Модемы
Модемы
Модем (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) — устройство, которое позволяет компьютерам обмениваться данными по телефонной линии.
Модем на передающей стороне преобразует цифровые сигналы компьютера в аналоговые и посылает их по телефонной линии. Модем на принимающей стороне преобразует входящие аналоговые сигналы в цифровые для компьютера-получателя. Цифровой сигнал (синоним двоичного) может принимать лишь два значения: 0 или 1. Аналоговый сигнал является плавной кривой, которая может иметь бесконечное множество значений.
Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс.
Аналоговый сигнал — непрерывный колебательный сигнал, характеризующийся такими понятиями, как частота и амплитуда. Аналоговые сигналы с оговоренными частотами служат для управления телефонными соединениями, например, сигнал «занято». Простой телефонный разговор является разновидностью аналогового сигнала с постоянно меняющимися параметрами частоты и амплитуды.
Цифровой сигнал — в отличие от аналогового, прерывистый (дискретный); значение сигнала изменяется от минимального к максимальному без переходных состояний. Минимальному значению цифрового сигнала соответствует состояние «0», максимальному «1». Таким образом, при цифровой передаче информации используется двоичный код, наиболее распространенный в среде компьютеров. Цифровой сигнал в отличие от аналогового невозможно исказить даже в условиях сильных шумов и помех на линии. В худшем случае сигнал не дойдет до конечного пользователя, но система коррекции ошибок, которая присутствует в подавляющем большинстве цифровой аппаратуры связи, выявит отсутствующий бит и пошлет запрос на повторную пересылку испорченной порции информации.
Классификация модемов
Разнообразие модемов огромно. Они различаются по конструкции, по используемым протоколам, по характеру интерфейсов и т. д. Тип модема, используемого в сети, зависит и от среды передачи, и от назначения сети.
По исполнению модемы можно разделить на:
? внешние, подключающиеся к COM- или USB-порту и обычно имеющие внешний блок питания;
? внутренние, устанавливающиеся внутрь компьютера в слоты расширения ISA, PCI, PCMCIA, подобно другим платам;
? встроенные, которые являются внутренней частью устройства, например, ноутбука или рабочей станции.
Рынок предлагает разные модемы, которые работают на разных скоростях, например, со скоростью 14,4 Кбит/с, 28,8 Кбит/с, 48 Кбит/с, 56 Кбит/с, 2,5 Мбит/с.
Существуют различные типы модемов, поскольку каждый тип среды передачи требует и различных методов передачи данных. Так, например, модем P-660RT принадлежит к четвертому поколению ADSL-модемов и предоставляет функциональность, необходимую для подключения уже имеющейся офисной или домашней сети к Интернету.
Модемная технология ADSL
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line, асимметричная цифровая абонентская линия) — это модемная технология, превращающая стандартные абонентские телефонные аналоговые линии в линии высокоскоростного доступа.
ADSL является асинхронной технологией, то есть скорость приема информации значительно выше, чем скорость передачи ее от пользователя. Поэтому необходимо учитывать две скорости передачи данных (рис. 2.11).
Например, модем DSL-200 на прием данных работает со скоростью 8 Мбит/с; а на передачу — 1 Мбит/с.
Главное отличие постоянного доступа от коммутируемого заключается в том, что при таком соединении компьютер подключен к Интернету постоянно. Следовательно, чтобы посмотреть электронную почту или заглянуть на какой-либо сайт, не нужно дозваниваться до модемного пула провайдера.
Для создания соединения ADSL требуются два ADSL-модема: один у провайдера, а другой — у конечного пользователя. Между этими двумя модемами располагается обычный телефонный провод. Скорость соединения может варьироваться в зависимости от длины «последней мили», причем чем дальше от провайдера, тем меньше максимальная скорость пересылки данных.
Почему, хотя в ADSL и в коммутируемом доступе используется одна и та же телефонная линия, услуги получаются совершенно разными? Все дело в качестве соединения. Медный провод, приходящий в квартиру, подключен к телефонной станции, которая настроена на прием сигнала шириной 4 кГц, вполне достаточной для передачи голоса. Обычный модем просто подстраивается под возможности телефонной сети, а потому имеет ограниченную скорость передачи данных (до 56 Кбит/с). Однако технические возможности самой «медной пары» гораздо выше, ее пропускная способность приближается к 1 МГц, и поэтому через нее можно передавать данные в десятки раз быстрее.
Чтобы цифровая высокоскоростная линия была работоспособна, к окончаниям «медной пары» подключаются специальные цифровые устройства (сплиттеры). Один сплиттер устанавливается на АТС (автоматическая телефонная станция), другой в квартире абонента. Оба вместе они обеспечивают одновременную работу в линии телефона и Интернета.
Сплиттер — разделитель частот. Один выход станционного сплиттера подключен к АТС, а другой к мультиплексору (DSLAM), связанному с Интернетом. Абонентский сплиттер устанавливается у входа в квартиру, от него идут два провода — один к ADSL-модему, а другой ко всем телефонным розеткам (рис. 2.12). ГТС — городская телефонная сеть.
Обмен данными между ADSL-модемами идет на трех резко разнесенных между собой частотных модуляциях (рис. 2.13). На каждой телефонной линии организуются три информационных канала: исходящий поток передачи данных, входящий поток передачи данных и канал обычной телефонной связи.
Международный телекоммуникационный стандарт ISDN
ISDN (Integrated Services Digital Networks, интегрированные службы цифровых сетей) — международный телекоммуникационный стандарт для передачи аудио-, видео- и других данных по цифровым линиям со скоростью 64 Кбит/с. ISDN используются для частных или цифровых сетей общего пользования, где двоичные данные, такие, как графика, оцифрованные аудио-и обычные данные передаются по одной сети. В настоящее время чаще всего применяется телефонными службами. Плата начисляется за фактически использованное время, так же, как за пользование телефоном.
Аппаратное обеспечение модемов
Модемы — оборудование передачи данных DCE (Data Communications Equipment). Они имеют два стандартных физических интерфейса:
? последовательный интерфейс передачи данных (RS-232);
? интерфейс с телефонной линией RJ-11 (четырехконтактный телефонный разъем).
Внешний модем похож на небольшую коробочку (рис. 2.14), подключаемую к компьютеру с помощью последовательного (RS-232) кабеля. Этот кабель соединяет последовательный порт компьютера с тем разъемом модема, который предназначен для связи с компьютером. Для подключения модема к телефонной сети используется кабель с разъемами RJ-11.
Производительность модемов
Изначально скорость модемов измерялась в битах в секунду и в единицах, называемых «бодами» (baud).
Бод относится к частоте осцилляций звуковой волны, переносящей биты данных по телефонной линии. Свое название эта единица получила от фамилии французского офицера-связиста Ж. Бодо. В начале 1980-х годов скорость в бодах равнялась скорости передачи в битах. В то время 300 бод было эквивалентно 300 битам в секунду.
Затем, когда инженеры связи разработали методы сжатия и кодирования данных, каждая модуляция звука могла переносить больше одного бита информации. Это означает, что скорость в битах в секунду может быть выше скорости в бодах. Например, модем со скоростью модуляции 28 800 бод в действительности способен передавать 115 200 битов в секунду. Именно поэтому сначала нужно обращать внимание на скорость в битах в секунду, а затем уже в бодах.
Современные модемы применяют такие промышленные стандарты сжатия данных, как V.42bis/MNP5, и имеют скорость передачи данных 57 600 бит/с, а некоторые — 76 800 бит/c.
Поток данных
Связь бывает асинхронная и синхронная. Асинхронная связь — самая распространенная форма передачи данных. Асинхронный метод связи использует стандартные телефонные линии. При асинхронном методе данные передаются последовательным потоком.
Каждый символ (буква, число или знак) раскладывается в последовательность битов. Каждая из этих последовательностей отделяется от других стартовым битом и стоповым битом. Передающее и принимающее устройства должны согласовывать комбинацию стартовых и стоповых битов. Принимающий компьютер для управления синхронизацией использует стартовые и стоповые биты, готовясь тем самым к приему следующего байта данных.
Связь этого типа не синхронизируется, т. е. отсутствует синхронизирующее устройство или метод для координации действий между передатчиком и приемником. Передающий компьютер просто шлет данные, а принимающий компьютер просто их получает. Затем принимающий компьютер проверяет данные, чтобы убедиться в том, что они приняты без ошибок. При асинхронной связи 25 % трафика данных состоит из управляющей информации.
Передавая по сети данные, нельзя исключать вероятность появления ошибок, поэтому при асинхронной связи обычно используют специальный бит четности. Схема проверки и коррекции ошибок, которая его применяет, называется контролем четности. При контроле четности количество посланных и принятых единичных битов должно совпадать.
На производительность канала связи оказывают влияние два фактора:
? скорость канала. Этот параметр указывает, насколько быстро биты кодируются и передаются по каналу связи;
? пропускная способность. Этот параметр определяет долю полезной информации, передаваемой по каналу.
Скорость передачи и пропускная способность — это не одно и то же. Например, за счет сжатия (compressing) данных можно удвоить пропускную способность и не оплачивать при этом более быстрый канал связи.
Сжатие уменьшает время, необходимое для передачи данных (за счет удаления избыточных элементов или пустых участков).
Синхронная связь основана на схеме синхронизации, согласованной между двумя устройствами. Ее цель — выделить биты из группы при передаче их блоками. Эти блоки называют кадрами. Для синхронизации используются специальные символы.
Поскольку биты передаются в синхронном режиме, стартовые и стоповые биты не нужны. Передача завершается в конце одного кадра и начинается вновь на следующем кадре. Этот метод более эффективен, чем асинхронная передача.
Синхронные протоколы выполняют некоторые действия, не предусмотренные асинхронными протоколами, а именно:
? разбивают данные на блоки;
? добавляют управляющую информацию;
? проверяют данные на наличие ошибок.
Связь через модем всегда осуществляется по какому-нибудь кабелю или коммуникационной линии. Стоимость канала и его производительность зависят от типа кабеля, а также от коммуникационной компании, предоставляющей линию связи и соответствующие услуги.
Обдумывая методы реализации модемной связи, администратор должен принимать во внимание три фактора:
? пропускную способность;
? расстояние;
? стоимость.
Эти факторы необходимо также учитывать при выборе типа телефонных линий.
Существуют два типа телефонных линий, по которым может осуществляться модемная связь.
? Каналы общедоступной коммутируемой телефонной сети (коммутируемые линии). Это самые обычные телефонные линии. Они требуют, чтобы пользователь вручную устанавливал соединение для каждого сеанса связи, они медленны и не очень надежны при передаче данных. Однако на некоторых цифровых линиях связи за счет использования коррекции ошибок, сжатия данных и синхронных модемов может достигаться скорость 56 Кбит/с.
? Арендуемые (выделенные) линии. Эти линии обеспечивают круглосуточную связь, при которой, чтобы установить соединение, последовательность коммутаторов не нужна. Качество выделенных линий обычно выше, чем качество телефонных, которые были созданы только для передачи речи. Диапазон скорости — от 56 Кбит/с до 45 Мбит/с и больше.
Однако на практике при связи на большие расстояния обычно используются коммутируемые каналы, которые выглядят как выделенные линии. Они называются виртуальными частными сетями.
Стоимость подключения к Интернету: почасовая
Стоимость подключения к Интернету может быть разной. Но сильных отклонений в тарифах разных провайдеров не наблюдается.
Так, например, тарифы ByteCity приведены в табл. 2.1.
Стоимость подключения к Интернету: помесячная
Аналогично, месячная стоимость подключения к Интернету может быть разной.
Самый дешевый тариф — тариф выходного дня (работа в субботу и воскресенье). Самый дорогой тариф — в дневное время в будний день. И где-то посередине между двумя этими значениями — тариф ночного доступа.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.