Модеми
       

Въпреки бурното развитие на технологиите, осигуряващи на потребителите бърз достъп до Интернет (DSL, ISDN, ADSL...), по - голяма част от тях в момента използват и ще продължават да използват комутируем достъп до Интернет, реализиран благодарение на Dial - Up модемите.

Макар, че още през 1994 г. след появата на протокол V34 със скорост от 28.8 kpbs се твърдеше, че с това е достигнат максимума при аналоговите модеми. Това твърдение бе оборено много скоро с появата на модеми със сорости 33.6 kpbs, а през 1996 г. бяхме свидетели на нови предложения, лансирани от различните производители и разработчици под имената 56K X 2 (X2 - наименование от US Robotics, 56Flex - от групата компании - Lucent, Rockwell, Motorolla), позволяващи пренос на данни при определени условия със скорост 56 kbps. През 1998 г. бе взето решение за ратифициране на стандарта V90, с което бе изчистен проблемът с различните наименования. Тогава пак се твърдеше, че тази скорост-56 kbps е максимално допустимата за технологията, което явно пак ще се окаже невярно. Вече е на път V92, а според в следващите няколко години е възможно постигането на скорости от порядъка на 144 kpbs при аналоговите модеми.

Една друга компания за проучвания и анализи, IDC прогнозира, че през 2001 г. ръстът на производство на аналоговите модеми ще е с 13.6% в сравнение с 2000 г. и ще достигне общия бем от 86 млн. броя, а през 2002 г. ще достигне 100 000 000. Разбира се, търсенето на модеми, включващи новите пртотоколи, зависи пряко и от доставчиците на услуги, които също трябва да инвестират в модернизацията на своето оборудване (иначе може да се получи ситуацията с един наш доставчик, който бе оповестил скорост от 56К, имайки 33.6К модеми на входа).

От друга страна, развитието на технологиите при аналоговите модеми зависи от малкото останали големи разработчици (Connexant (ex.Rockwell); US Robotics, която сега е собственост на сингапурски и тайвански компании след отделянето й от 3COM; Lucent; Motorolla...). Проблемът е там, че там има друг тип широколентово оборудване, от което се печели по-добре и в един по-дълъг период от време производството и разработването му ще е по-печелившо от това на аналоговите модеми.

Все пак, огромен брой потребители използват DialUp, защото това е единствената разумна възможност от ценова гледна точка. Всичко други, макар и по-високоскоростни, са по-скъпи.

Е, спирам дотук с общите приказки и преминавам към устройството на аналоговия модем.

Най-елементарно погледнато, модемът (името му идва от модулатор/демодулатор) е устройство, служещо за свързване на два компютъра по телефонна линия, в случая, например, към Интернет, модемът от вашия компютър се свързва с модема на интернет провайдера, а след това софтуерът и оборудването осигуряват останалото...

Както сигурно знаете, в компютъра данните се представят в цифров вид - във вид на нули и единици, съответстващи на ниско и високо ниво на напрежението. От друга страна, данните, предавани по телефонната мрежа се предават основно под формата на аналогови сигнали. Затова, за да бъдат предадени данни от един компютър на друг по телефонна линия, те първоначално се преобразуват в аналогов вид, подходящ за предаване, от модема на предаващия компютър (този процес се нарича модулиране), и след това, след приемането на данните от модема на приемащия компютър, те се преобразуват обратно в цифров вид (демодулация). Модемът приема последователност от импулси, модулира някой от съставните параметри (амплитуда, честота или фаза на сигнала) на аналоговия сигнал, за предаването му през аналогова среда.

Модемът е сложно, интелигентно устройство, съдържащо понякога няколко процесора, и то се управлява от комплекс програмни средства.Някои по-напреднали потребители сигурно са работели с модемите си, използвайки терминални команди (AT-команди, Тerminal mode, или Direct mode), позволяващи комуникация и настройка на множество параметри на модема да става в диалогов режим. Съвременните потребители, макар, че също разполагат с тази възможност (програмата HyperTerminal присъства във всички, дори и най-нови версии на Windows), най-вероятно да предпочетат олекотения и опростен, респективно по-разбираем интерфейс за настройка на модема, достъпен от Control Panel-a на Windows. В този материал не разглеждам преднамерено другите ОС, защото досега домашните и SOHO потребители предпочитат Windows).

Структурно погледнато, модемът се състои от две части - цифрова и аналогова. Цифровата част представлява интерфейс с компютъра (обикновено RS-232 порт), а аналоговата-интерфейс с телефонната линия. Разбира се, модемът не е толкова просто устройство-това е микрокомпютър, съдържащ в себе си процесор (някои скъпи модели имат дори няколко процесора), постоянна и оперативна памет, а в аналоговата част-ЦАП (Цифрово-Аналогов Преобразувател), АЦП (Аналогово-Цифров Преобразувател), система за избиране на номер (пулсово или тонално), предусилватели и усилватели. Всички съвременни модеми извършват обработката на получените данни в цифрова форма, след преобразуването им от АЦП, което дава възможност алгоритмите за обработка да се унифицират и опростят, вместо да се използват по-обемистите и бавни алгоритми за работа с недигиталните (аналогови) данни. Скоростта на дискретизацията е обикновено между 7-12 KHz, разрядността на ЦАП и АЦП-4-16 (колкото по-висока е стойността, толкова по-качествена обработката на данни). Тъй като АЦП/ЦАП успява да разпознае повече нива на напрежението (за 16-разряден АЦП това са 65536 нива). Аналоговата телефонна линия по спецификации трябва да пропуска сигнали в диапазон между 300 Hz и 3.4 KHz с минимални изкривявания, точно поради това честотата на дискретизация се избира да е поне два пъти по-висока в рамките на цитираните по-горе стойности.

Обикновено всеки един модем има няколко заводски запаметени конфигурационни профила, съдържащи предварително зададени значения за регистрите, управляващи работата на модема. Тези предварително зададени профили се съхраняват в програмируема енергонезависима NVRAM-памет на модема (при софтуерните модеми е малко по-различно), и, например, задават на модема дали да избира пулсово или тонално, каква е продължителността на импулсите, бройката на позвъняванията и т.н. Потребителят, използвайки съответното Windows-програмно осигуряване, може ръчно да задава АТ- команди, припокриващи заводските настройки, или да запише свой набор от команди (което всъщност представлява набор от стойности на регистрите на модема), който да се изпълнява, без да е необходимо да се задава допълнително на софтуера.

Начинът, по който се извършва операцията по записване на конфигурационен профил в NVRAM, може да се различава при различните производители, така, че винаги (!) е добре да се сдобиете (ако нямате) с подобна документация за вашия модем, която винаги я има на web-страницата на производителя.

Първите модеми са се използвали за предаване на данни между терминали и хост- компютри. Според някои източници, първият модем, предназначен за предаване на данни по телефонната линия, бе BELL 103, разработен през 1958 година от BELL Labs, позволяващ предаването на данни със скорост от 300 bps (бита в секунда). (Сега е момента да изясня въпроса със скоростта на предаване на данни!). При преобразуването на потока от цифрови данни (модулиране), на всеки бит (или последователност от битове) модемът генерира някакъв аналогов сигнал, който впоследствие ще бъде предаден по линията. Единица за скорост на промяна на сигнала (или скорост на предаване в канала) е бодът (boud). По-често се използва понятието скорост на предаване на цифрови данни, измерваща се в битове/секунда. Тъй като в едно променено състояние на сигнала могат да бъдат кодирани няколко бита информация, скоростта на работа на канала и скоростта на предаване на данни могат и да не съвпадат. Поради тази причина не трябва да се бъркат бодът и бит/сек.

За максимална скорост на предаване на модема може да се съди и по поддържаните от него протоколи. Например, в долната таблица е дадено съответствието на протокола и максималната скорост (не са цитирани всички протоколи!):

Стандарти ITU (CCITT)
Стандарт Година на приемане Скорост Тип на линия Модулация
V.21 1964 200 HDX/FDX Общ FSK
V.22 1980 1200 FDX (FDM)Общ PSK
V.22 bis 1984 2400 FDX (FDM)Общ QAM
V.23 1964 1200 FDX (FDM) Общ FSK
V.26 1968 2400 HDX Частен PSK
V.26 bis 1972 2400 HDX Общ PSK
V.26 ter 1984 2400 FDX (EC) Общ PSK
V.27 1972 4800 HDX Частен PSK
V.27 bis 1976 4800 HDX Частен PSK
V.27 ter 1976 4800 HDX Общ PSK
V.29 1976 9600 HDX Частен QAM
V.32 1984 9600 FDX (EC) Общ QAM
V.32 bis 1991 14400   TCM
V.32 Ter   19200   TCM
V.FC   28800   TCM
V.34 1994 28800    
V.34M 1995 33600    
V.42        
V.42bis        
V.90   56600    
V.92        

 

Когато два модема установяват връзка помежду си, модемът се опитва да се свърже с другия на максимално високата възможна скорост. Ако линията е "шумна", модемът автоматично минава на по-ниска скорост или прави няколко опита, докато не намери подходящата скорост за свързване. След това двата свързали се модема започват да разменят служебни сигнали, наречени Handsnake, спомощтана които те съгласуват протоколите за пренос на данни. След това модемът издава съобщение connect xxx, като xxx е скоростта, при която са се свързали и започва трансферът на данни.

Понякога скоростта на предаване на данни се измерва и в символи за секунда (cps- character per second). Грубо казано, при предаване на данни, на всеки 10 бита съответства байт или символ мачинописен текст, така, че, например, на скоростта 14400 бит/сек (14.4 kb/sec) приблизително съответства скорост на асинхронно
предаване на данните от 1440 cps.

Пропуснах да спомена, че модемите магат да поддържат два режима за обмен на данни- синхронен и асинхронен. По-често се използва асинхронния режим, при който при предаването на байт информация към него се закача и служебна информация (стартов бит, стопов бит, битове за контрол на четността).

обратно в ISDN+Компютри