 |
Проводные технологии связи. Модемы. Технология ADSL
|
|
|
|
Модем (акроним, составленный из слов модулятор и демодулятор) – устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации (то есть переносе его на несущую с модуляцией), и выполняющее функцию модуляции и демодуляции этого сигнала (чаще всего в речевом диапазоне).
Факс-модем отличается от простого модема тем, что может принимать и отправлять факсы. Факс – это графическое изображение документа.
Типы компьютерных модемов:
· По исполнению:
o внешние – подключаются через COM или LPT, USB порт или стандартный разъем в сетевой карте RJ-45, обычно имеют отдельный блок питания (существуют и USB-модемы с питанием от шины USB).
o внутренние – дополнительно устанавливаются внутрь аппарата (в слот ISA, PCI, PCI-E, PCMCIA, AMR, CNR).
o встроенные – являются частью аппарата, куда встроены (например ноутбука или док-станции).
· По принципу работы:
o 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.
o программные (софт-модемы, Host based soft-modem) – все операции по кодированию сигнала, проверки на ошибки и управление протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. В модеме находятся только входные аналоговые цепи и преобразователи (ЦАП и АЦП), также контроллер интерфейса (например USB).
o полупрограммные (Controller based soft-modem) – модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.
|
|
|
· По виду соединения:
o Модемы для коммутируемых телефонных линий – наиболее распространённый тип модемов
o ISDN – модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий
o DSL – используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов тем, что используют другой частотный диапазон, а также тем, что по телефонным линиям сигнал передается только до АТС. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.
o Кабельные – используются для обмена данными по специализированным кабелям – к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.
o Радио – работают в радиодиапазоне, используют собственные наборы частот и протоколы.
o Сотовые – работают по протоколам сотовой связи – GPRS, EDGE, и т. п. Часто имеют исполнения в виде USB-брелка. В качестве таких модемов также часто используют терминалы мобильной связи.
o Спутниковые – используются для организации спутникового интернета.Принимают и обрабатывают сигнал полученный со спутника.
o PLC – используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.
Наиболее распространены в настоящее время:
· внутренний программный модем;
· внешний аппаратный модем;
· встроенные в ноутбуки модемы.
В модеме выделяют несколько основных узлов, которые отвечают за выполнение определенных функций. В аппаратном модеме эти узлы выполнены на микросхемах или чипсете, а в софт-модеме либо все функции, либо только часть функций выполняются центральным процессором компьютера.
Основной элемент модема – это контроллер, который отвечает за взаимодействие всех узлов модема, обеспечивает связь с компьютером и обрабатывает АТ-команды.
За качество работы модема с аналоговым сигналом отвечает сигнальный процессор (DSP – Digital Signal Processor, или Data Pump). Он отвечает за формирование и детектирование сигналов в соответствии с основными модемными протоколами, модуляцию и демодуляцию аналогового сигнала, взаимодействие с телефонной линией. Для хранения программного обеспечения и данных в модеме присутствует несколько типов постоянной и оперативной памяти. Постоянная память (ПЗУ) хранит ту информацию, которая не должна стираться после выключения питания. В ней находится библиотека инструкций, которые определяют работу модема. Программное обеспечение модема, содержащееся в ПЗУ, называют прошивкой.
|
|
|
В компьютере для управления модемом должен быть установлен соответствующий драйвер, работающий под управлением операционной системы и сопутствующего коммуникационного программного обеспечения.
Протоколы связи (точнее, протоколы модуляции) являются правилами установления, поддержки и окончания сеанса связи между двумя модемами. Правила однозначно определяют метод преобразования цифрового сигнала в аналоговый (способ модуляции), скорость передачи данных, последовательность передачи служебных данных и полезной информации.
· V.22bis. Это самый простой протокол из применяемых в Интернете. Обеспечивает скорость передачи данных до 2 400 бит/с. Долгое время V.22bis был самым распространенным стандартом. Устаревшие факс-модемы используют его, даже если работа с факсами идет на скорости 9 600 бит/с. Но, несмотря на низкую по современным понятиям скорость, эти модемы позволяют неплохо путешествовать по Интернету (без загрузки графики), а в условиях больших помех на телефонной линии обеспечивают устойчивую связь.
· V.32. Обеспечивает скорость до 9 600 бит/с.
· V.92.Первая редакция протокола утверждена 4 июля 2000 г. Кроме увеличения скорости передачи до 48 кбит/с за счет использования новой разновидности импульсно-кодовой модуляции, в рекомендации оговариваются новые сервисные функции для модемной связи (сервисные услуги АТС) и использование протокола V.44 для исправления и сжатия информации, что позволит получать web-страницы со скоростью до 300 кбит/с. Первые модели модемов с новым протоколом появились в 2001 г.
Технология ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия) была разработана в Северной Америке в середине 1990-х г. для предоставления таких услуг, которые требуют асимметричной передачи данных, например, видео по запросу, когда требуется передавать большой поток данных в сторону пользователя, а в сторону сети от пользователя передается гораздо меньший объем данных.
|
|
|
Полоса пропускания (прозрачности, частот) – диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) акустического, радиотехнического, оптического или механического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы. Так же называется эффективно передаваемой полосой частот (ЭППЧ).
ADSL использует технологию FDD (частотное разделение для обеспечения дуплексной связи), которая позволяет выделить одну полосу частот для восходящего потока данных (направление от пользователя в сторону станции), а другую полосу частот — для нисходящего потока данных (от станции в сторону пользователя). Это позволяет расширить используемую полосу частот приблизительно до 1 МГц. В некоторых вариантах ADSL используется технология подавления эхо-сигналов, что позволяет еще лучше использовать доступный спектр частот, перекрывая часть диапазона, занятого нисходящим потоком данных, передачей данных в восходящем направлении. На рис. показан пример использования технологии FDD для разделения восходящего и нисходящего потоков данных и сплиттера.
При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон для «нисходящего» потока данных. Диапазон «нисходящего» потока, в свою очередь, делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации, при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются и разделяются средствами местной эхокомпенсации.
|
|
|
Выбор ADSL-технологии оправдан в тех случаях, когда требуется достичь высоких скоростей на больших расстояниях (до 5,5 км) от АТС до абонента и когда необходимо сохранить телефонную связь.
Технология ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 кбит/с до 1,5 Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов. Скорость передачи 6–8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние до 3,5 км по проводам диаметром 0,5 мм.
Обычно ADSL-технология используется в жилом секторе. Для одновременной передачи голосового трафика и данных по одной телефонной линии устанавливаются сплиттеры. Они могут быть как встроенными, так и внешними. Кроме «классической» технологии ADSL (включает в себя «облегченную» версию — ADSL Lite), современные концентраторы поддерживают улучшенные модификации технологии ADSL — ADSL2, ADSL2+.
Они разрабатывались с учетом возросших требований провайдеров и конечных пользователей к концентраторам. В ADSL2 увеличена скорость и дальность передачи информации, реализована функция адаптивного изменения скорости. Благодаря этим изменениям стала возможной поддержка большого количества новых приложений и дополнительных услуг. В ADSL2+ увеличена вдвое скорость приема информации на расстояниях до 1,5 км.
|
|
|
