Организация передачи данных
В общем случае информация от источника к получателю поступает через среду передачи - коммуникационные каналы. В системах телеобработки могут использоваться воздушные, проводные или кабельные каналы, скрученная пара проводников, коаксиальный кабель, радиоканалы, волноводы, волоконно-оптические линии связи и т.п. В настоящее время наибольшее распространение получили электрические проводные каналы, при этом используются как специально выделенные линии связи, так и линии связи сетей общего пользования. Выделенные линии связи специально прокладываются при построении систем телеобработки и используются, как правило, при передаче информации на небольшие расстояния (до 10 км). Однако одних только линий связи недостаточно для надежной передачи информации, необходимо использовать коммутирующие, усилительные и другие технические средства, которые совместно с передающей средой образуютканал связи.
Для передачи данных на значительные расстояния в системах телеобработки преимущественно используются линии связи и технические средства сетей связи общего пользования, представляющие собой коммутируемые аналоговые каналы связи. Данный тип каналов ориентирован на передачу речевой информации в относительно узком диапазоне частот. Как известно, в вычислительных системах для представления данных используются дискретные сигналы. По сравнению с аналоговым (непрерывным) сигналом, дискретный сигнал в заданные моменты времени принимает одно из фиксированных (устойчивых) состояний, соответствующих "нолю" (например, нулевое значение напряжения) или "единице".
Передача данных предъявляет к передающей среде более жесткие требования, особенно по уровню помехозащищенности. Для обеспечения этих требований аналоговые каналы оснащаются специальной аппаратурой. В этом случае говорят о канале передачи данных (рис.2.2), который представляет собой канал связи, оснащенный специальной аппаратурой для передачи дискретных сигналов. В состав аппаратуры передачи данных входят: автоматические вызывные устройства, устройства защиты от ошибок и устройства преобразования сигналов.
Автоматические вызывные устройства обеспечивают соединение между компьютером и абонентскими пунктами при использовании телефонных каналов связи. Устройство защиты от ошибок служит для обнаружения ошибок при передаче данных.
Рис. 2.2. Структура канала передачи данных
Одной из основных функций аппаратуры передачи данных является преобразование сигналов, используемых в вычислительной технике, к виду, удобному для передачи по каналам связи. В зависимости от используемых каналов связи применяются различные устройства преобразования сигналов, так при передаче данных по телеграфным каналам используются устройства преобразования сигналов телеграфные, осуществляющие преобразование однополярных сигналов постоянного тока с амплитудой 12-15 В в биполярные сигналы постоянного тока с амплитудой 60 В.
В свою очередь для передачи данных по физическим линиям связи на расстояния порядка 10-15 км используютсяустройства преобразования сигналов соединительных линий, среди которых наибольшее распространение получилиустройства преобразования сигналов низкого уровня,преобразующие дискретные сигналы в сигналы постоянного тока низкого уровня напряжения (не выше 0,5 В), что обеспечивает снижение взаимного влияния сигналов различных цепей.
Большое разнообразие каналов связи определяет их классификацию, которая осуществляется по различным признакам и, в первую очередь, по скорости передачи информации. В зависимости от скорости передачи различают каналы: низкоскоростныесо скоростью передачи от 50 до 200 бит/с; среднескоростныесо скоростью передачи до 9600 бит/с; высокоскоростные со скоростью передачи свыше 19200 бит/с.
К низкоскоростным относятся телеграфные каналы, информация по которым передается в виде импульсов постоянного тока. Низкая скорость передачи информации и возможные амплитудные искажения импульсов ограничивают использование телеграфных каналов в системах телеобработки, где более широкое применение получили телефонные каналы. Стандартные телефонные каналы относятся к среднескоростным каналам и ориентированы на передачу аналоговых сигналов с относительно узким частотным спектром (от 100 Гц до 10 Кгц). Следует отметить, что частотные характеристики канала передачи оказывают существенное влияние на максимально допустимую скорость передачи данных ( 
). Еще в 1924 г. Найквист объяснил существование этого основного ограничения и вывел уравнение, выражающее максимальную скорость передачи данных в конечном аналоговом канале (без шумов). Найквист доказал, что, если произвольный сигнал прошел через узкополосный фильтр с полосой пропускания 
, то он может быть полностью восстановлен, используя 
измерений в секунду. Производить больше измерений нецелесообразно, поскольку более высокочастотные компоненты, которые можно восстановить этими измерениями, были отфильтрованы. Если сигнал состоит из 
дискретных уровней, то теорема Найквиста гласит:
(бит/с).
Например, Н=3 кГц канал без шумов не может передавать двоичные сигналы быстрее 6000 бит/с. Если присутствуют случайные шумы, то ситуация существенно ухудшается. Величина случайных шумов измеряется отношением мощности сигнала 
к мощности шума 
. Обычно, само это отношение в технике связи не используется, а используется 
. Эта величина называется децибел. Отношение 
соответствует десяти децибелам (10dB); 
представляет собой 20dB; 
соответствует 30dB и т.д. В 1948 г. Клод Шеннон развил работу Найквиста на случай каналов, подверженных случайным шумам. Главный вывод Шеннона: максимальная скорость передачи данных в каналах с шумами с шириной полосы частот Н Гц и отношением сигнал-шум - 
:
(бит/с) (бод)
Например, канал с Н=3000 Гц и 
(обычные параметры телефонной сети) никогда не сможет передавать сигналы со скоростью более 30000 бит/с независимо от количества уровней сигнала и частоты измерений. Результаты Шеннона были получены, используя положения теории информации, и представляют только верхнюю границу. На практике же сложно даже приблизиться к этому пределу. Скорость 9600 бит/с телефонной линии считается достаточной и достигается посылкой 4-х битных групп со скоростью 2400 бод. Поэтому для высокоскоростной передачи информации используются широкополосные радио- и телевизионные каналы, а также специальные каналы для передачи дискретной (цифровой) информации, в частности, оптоволоконные.
С учетом возможностей изменения направления передачи информации различают каналы: симплексные, обеспечивающие передачу информации только в одном направлении; полудуплексные, позволяющие предавать поочередно информацию в двух направлениях; дуплексные,предающие информацию одновременно в обоих направлениях. Чаще всего в системах телеобработки используются полудуплексные каналы. По сравнению с дуплексными каналами, они дешевле и проще сопрягаются с абонентскими пунктами и компьютером.
В зависимости от способа передачи данных различают каналы связи с последовательной и параллельной передачей сигналов. При последовательной передаче двоичные разряды каждого символа передаются последовательно по одним и тем же линиям связи. При параллельной передаче все разряды каждого символа передаются одновременно по отдельным линиям связи. Каналы параллельной передачи информации используются при удалении абонентских пунктов от компьютера в пределах десятков метров. При подключении более удаленных абонентских пунктов экономически выгодно использовать каналы последовательной передачи информации, которые, как правило, и используются в системах телеобработки.
Часто физическое соединение между передатчиком и приемником образуется путем последовательного соединения нескольких каналов связи в единый составной канал связи. Такая ситуация возникает при передаче информации на значительные расстояния с использованием существующей телефонной сети. В этом случае с помощью нескольких каналов связи и автоматических телефонных станций образуется составной канал, который характеризуется наличием электрической связи между абонентским пунктом и компьютером. В зависимости от режима использования составного канала связи различают некоммутируемые (арендуемые) и коммутируемые каналы. Некоммутируемым называется составной канал, который создается и существует на протяжении определенного интервала времени независимо от передачи информации. В отличие от арендуемого канала, коммутируемый канал создается только на время передачи каждого из сообщений, а в остальное время отдельные, составляющие его каналы связи, могут быть использованы для других целей. За счет этого стоимость передачи информации по коммутируемым каналам ниже, однако, имеются следующие недостатки: вероятность появления ошибок на один-два порядка выше, чем при передаче данных по арендуемым каналам, время коммутации линий связи, в некоторых случаях может быть соизмеримо или превышать сеанс передачи информации. Это, естественно, ограничивает возможность использования коммутируемых каналов в системах реального времени. Можно предположить, что улучшение технических характеристик телефонных сетей общего пользования будет способствовать более широкому использованию коммутируемых каналов для построения систем телеобработки данных.
Как отмечалось выше, каналы передачи данных используются для подключения абонентских пунктов к компьютеру. При использовании составного канала передачи данных его сегменты (звенья) объединяются между собой с помощью промежуточных узлов коммутации. Однако в том и другом случае процессы взаимодействия звена передачи данных с подключаемыми к нему устройствами во многом носят одинаковый характер и эти устройства рассматриваются относительно него в качестве оконечного оборудования данных. Введение этого обобщенного понятия связано с формализацией процесса передачи данных. В общем случае к оконечному оборудованию данных относятся: абонентские пункты; компьютеры, подключенные к каналам передачи данных; промежуточные узлы коммутации.
В зависимости от способа соединения различают двухточечное ("точка-точка") и многоточечное подключение оконечного оборудования данных к каналу передачи данных. На рис. 2.2 показано двухточечное подключение устройств оконечного оборудования данных, которыми здесь являются компьютер и абонентский пункт.
При многоточечном способе подключения к одному каналу подсоединяется более двух устройств оконечного оборудования данных. Например, несколько устройств оконечного оборудования данных (как правило, низкоскоростных устройств ввода-вывода) используют общий канал передачи данных для взаимодействия с быстродействующим устройством оконечного оборудования данных, например, компьютером. Этим достигается эффективное использование каналов передачи данных.
Эффективное функционирование каналов передачи данных во многом связано с решением вопросов синхронизации, управления передачей данных и согласования (стыковки) аппаратуры канала передачи данных с оконечным оборудованием данных. При передаче дискретных сигналов возникает необходимость обеспечения синхронности работы оборудования. Это связано с разбросом частотных параметров генераторов этих устройств.
Для исключения подобных ошибок используются различные способы синхронизации. В частности при передаче информации на короткие расстояния часто используют дополнительный провод, по которому передаются синхросигналы, однако при больших расстояниях данный подход является экономически нецелесообразным. В этом случае синхронизирующие сигналы (символы) передаются по линиям передачи данных. В зависимости от способа синхронизации различают каналы с асинхронной и синхронной передачей. Следует обратить внимание, что термин асинхронная передача не исключает синхронизации, а лишь определяет одну из ее разновидностей.
При асинхронной передаче информация передается в канал по одному символу в произвольном темпе. Причем символы синхронизируются отдельно: передача каждого символа сопровождается сигналами «старт» и «стоп».
При двоичной форме представления информации каждый символ представляется в виде последовательности бит фиксированной длины. Количество информационных бит в каждом символе определяется используемым стандартным кодом и зависит от числа символов в нем. В общем случае количество символов, которое можно задать с помощью n бит, определяется величиной 2n .
Например, с помощью пятиэлементного телеграфного кода Бодо можно представить только 32 символа, что явно недостаточно для представления букв, цифр и служебных символов. С целью расширения кода Бодо введено два специальных символа, которые называются буквенным регистром и цифровым регистром. Буквенный регистр представляется комбинацией 11111 и указывает на то, что следующие за ним символы являются буквами. Цифровой регистр представляется комбинацией 11011 и, соответственно, указывает на переход к цифровым символам. Это позволяет использовать один и тот же символ для кодирования цифры и буквы. Следует отметить, что при передаче больших массивов текстовой или цифровой информации количество символов буквенного и цифрового регистров существенно меньше общего числа символов. Статистические исследования показывают, что при передаче текстовой информации в коде Бодо затрачивается в среднем 5,05 бит/зн., что почти на 19% меньше по сравнению с шестизначным кодом. Особенно ощутимы преимущества кода Бодо при низких скоростях передачи (20-30 бит/с), которые использовались в период создания данного кода. Однако с переходом к более скоростным каналам данное преимущество становится менее ощутимым. Например, для представления 1000 символов с помощью кода Бодо необходимо в среднем 5050 бит. В случае шестиразрядного кода для этой цели потребуется 6000 бит, а разность составит 950 бит. При скорости передачи, равной 20 бит/с, для передачи дополнительных 950 бит потребуется порядка 16 секунд. В то же время при скорости 9600 бит/с задержка составит всего 0,1 секунды. При использовании семиразрядного кода задержка будет около 0,2 секунды. Отсюда видно, что при высоких скоростях передачи влияние разрядности кода на задержку передачи данных не столь ощутимо. В то же время уже семиразрядный код наряду со строчными и прописными алфавитными символами позволяет закодировать ряд дополнительных символов, необходимых для управления передачей данных.
Наиболее распространенным среди семиразрядных кодов является Американский стандартный код для обмена информацией АSСII (American Standard Code for Information Interchange), одной из версий которого является Международный код №5, опубликованный Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (МККTТ), содержащий в своей кодовой таблице 32 управляющих символа, среди которых имеется четыре общих класса и несколько отдельных символов.
В классы объединяются:
· символы управления устройствами - используются для управления вспомогательными устройствами на абонентской системе;
· символы печати - используются для управления расположением информации на печатной странице или на экране дисплея;
· разделители информации - используются для логического разделения элементов данных с целью облегчения их обработки;
· символы связи, предназначенные для управления передачей данных по каналам связи.
В случае использования асинхронного метода передачи каждый символ кода ASCII дополняется специальными служебными символами (рис 2.3). Следует обратить внимание, что исходное состояние (отсутствие передачи данных) соответствует уровню логической единицы. Это состояние принято называть отмеченным (МАRК). Начало передачи символа связано с появлением стартового бита (START), соответствующего логическому нулю.
Рис. 2.3. Структура символов при асинхронной передаче
При задержке передачи данных больше определенного времени считается, что канал перешел в состояние разрыва связи (SРАСЕ). Бит четности используется для контроля правильности передачи данных и принимает такое значение, чтобы в передаваемом символе общее числе единиц (или нулей) всегда было четное или нечетное в зависимости от начальной установки регистров устройства оконечного оборудования данных. Приемное устройство заново вычисляет четность принимаемых данных и сравнивает полученный результат с принятым значением бита четности. При несовпадении четности считается, что произошла ошибка в передаче данных. В конце символа располагаются два стоповых бита (SТОР), по уровню соответствующие логической единице. Затем до прихода следующего стартового бита канал снова переходит в исходное состояние (МАRК).
Структура передаваемых символов оказывает влияние на эффективную скорость передачи данных, под которой понимается число информационных (без служебных) бит, передаваемых в секунду (бит/с). Общая скорость передачи измеряется в бодах и соответствует всему количеству битов (включая и служебные), передаваемых в секунду. Для кода ASCII отношение эффективной к общей скорости передачи составляет 7/11 или около 64%. Таким образом, данный способ передачи, называемый также "старт-стопным", является достаточно медленным и используется в основном для передачи данных по телеграфным каналам связи. Широкое использование асинхронной передачи объясняется низкой стоимостью аппаратуры передачи данных, так как к ней предъявляются менее жесткие требования по синхронизации.
В высокоскоростных каналах в основном используется синхронный способ передачи данных, исключающий необходимость вставки в начало и конец каждого символа "старт-стопных" битов. В этом случае данные передаются непрерывными блоками достаточно большой величины, что позволяет по сравнению с асинхронным способом передачи достичь более высоких скоростей передачи данных при тех же параметрах канала связи. Взаимная синхронизация передающего и принимающего устройства осуществляется с помощьюпреамбулы - специальной последовательности символов (10101010....101011), предшествующей передаче блока данных. Чередование единиц и нулей рассматривается в качестве последовательности синхросигналов, причем две последние единицы говорят об ее окончании. С увеличением длины текстовых блоков возрастает интервал между последовательностями синхросигналов, что повышает вероятность появления ошибочных символов. Это, в первую очередь, связано с дрейфом генераторов передатчика и приемника, устранение которого приводит к увеличению стоимости аппаратуры передачи данных. Выбор оптимальной длины блоков позволяет при относительно небольших аппаратурных затратах достичь требуемого уровня надежности передачи текста.
Защита от ошибок
При передаче данных по коммуникационным каналам существует вероятность появления ошибок. Это связано с тем, что канал передачи данных обычно подвергается воздействию различных искажений, вызванных шумом, который может иметь как естественную природу, так и создаваться используемым оборудованием. Например, в телефонной линии искажения могут возникнуть из-за воздействия природных электрических разрядов, перекрестных наводок от других линий, теплового шума, работы коммутирующих устройств и др. Процесс защиты от ошибок включает в себя обнаружение и исправление ошибок. Обнаружение ошибок осуществляется, как правило, путем анализа последовательности символов на принадлежность ее к определенному классу структур. Существуют два основных подхода к исправлению ошибок. Первый подход базируется на использовании различных методов локализации и исправления ошибок в принимающем устройстве. Во втором случае используются методы определения лишь факта появления ошибок, исправление которых осуществляется за счет повторной передачи сообщения. Выбор того или иного способа защиты от ошибок зависит от ряда факторов, таких как тип используемого канала, скорость передачи данных, вероятность появления ошибки и др.
Как уже отмечалось, к передаче данных по каналам связи предъявляются достаточно высокие требования по надежности и достоверности, которые значительно выше тех, которые предъявляются к аналоговым каналам связи. Поэтому при использовании в системах телеобработки каналов данного типа вопросы защиты от ошибок приобретают особое значение, решение которых обычно связано с использованием специальных методов представления (кодирования) информации. В работах Шеннона показано, что при соответствующем кодировании информации количество ошибок может быть снижено до любого требуемого уровня. Для этого предполагается использоватьизбыточное кодирование, суть которого заключается в том, что исходная последовательность символов, называемая информационной последовательностью, в соответствии с некоторыми правилами преобразуется в двоичную последовательность большей длины. Сформированная таким образом последовательность символов получила названиекодового слова. Например, за счет добавления r проверочных символов к исходной последовательности, состоящей из k символов, образуется кодовое слово длиной n=k+r. В общем случае число разрядов n позволяет представить 2n различных комбинаций двоичных последовательностей. В свою очередь для представления множества слов исходной информационной последовательности достаточно 2k комбинаций кодовых слов, оставшаяся часть кодовых слов (2r) является избыточной, появление которой при передаче информации рассматривается как ошибка. Выявление и получение по каналам связи искаженных (запрещенных) последовательностей символов и лежит в основе методов обнаружения и коррекции ошибок. Успешное решение этой задачи во многом зависит от правил представления исходной информационной последовательности в виде кодового слова, т.е. кодирования информации. Устройство, осуществляющее кодирование информации, получило название – кодер, соответственно, декодирующее устройство называется декодером. Кодек является основным элементом устройства защиты от ошибок, который в современных условиях реализуется в одной интегральной микросхеме и совмещается с устройствами преобразования сигналов, в частности с модемами.
Модемы
Вычислительная техника – это по сути импульсная техника, в которой данные представляются в виде дискретных электрических сигналов, соответствующих цифрам двоичной системы счисления (1, 0), передача которых по аналоговым каналам связи имеет свою специфику, связанную с тем, что любая периодическая функция 
с периодом Т представляется в виде некоторого (возможно бесконечного) числа синусоид и косинусоид:
,
где 
- базовая частота, а 
и 
- амплитуды синусоид и косинусоид n-той гармоники. Такая декомпозиция называется рядом Фурье, который используется для восстановления формы сигнала. Количество гармонических составляющих зависит от формы сигнала, и чем больше он отличается от синусоидального, тем большее число гармоник присутствует в передаваемом сигнале. Следует отметить, что максимальное число гармоник содержится в сигнале прямоугольной формы. В случае непериодической функции ее разложение рассматривается на некотором фиксированном интервале. Это справедливо и для передачи данных, так как сигнал данных имеет конечную длительность.
Среднее квадратичное нескольких первых гармоник показано на рис. 2.4.а справа, квадраты этих значений пропорциональны энергии, передающейся с соответствующей частотой, к сожалению. Невозможно передавать сигналы без потери части энергии в передающих средствах, которые уменьшают различные компоненты Фурье на различные величины, что неизбежно вызывает искажения.
Обычно сигналы передаются, существенно не уменьшаясь, до некоторой частоты 
. Для всех частот выше этой граничной частоты компоненты сильно затухают, это обуславливается физическими свойствами передающих средств.
Рис. 2.4. Временные диаграммы дискретных сигналов
Представим прямоугольный сигнал, когда полоса частот настолько узка, что могут передаваться только нижние частоты, т.е. функция аппроксимируется несколькими первыми гармониками уравнения. Рис 2.4.б показывает, как будет выглядеть прямоугольный сигнал, пройдя через канал, пропускающий только первую гармонику. Аналогично рисунки 2.4.в - 2.4.д показывают спектр и сигнал для нескольких гармоник.
Таким образом, для передачи электрических сигналов прямоугольной формы требуются достаточно широкополосные и высококачественные каналы передачи. С другой стороны, при передаче дискретных данных нет необходимости в непосредственной передаче прямоугольных сигналов, достаточно преобразовать такие дискретные сигналы в аналоговые сигналы переменного тока посредством модуляции.
Суть метода модуляции заключается в том, что в передающем устройстве электрические колебания несущей частоты модулируются дискретными двоичными сигналами передаваемых данных, а на приемном устройстве происходит обратное преобразование (демодуляция), т.е. восстановление первоначальной формы двоичного сигнала. Таким образом, дискретные прямоугольные сигналы преобразуются в сигналы переменного тока и затем передаются по телефонным каналам связи. На приемном устройстве осуществляется обратная операция - восстановление прямоугольного дискретного сигнала по переменному. Подобные преобразования осуществляются в специальных устройствах - модемах. Модем - это устройство преобразования сигналов, название которого является сокращением двух слов "МОдуляция-ДЕМодуляция", что отражает основную функцию устройства - преобразование дискретных сигналов в переменные и наоборот. Аналогичные преобразования сигналов осуществляются при передаче компьютерной информации по радиоканалам.
Широкий набор различных типов модемов определяет целесообразность их классификации, которая в свою очередь осуществляется по ряду признаков. Так в зависимости от используемого вида модуляции различают модемы с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией. При амплитудной модуляции единичное и нулевое значения дискретных сигналов представляются синусоидальными сигналами несущей частоты с различными амплитудами. При частотной модуляции изменения (переключения) дискретного сигнала приводят к изменению частоты колебания задающего генератора, т.е. единица и нуль кодируются различной частотой колебаний. При фазовой модуляции переключение дискретного сигнала кодируется изменением фазы сигнала несущей частоты на 180 градусов. Все три типа модемов находят широкое применение в системах телеобработки. Выбор того или иного типа модема определяется характеристиками канала связи, в частности уровнем помех в нем.
Большинство признаков классификации связано с используемыми каналами передачи данных. Так, в зависимости от типа каналов различают коммутируемые и некоммутируемые модемы.Коммутируемыми называются модемы, способные самостоятельно установить (скоммутировать) требуемое соединение, т.е. выполнить функции автоматического набора телефонного номера и автоответа. Если же модем может работать только с одной специально выделенной для него линией связи или же требует каких-то ручных действий по коммутации линии (т.е. не может сам ее скоммутировать), то такой модем называетсянекоммутируемым. Следует отметить, что такое разделение модемов достаточно условно, так как некоторые коммутируемые модемы могут (с помощью специальных переключателей) работать и как некоммутируемые.
По режимам обмена данными различают модемы с симплексной, полудуплексной и дуплексной передачей данных. В современных системах телеобработки преимущественно используются модемы с дуплексным и полудуплексным режимами передачи. Модем, поддерживающий дуплексный режимом передачи, состоит из четырех основных элементов: передатчика, осуществляющего модуляцию входных сигналов и передачу их в канал связи; приемника, осуществляющего обратное преобразование сигналов, поступающих по каналам связи; генератора синхросигналов, обеспечивающего синхронизацию работы всех блоков модема; устройства управления, вырабатывающего необходимые управляющие сигналы.
Данный модем часто называют четырехпроводным, так как он использует два провода для передачи и два провода для приема данных. По сравнению с двухпроводными модемами четырехпроводные модемы обеспечивают более высокую скорость обмена данными.
Модем с полудуплексным режимом передачи должен обеспечивать изменение направления передачи сигналов по каналам связи, для этого, по сравнению с модемом с дуплексной передачей, дополнительно вводится специальный переключатель, осуществляющий переключение модема из режима передачи в режим приема и обратно. Функции такого переключателя в модемах может выполнять гибридный трансформатор. Разделение модемов по данному признаку достаточно условно: некоторые модемы могут работать в дуплексном режиме по выделенным линиям связи и в полудуплексном по коммутируемым линиям.
По скорости передачи данных модемы, как и каналы связи, подразделяются на низкоскоростные, среднескоростные и высокоскоростные.
Определяющим фактором для модема также является используемый метод передачи: асинхронный или синхронный.
По конструктивному исполнению различают внутренние и внешние модемы. Внутренний модем (Internal) представляет собой плату, которая вставляется внутрь компьютера или устройства и получает от него электропитание. При выключении компьютера (устройства) автоматически выключается и модем. Внешний модем (External) смонтирован в небольшой коробке и имеет автономное электропитание. Внешний модем, как правило, имеет световые индикаторы, показывающие его состояние. Такие модемы подключаются к последовательному асинхронному интерфейсу или же к специальной плате внутри компьютера или устройства ввода-вывода. В частности для IBM совместимых компьютеров внешнее подключение осуществляется через СОМ-порты.
Современные модемы являются достаточно сложными коммуникационными устройствами, имеющими определенный "уровень интеллекта". Это находит отражение в выполняемых ими функциях и в конечном итоге в стоимости. Модемы, выполняющие в основном только функции модуляции-демодуляции, называются "неинтеллектуальными". Модемы, построенные на основе микропроцессоров, как правило, выполняют более сложные функции, например, контроль и коррекцию ошибок, сжатие (компрессирование) данных, шифрование данных и др. Такие модемы называются "интеллектуальными". В настоящее время среди аппаратных протоколов коррекции ошибок и сжатия информации наиболее распространенным является набор протоколов МNР (Microcom Network Protokol), впервые реализованный на модемах фирмы Microcom.
Особо следует отметить способность интеллектуальных модемов самостоятельно изменять скорость передачи. При этом постоянно анализируется уровень возникновения ошибок в линии связи и, если их много, модемы извещают друг друга о понижении скорости.
Важную роль в системах передачи данных имеет стандартизация модемов, так как она дает возможность использовать модемы различных фирм в рамках одной системы. Наиболее полный перечень модемных стандартов представлен МККТТ. Индексы этих стандартов, называемых рекомендациями, начинаются с буквы V, например, V.22, V.25, V.29, V.32. Данные стандарты определяют практически все параметры модемной связи и условно могут быть разделены на пять групп. К первой группе относятся стандарты, определяющие общие рекомендации, такие как, электрические характеристики цепей обмена, уровни мощности при передаче данных, кодирование символов и их соответствие значащим позициям сигналов, подключение модемов к каналам передачи данных и другие.
Одной из наиболее важных является рекомендация V.42, определяющая аппаратную реализацию механизма защиты от ошибок и протокол компрессии (сжатия информации), позволяющий определять частоту появления последовательности одинаковых символов и производить замену (кодировать) их на последовательности символов меньшей длины. Ко второй группе можно отнести рекомендации для асинхронных модемов V.21 и V.23:
· рекомендация V.21 определяет требования к модемам, работающим со скоростью передачи данных 200/300 бит/с и предназначенным для использования в общей коммутируемой телефонной сети;
· рекомендация V.23 определяет требования к модемам, предназначенным для использования в общей коммутируемой телефонной сети, работающим со скоростью передачи данных 600/1200 бит/с.
Третью группу составляют рекомендации для асинхронно-синхронных модемов V.22, V.22 bis, V.32:
· рекомендация V.22 определяет требования к модемам, обеспечивающим скорость передачи данных до 1200 бит/с и предназначенных да использования в общей коммутируемой телефонной сети, модемы данного типа используют асинхронно-синхронный дуплексный режим работы;
· рекомендация V.22 bis, по сравнению с рекомендацией V.22, определяет более высокую (2400 бит/с) скорость передачи данных;
· рекомендация V.32 так же, как и две предыдущие рекомендации, определяет требования к модемам, предназначенным для использования в общей коммутируемой телефонной сети, однако предполагает скорость передачи данных 9600 бит/с.
К четвертой группе относятся рекомендации для синхронных модемов V.26, V.27, V.29 со скоростью передачи данных 9600 бит/с.
Пятую группу составляют рекомендации V.35, V.36, V.37, определяющие требования к синхронным модемам, обеспечивающим передачу данных со скоростью 48, 72, 168 Кбит соответственно.
Дата добавления: 2016-01-07; просмотров: 5984;