 1500 біт/с.

Такий вид модуляції був закріплений за стандартом V.21 і використовувався в перших модемах. Власне в такому режимі сучасні модеми починають свою роботу. Модеми в початковий момент часу обмінюються повідомленнями із частотною модуляцією на низькій швидкості.

При амплітудній модуляції (АМ) нулі передаються сигналами однієї амплітуди, а одиниці – іншої. Технічно дуже просто здійснити амплітудну модуляцію, але надійність передачі з її використанням є низькою, отже і використання вона має обмежене. В сучасних модемах таку модуляцію суміщають з фазовою модуляцією, щоб передати більше інформації.

Метод фазової модуляції (ФМ) заснований на зсуві фаз двох гармонічних (синусоїдальних) коливань, який можна виділити, заміряти і використати для передачі даних. В телефонних мережах фаза сигналу спотворюється, але разом з тим такий метод модуляції дозволяє більш впевнено виділити корисні дані на фоні шуму, ніж частотна і амплітудна модуляції.

За допомогою фазової модуляції в одному періоді сигналу можна закодувати декілька біт інформації. Наприклад, зсуву в 0° можна присвоїти двобітове значення 00, зсуву 90° - значення 01, зсуву 180° - значення 10, а зсуву 270° - значення 11. На рис.1 показані два сигнали (А і Б), між якими є зсув фаз 90°.

Рис.1. Два сигнали мають зсув фаз 90°.

Зсув фази для одного сигналу не має змісту необхідно мати пару сигналів для порівняння. В модемах вимірюється зсув фази сигналу (наступного) відносно попереднього. Таким чином має значення не фаза даного сигналу, а перехід, що відбувся у фазі при прийманні наступного сигналу. Тому таку модуляцію називають фазорізницевою, чим підкреслюють, що вимірюють різницю фаз між двома послідовними сигналами, за якою визначають які дані були передані.

Фазові діаграми – це графічний спосіб представлення методу фазорізницевого кодування (рис.2). Фазова діаграма будується на так званій фазовій площині і має полярну систему координат. Точки фазової діаграми мають дві координати: кут повороту (j) і радіус вектор (R). Кут повороту відповідає фазовому зсуву сигналу, а модуль радіуса-вектора відповідає амплітуді сигналу.

Рис.2. Приклади фазових діаграм

Якщо модем відрізняє чотири різних фазових зсуви з точністю 90° (рис.2, а) тоді одним зсувом можна закодувати два біти даних (дибіт). Коли модем здатний відрізнити вісім різних фазових зсувів з точністю до 45° (рис.2, б), тоді одним зсувом можна закодувати три біти даних (трибіт). Але подальше збільшення кількості зсувів є небажаним, тому що реальні телекомунікаційні лінії вносять спотворення та шуми.

Точки фазової діаграми, що відповідають стану сигналу в різні моменти часу називаються точками стану. Через шуми в лінії реальні сигнали не лягають точно в точки стану, а розсіюються навколо них у виді випадкових розкидів (рис.2, в).

Коли точок стану мало, вони знаходяться далеко одна від одної, і модем може визначити, до якої точки відноситься той чи інший сигнал. Але із збільшенням біт даних закодованих в одному боді на зашумлених лініях модем буде збиватися.

Амплітудно-фазова модуляція – це сумісне використання двох методів модуляції, внаслідок чого на фазовій діаграмі можна отримати більше точок стану і зробити більші віддалі між ними (рис.3).

Рис.3. Амплітудно-фазова модуляція на фазовій діаграмі.

Отже виходячи з фазової діаграми можна виділити 16 різних точок стану, і, тим самим, закодувати в одному сигналі квадробіт. Але амплітуда сигналу в телефонних лініях найбільше спотворюється і очевидно, що не всі можливі точки стану будуть дозволеними (дозволені точки на малюнку обведені). Дозволені точки стану визначаються протоколами за якими працюють модеми. Згідно до протоколу модем відправляючи чергову групу бітів даних, додає до них спеціальні кодові біти, за допомогою яких приймаючий модем визначає, які точки стану є дозволеними при розкодуванні наступного періоду сигналу, і потім процес повторюється.

Квадратурно-амплітудна модуляція. В сучасних модемах, супутниковому і цифровому телебаченні використовують решітчасту модуляцію при якій сигнал розглядають не в полярних, а в прямокутних координатах. Перехід від полярних координат до прямокутних здійснюється квадратурним математичним перетворенням. Відповідно і модуляція буде називатися квадратурно-амплітудною модуляцією (КАМ), хоча фізична суть модуляції при цьому не змінюється (рис.4). В залежності від числа точок розрізняють КАМ-4, КАМ-8 і КАМ-16.

Рис.4. Квадратурно-аплітудна модуляція в модемах V.32

Решітчаста модуляція. При такій модуляції використовують трелліс-кодування. Його зміст полягає в наступному. Використовують завідомо більшу діаграму стану, що дозволяє передати за один період сигналу більше біт даних (додатково вводять два біти). Внаслідок цього точки розташовуються дуже близько, але не всі точки стану при цьому є дозволеними. Інформація про це і передається в цих додаткових бітах.

Приймаючий модем визначає амплітуду і фазу прийнятого сигналу і підбирає до них найбільш близькі точки стану. Якщо вони дозволені (а він про це знає з результатів декодування попереднього символу), тоді він їх сприймає. Якщо немає дозволу, модем за спеціальним алгоритмом (алгоритм Вітербі) перевіряє інші точки стану. При цьому існує висока ймовірність, що він знайде власне цю точку, яку потрібно.

Трелліс-кодування використовують в модемах, які працюють за протоколами V.32 і V.32bis, з інформаційною швидкістю 14400 біт/с. Таке трелліс-кодування ще називають плоским або двовимірним.

В модемах V.34 (2880 біт/с) і V.34bis (33600 біт/с) використовують більш складне, чотирьохвимірне трелліс-кодування. В принципі параметрів модуляції залишається також два: фаза і амплітуда, але на одну діаграму виносяться фази і амплітуди від двох послідовних сигналів, що передаються, і координат таким чином стає чотири. При цьому математичним перетворенням згортки вдається ще дальше рознести точки стану, що дозволяє кодувати в одному боді дуже довгі бітові групи, і досягати високих інформаційних швидкостей.

Отже сучасний модем виконує велику кількість математичних операцій і за своєю операційною потужністю він приблизно дорівнює комп¢ ютеру третього покоління.

Протоколи передачі даних

Передача даних і їх перетворення в модемах виконуються відповідно до прийнятих протоколів.

Протокол передачі даних - це сукупність правил, що регламентують формат даних і процедури їхньої передачі в каналі зв'язку. У протоколі, зокрема, може докладно вказуватися, як представити дані, який спосіб модуляції даних обрати з метою прискорення і захищеності їх передачі, як виконати з'єднання з каналом, нейтралізувати діючі в каналі шуми і забезпечити вірогідність передачі даних.

Стандарт звичайно містить у собі сукупність протоколів, рідше один протокол. Офіційним законодавцем в області протоколів передачі даних для модемів є МККТТ — Міжнародний консультативний комітет з телеграфії і телефонії (часто зустрічається в літературі його французька абревіатура CCITT). Цей Комітет недавно перейменований у Міжнародний інститут телекомунікацій (ITU - International Telecommunication Union).

Практично всі модемні стандарти передачі даних встановлені цією організацією; деякі характеристики найважливіших з них наведені в табл. 1.

Табл. 1

Протоколи передачі даних по телефонних лініях звязку

У протоколах передачі, починаючи з V.22, використовуються складні методи кодування даних, при яких у кожний момент часу елемент даних представлений не двома, а великою кількістю значень модульованого параметра сигналу. Це дозволило різко підняти швидкість передачі даних, але погіршило завадозахищеність сигналів.

Хоча при фільтрації сигналу, коли відбувається демодуляція, завадозахищеність підвищується, цього виявилося недостатньо для ефективного усунення помилок передачі даних, що виникають із за завад і шумів у каналах зв'язку. Тому в середині 80-х років були запропоновані більш дієві протоколи захисту сімейства MNP (Microcom Network Protocol) від помилок, що використовуються в більшості сучасних модемів. Ці протоколи засновані на використанні коригувальних кодів з виявленням і виправленням помилок, тому модеми істотно ускладнилися.

Цими ж протоколами передбачене подальше вдосконалення модемів, пов'язане з впровадженням функції стискання (компресії) даних, що дозволило істотно підняти швидкість передачі даних. Принцип стискання даних заснований на аналізі потоків даних і заміні тих символів, що часто зустрічаються в переданому блоці, двійковими кодами меншої довжини, ніж коди, що використовуються для кодування символів, які рідко зустрічаються, а також у визначенні повторюваних послідовностей символів і передачі замість них коротких блоків-описувачів. Це ще більш ускладнило конструкцію модему.

Протоколи сімейства NMP-1 - NMP-10 в останні роки стали витіснятися протоколами LAPM (Link Access Procedure for Modem), V.42, V.42bis, що дозволяють більш ефективно виконувати корекцію помилок і стискання даних.

Використовуваний у переважній більшості сучасних модемів стандарт V.90 — це протокол дуплексної передачі інформації, що забезпечує швидкість передачі 56000 біт/с і який об'єднав існуючі довгий час специфікації х.2 і K56flex. По цьому протоколі модем може приймати дані зі швидкістю до 56000 біт/с (реально, навіть на якісних каналах зв'язку ця швидкість недосяжна), а передавати дані зі швидкістю до 33600 біт/с. Цей стандарт передбачає виконання тестування каналу зв'язку, що дозволяє визначити оптимальний для нього режим роботи модемів (несуча частота, смуга пропускання, швидкість передачі, рівень сигналу, який передається). Відповідно до цього стандарту початкове з'єднання здійснюється на мінімальній швидкості 300 біт/с — такий зв'язок можливий навіть на лініях найнижчої якості. Надалі відбувається ідентифікація модемів на обох кінцях каналу зв'язку, визначається можливість підтримки протоколів корекції помилок і стискання даних, тип використовуваної модуляції і вибирається ефективна швидкість передачі даних.

Зараз закінчується розробка нового протоколу V.92, який дозволяє, не збільшуючи швидкість прийому даних (56 кбіт/с — теоретичну межу), підвищити максимальну швидкість передачі даних до 48 кбіт/с. З корисних нововведень нового протоколу слід зазначити функцію тимчасового утримування з'єднання (Modem-on-hold), що дає можливість відповідати на телефонний виклик у момент, коли телефонна лінія зайнята модемом, що знаходиться на зв'язку. Телефонна лінія не буде зайнята при роботі в Інтернеті і користувач може відповісти на телефонний виклик та вести розмову протягом 16 хв (або протягом інтервалу часу, дозволеного Інтернет-провайдером) без розриву модемного зв'язку.

Для передачі файлів встановлені свої протоколи, що регламентують додатково процедури розбивки інформації на блоки, використання кодів з автоматичним виявленням і виправленням помилок, повторного пересилання невірно прийнятих блоків, відновлення передачі після обриву і т.д. До найбільш розповсюджених протоколів цієї групи варто віднести протоколи Xmodem, Ymodem, Kermit, Zmodem. Перші три не дуже ефективно працюють на українських телефонних лініях, Zmodem зараз є, мабуть, найпоширенішим протоколом передачі файлів і може бути рекомендований для використання.

Різновиди модемів

Багато модемів крім забезпечення процедур передачі інформації виконують і ряд інших досить корисних у системах телекомунікацій функцій, таких як:

§ “цифровізація” голосу і зворотна операція відновлення цифровізованого голосу (voice-модеми);

§ прийом і передача факсимільних повідомлень (факс-модеми);

§ автоматичне визначення номера абонента (АВН);

§ функції автовідповідача та електронного секретаря і т.д.

Тому сучасний модем крім пристроїв модуляції і демодуляції (а іноді і замість них) містить спеціалізований мікропроцесор, керуючий роботою модему, оперативну і постійну пам'ять, елементи звукової і світлової сигналізації про режими роботи модему і характеристики використовуваного каналу зв'язку. Постійна пам'ять використовується для збереження конфігурації модему при вимиканні живлення і часто може перепрограмуватися.

Сучасні модеми бувають двох класів.

Class 1 допускає виконання основної роботи з прийому і передачі повідомлень комп'ютером із програмою підтримки факсимільного зв'язку. Модеми цього класу часто називаються програмними (software) модемами. Програмні модеми використовують шину PCI, а оскільки вони працюють тільки під керуванням Windows, їх часто називають також Win-модемами. У програмних модемах частина їхніх функцій реалізована не у вигляді мікросхем, а замінена програмою, що виконується центральним процесором ПК. Така заміна істотно здешевлює модем, але обумовлює деяке додаткове навантаження на сам комп'ютер. Правда, при наявності процесора Pentium ІІ Celeron і ОЗУ 32 Мбайт це навантаження практично непомітне. За деякими (неперевіреними) даними Win-модеми гірше працюють на неякісних телефонних лініях: можливостей настроювання в них менше, ніж в апаратних модемів, і частіше відбувається обрив зв'язку.

Class 2 реалізує всі процедури передачі і прийому факсів засобами самого модему; природно, модеми Class 2 трохи дорожчі, але вони більш ефективні, особливо при роботі в багатозадачних операційних системах. Модеми цього класу часто називаються апаратними (hardware) модемами. Апаратні модеми використовують шину ISA або PCI. PCI-модеми через відсутність логічного СОМ-порту працюють добре тільки під Windows, а для роботи під DOS, Unix і т.д. вимагають спеціальних драйверів. ISA-модеми, що донедавна домінували на ринку, здають свої позиції через відсутність шини ISA на останніх моделях материнських плат комп'ютерів. Перевага Hard-модемів у тім, що вони прості в настроюванні, не використовують внутрішніх ресурсів ПК і добре тримають неякісні телефонні лінії.

Існує ще два типи модемів — AMR- і CNR-модеми. Ультрасучасні AMR (Audio and Modem Riser Card) і CNR (Communication and Networking Riser Card) можуть працювати тільки з новітніми Intel-чіпсетами і з тональними набирачами номера, проте дуже дешеві.

Модеми розрізняються також:

§ конструкцією — автономні (зовнішні - external) і внутрішні (internal), що інсталюються в апаратуру;

§ інтерфейсом з каналом зв'язку — контактні і безконтактні (аудіо);

§ призначенням — для різних каналів зв'язку і систем, наприклад для систем передачі тільки даних — модеми, для систем передачі даних і факсів — факс-модеми (правда, сьогодні більшість фірм випускають факс-модеми, а “чисті” модеми, без факсових функцій, практично вже не випускаються);

§ швидкістю передачі — існує стандарт швидкостей (шкала) передачі даних, що відповідає стандарту протоколів МККТТ для телефонних каналів зв'язку. Він включає наступні швидкості (біт/с): 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 12000, 14400, 16800, 19200, 28800, 33600, 56000. Зараз у продажі в основному модеми зі швидкістю 56000 біт/с.

Раніше модеми випускалися кожний для визначеної швидкості роботи; сучасні модеми більш універсальні: деякі з них (наприклад, МТ1932, МТ2834 і т.д.) можуть працювати як із комутованими лініями, так і з каналами зв'язку, що некомутуються; підтримують майже всю шкалу названих швидкостей; мають режими модему і факс-модему. При несприятливих умовах роботи модеми самі знижують свою швидкість до досягнення прийнятного рівня спотворень.

Зупинимося трохи докладніше на конструктивних різновидах модемів: автономних (зовнішніх) і тих, що інсталюються в апаратуру (внутрішніх).

Внутрішній модем представляє собою плату, що вставляється в роз’єм внутрішньої плати пристрою, наприклад у слот системної плати комп'ютера, що має євро- роз’єм типу RJ-11 для підключення до телефонної лінії зв'язку.

Зовнішній модем — це самостійна конструкція, звичайно у виді невеликого корпуса, оснащена блоком живлення, роз’єми для підключення до апаратури (до послідовного порту комп'ютера — RS-232*) і телефонного каналу (роз’єм RJ-11), та панелі з індикаторами. Індикатори подають інформацію про режими роботи модему. Так, індикатори показують:

§ MR (Modem Ready) — модем включений у мережу;

§ ВІН (Off Hook) — модем «підняв трубку»;

§ АА (Auto Answer) — модем відповідає на дзвінок телефону;

§ CD (Carrier Detect) — модем визначив інший модем у лінії;

§ DC (Data Compression) — виконується процедура стискання даних;

§ EC (Error Control) — виконується процедура контролю помилок і т.д.

На зовнішньому модемі можуть бути кольорові індикатори швидкості його роботи.

Деякі зовнішні модеми мають регулятор гучності звуку, що теж буває не зайвим. Тому, хоча зовнішній модем коштує звичайно дорожчий від внутрішнього, вимагає автономного живлення, іноді йому надається перевага.

Окремо варто згадати модеми класів Pocket, PCMCIA і PC-Card для портативних комп'ютерів, що дозволяють останнім працювати в системах телекомунікацій і комп'ютерних мереж. Зокрема, модеми PCMCIA, що підтримують протокол MNP 10, забезпечують роботу портативних ПК з електронною поштою і мережею Інтернет через мобільний радіотелефон.

Багато типів модемів забезпечують досить різноманітні сервісні можливості. Наприклад, модеми серії ZyHEL U, оснащені фірмовим програмним забезпеченням Z voice, функції факсу, автовідповідача й АВН можуть виконувати досить ефектно в автоматичному режимі. Так, у відповідь на телефонний дзвінок факсмодем “підніме трубку”, визначить номер абонента, висвітить його на екрані; потім, як автовідповідач, відтворить своє вітання і проаналізує, хто з ним з'єднався. Якщо він почує вітання факсу, то прийме факс і при наявності підключеного принтера роздрукує його. Якщо подзвонить абонент, що передає дані, то факс-модем прийме їх і завантажить у приєднаний до нього комп’ютер (поштову скриньку). Якщо ж зателефонує людина, то мовне повідомлення може бути записане на магнітний диск і прослухане пізніше через телефон. При автоматичному розсиланні факсів модем, якщо для нього заздалегідь підготовлений текст і список телефонів розсилання, самостійно буде додзвонюватися до клієнтів і відправляти їм факси, причому якщо трубку зніме людина, то факс-модем чемно “по-людськи” попросить його прийняти факс.

Модеми для цифрових каналів зв'язку

Цифрові технології передачі даних, що розвиваються, забезпечують значно вищі швидкості передачі і якість зв'язку, надають користувачам істотно кращий сервіс, і вимагають використання модемів іншого класу - цифрових. Цифрові модеми більш правильно називати мережевими адаптерами, тому що про класичну модуляцію-демодуляцію сигналів у них мова не йде — вхідний і вихідний сигнали такого модему є цифровими. Для цифрових модемів загальноприйнятих стандартів роботи взагалі, і стандартів швидкості зокрема, поки що не розроблено.

Цифрові модеми випускаються для роботи в конкретних цифрових технологіях:

ISDN, HDSL, ADSL, SDSL і т.д.

Так, наприклад, модеми для роботи в ISDN можуть бути як внутрішніми, так і зовнішніми. Внутрішні модеми можуть використовувати або ISA-, або PCI-слоти на материнській платі, і вони забезпечують максимальну швидкість 128 кбіт/с. Зовнішні модеми підключаються до USB-порта комп'ютера, і швидкість передачі в них обмежується величиною 115, 2 кбіт/с. Існують комбіновані модеми для роботи як на цифрових каналах ISDN, так і в аналогових каналах (наприклад, модем Courier-I-Modem компанії 3Com).

Модеми для роботи в мережах xDSL мають високі швидкості роботи, так ADSL-модеми забезпечують швидкості 1, 5-6 Мбіт/с при прийомі інформації і 64-384 кбіт/с при передачі. А ADSL-модем Viper-DSL компанії 3Com 7 Мбіт/с для вхідних і 1 Мбіт/с для вихідних повідомлень. Але найбільші швидкості забезпечують VDSL-модеми: при передачі даних на коротку відстань до 300 м досягається швидкість 2, 3 Мбіт/с, а в режимі прийому — 51, 8 Мбіт/с (при роботі на більші відстані швидкості істотно зменшуються.)

Випускаються також:

§ кабельні модеми для роботи з мережами через комунікації кабельного телебачення (наприклад, вони забезпечують швидкості передачі даних у середньому до 10 Мбіт/с, але надшвидкісний модем UBR 904 компанії Cisco дозволяє передавати дані зі швидкістю до 36 Мбіт/с і приймати зі швидкістю до 2 Мбіт/с);

§ стільникові модеми для роботи в системі стільникового телефонного зв'язку. Це звичайно PCMCIA-модеми для роботи в стандартах GSM, CDMA, NMT, NAMPS і т.д. Перші два стандарти є цифровими, а останні — аналоговими;

§ оптоволоконні модеми для роботи з волоконно-оптичними каналами зв'язку за протоколами FDDI;

§ супутникові радіомодеми: прийом інформації здійснюється через супутникову антену зі швидкостями до 400 кбіт/с, а передача можлива тільки при наявності громіздкого дорогого устаткування. Тому звичайно для передачі даних використовуються провідні канали зв'язку і додатковий відповідний модем;

§ розробляються також силові модеми для роботи в мережах через систему електроживлення комп'ютерів.

В табл.2 наведено залежності часу передачі інформації від її обсягу та швидкості передачі даних.

Табл. 1

Залежність часу передачі інформації від її обсягу та швидкості передачі даних

Мережеві карти

Замість модему в локальних мережах можна використовувати мережеві адаптери (мережеві карти, network adapter, net card), виконані у виді плат розширення, встановлюваних у слоти материнської плати. Ще є карти, встановлювані в роз’єми ISA, але сучасні встановлюються звичайно в роз’єми PCI. Для портативних комп'ютерів використовуються PCMCIA-адаптери. З'явилися мережеві адаптери і для інтерфейсу USB. Мережеві адаптери можна розділити на дві групи:

Q адаптери для клієнтських комп'ютерів, Q адаптери для серверів.

В адаптерах для клієнтських комп'ютерів значна частина роботи з прийому і передачі повідомлень перекладається на програму, виконувану в ПК. Такий адаптер простіший і дешевший, але він додатково використовує ресурс центрального процесора машини.

Адаптери для серверів забезпечуються власними процесорами, що виконують усю потрібну роботу. Основними характеристиками мережевих карт є:

1. Встановлена мікросхема контролера (мікрочіп).

2. Розрядність — є 8-, 16-, 32- і 64-бітні мережеві карти (визначається мікрочіпом).

3. Швидкість передачі — від 10 до 1000 Мбіт/с (найбільш популярні 10 і 100 Мбіт/с).

4. Тип кабелю, що підключається — коаксіальний кабель (товстий і тонкий), неекранована кручена пари, волоконно-оптичний кабель.

5. Підтримувані стандарти передачі даних — Ethernet, IEEE 802.3, Token Ring, FDDI і т.д.

Мікросхема контролера має найважливіше значення, вона визначає багато параметрів адаптера, у тому числі надійність і стабільність роботи. Так, мікрочіпи ряду фірм мають конфлікти з деякими компонентами комп'ютера, а мікрочіпи Realtec, Intel у цьому плані більш надійні.

На мережевих картах може бути встановлений також чіп ПЗУ BootROM, що забезпечує можливість віддаленого завантаження операційної системи із мережевого сервера, тобто використовувати комп'ютер без дискової пам'яті.

Принцип роботи і структура універсального модема аналог/цифра

Модем в основному складається з 5 вузлів:

1. вузол узгодження модема з лінією зв¢ язку;

2. двох процесорів (швидкісного цифрового спеціального процесора –DSP на одному кристалі та однокристальної мікроЕОМ – контролер протоколів V.42/MNP, факс протоколів і управління;

3. вузол узгодження процесорів з лінійним вузлом;

4. вузол узгодження модему з комп¢ ютером (рис.5).

Сформувати складні аналогові сигнали для передачі і забезпечити оптимальний завадостійкий прийом таких сигналів, які спотворені каналом зв¢ язку і завадами, вдається тільки з використанням дуже точних методів і алгоритмів. Отже DSP під управлінням своєї програми готує у цифровому вигляді ІКМ коди відліків сигналу деякого процесу модуляції для передачі, а потім поступають на ЦАП модему. Амплітудно-модульовані відліки (АІМ) з виходу ЦАП після згладжувального фільтра передачі перетворюються в аналогові сигнали, що видаються модемом в лінію зв¢ язку. Згладжувальний фільтр забезпечує формування аналогового сигналу передачі з АІМ імпульсів ЦАП і одночасно фільтрацію високочастотних складових, які є властиві дискретному методу формування (аналогічно організації каналу в ІКМ). В приймачі модему аналоговий лінійний сигнал після попередньої фільтрації, яка забезпечує погашення високочастотних шумів абонентської лінії, піддається дискретизації і цифровізації за допомогою внутрішнього аналого-цифрового перетворювача АЦП. Таким чином, у відповідності до алгоритму приймання обробляється (в тому ж DSP) не сам аналоговий сигнал, який приймається, а його ІКМ дискретно-цифровий еквівалент. Розрядність АЦП в модемах вибирається високою (14-16) щоб зменшити власні шуми квантування сигналів, що приймаються. Приблизно така сама розрядність ЦАП забезпечує мінімізацію помилки при формуванні аналогових сигналів на виході згладжувального фільтра передачі.

Для виконання даної лабораторної роботи використовуються зовнішній модем GVC 56K (SF-1156V/R21) та внутрішній модем Acorp V.90.

Зовнішній модем реалізований на мікросхемі фірми ROCKWELL RP56D/SP. У пристрої також встановлена мікросхема FLASH ROM, що дозволяє швидко змінювати нові версії програмного забезпечення, не використовуючи при цьому зовнішніх програмуючих пристроїв.

Модем реалізує наступні можливості:

• Прийом даних зі швидкістю до 56К K56flex/V.90, передача - до 33.6 Кбіт/с V.34bis.

• Стійка робота на українських телефонних лініях зв'язку, використовуючи протоколи V.34, V.90 із протоколами стиску і корекції помилок V.42, V.42Bis, і MNP 2, 3, 4, 5.

• Швидкість обміну може змінюватися при цьому від 300 до 57600.

• Прийом/передача FAX повідомлень.

• Повна реалізація функцій режиму VOICE.

• Можливість програмування прийому/генерації DTMF сигналів, можливість генерації частот.

• Можливість запису/відтворення звукових сигналів з телефонної лінії з різними швидкостями оцифровки звуку й алгоритмів компресії звуку.

• Реалізовано режим прослуховування приміщення по дзвінку з телефонної лінії (Room Monitor).

Внутрішнє програмне забезпечення модему цілком адаптовано під технічні характеристики вітчизняної телефонної мережі. У модем встановлено програмне забезпечення, що добре справляється з визначенням сигналів BUSY.

Локалізація для України:

• Розширено діапазон країн, з якими може працювати модем.

• Практично 100% ловить сигнал «зайнято».

• До 48 дБ підвищена чутливість по прийому (адаптація до «наших» телефонних ліній).

• Можливість регулювання рівня вихідного сигналу в широких межах, з огляду на зашумленість ліній.

• Переписано блок прийняття рішень при зміні швидкостей.

• Вилучена умова розривати з'єднання при перепаді рівня сигналу, що приймається, на 9 дБ, тобто при поганому співвідношенні сигнал/шум модем усе одно залишається на лінії.

•Додано вивід станів RETRAIN і FALLBACK/FALL FORWARD на світлодіодний індикатор на панелі модему.

• Додано вивід розширеної статистики поточного з'єднання і встановлених значень усіх регістрів модему.