Опишите способ передачи информации посредством модема

Глава 2 содержит основные сведения о модемах и принципах передачи данных, а также описание вопросов совместимости модемов и факсов. Опытный пользователь может пропустить эту главу.

Что такое модем

Как известно, данные в компьютере представлены в цифровой форме — закодированные в виде нулей и единиц, которым физически соответствует низкий или высокий уровень напряжения. Телефонная же сеть рассчитана на передачу речевых сообщений, представляемых в форме аналоговых электрических сигналов, поэтому непосредственная передача цифровой информации через телефонную сеть невозможна.

Итак, для преобразования форм представления информации необходимо некоторое устройство включаемое между компьютером и телефонной линией. Такое устройство называют модемом (сокращение от МОДулятор-ДЕМодулятор).

В общих чертах, связь через модем работает следующим образом: Пусть два компьютера соединены через модемы друг с другом по телефонной линии. Тогда поток данных из первого компьютера в цифровой форме поступает в модем первого компьютера, где преобразуется в аналоговую форму, пригодную для передачи по телефонному каналу. С выхода первого модема преобразованные в аналоговую форму данные попадают в телефонную линию.

Процесс преобразования данных из цифровой в аналоговую форму называется модуляцией.

В свою очередь, аналоговый сигнал, попав из телефонной линии на вход модема второго компьютера, преобразуется в цифровой поток данных, который принимается вторым компьютером.

Процесс преобразования данных из аналоговой формы в цифровую называется демодуляцией.

Таким образом, основное назначение модема — преобразование данных из цифровой формы в аналоговую, пригодную для передачи по телефонному каналу и наоборот из аналоговой в цифровую, воспринимаемую компьютером.

Модемы по способу подключения к телефонному каналу делятся на акустические и с непосредственным подключением. Ваш модем относится ко второму классу устройств, так как электрически связан с телефонной линией.

Являясь интеллектуальным устройством, Ваш модем поддерживает такие функции, как автоматический набор номера и автоответ. Автонабор освобождает Вас от необходимости вручную набирать номер другого модема, а автоответ позволяет Вашему модему автоматически отвечать на звонки других модемов, причем ваш модем автоматически освобождает линию («вешает трубку»), при разрыве соединения вызывающей стороной. Для получения детальной информации об автонаборе и автоответе обратитесь к главам 4 и 5 соответственно.

Что такое скорость передачи данных

Выше указывалось, что основным назначением модема является преобразование цифровых данных в аналоговую форму, пригодную для передачи через телефонную сеть. Итак, передающему модему от компьютера передается поток бит. В зависимости от физического протокола передачи данных, по которому работает модем, при модуляции модем ставит в соответствие каждому биту или последовательности бит цифровой информации некий аналоговый сигнал. Единицей скорости изменения сигнала (т.е. скорости передачи в канале) является бод. Нас,как правило, будет интересовать скорость передачи цифровых данных, а не скорость передачи в канале, поэтому, в дальнейшем, под скоростью передачи данных будем подразумевать цифровую скорость передачи и пользоваться единицами измерения бит/с.

Так как в одном изменении состояния сигнала может быть закодированно несколько бит информации, очевидно, что скорость передачи цифровых данных и скорость работы канала совпадают далеко не всегда. Поэтому не следует смешивать понятия бод и бит/с.

В зависимости от модели Вашего и удаленного модема, вы можете устанавливать соединения на следующих скоростях:

Если модем поддерживает протокол

V.32bis — максимальная скорость составляет 14400 бит/с.
V32 — 9600 бит/с.
V22/V22bis — 2400 бит/с.

В среднем, при передаче данных через модем, каждым десяти переданным битам соответствует 1-байт или символ машинописного текста. Часто скорость передачи данных измеряют в символах в секунду (обозначается cps — от английского Character Per Second) Поэтому передаче данных на скорости 14400бит/с будет соответствовать приблизительно 1440 cps (для асинхронного метода передачи).

Установление соединений для передачи данных

Когда Вы звоните на другой модем или Ваш модем отвечает на звонок удаленного модема, модем пытается установить соединение для передачи данных на максимально возможной скорости. Эта особенность позволяет свести к минимуму время занятости телефонного канала и уменьшить стоимость передачи данных.

Если линия зашумленная или удаленный модем не поддерживает высокую скорость передачи, Ваш модем может автоматически переходить на более низкую скорость до тех пор, пока не найдет подходящую. После этого два модема начинают обмениваться специальными сигналами подтверждения (handshake), при помощи которых согласовываются протоколы передачи данных. Если модемы установили соединение, то Ваш модем выдает соответствующее сообщение CONNECT ( например CONNECT 2400 ) и модемы начинают обмен данными.

Телекоммуникационное программное обеспечение

Для работы с модемом требуется телекоммуникационное программное обеспечение. В настоящее время поставляется большое количество телекоммуникационных пакетов. Ваш модем совместим с большинством из них.

После загрузки коммуникационной программы Вы можете перевести ее в режим эмуляции терминала (в разных пакетах этот режим может называться по разному, например terminal mode или direct mode), управляя модемом при помощи AT-команд, вводимых вручную, и получая ответы модема, выдаваемые на экран. Однако, большинство коммуникационных пакетов позволяет делать это более простым путем, при этом программа служит как бы буфером между пользователем и модемом, позволяя управлять модемом не только с помощью AT-команд, но и через систему меню, а так же выполнять более сложные процедуры по передаче файлов, ведению записных книжек, автодозвону до абонента, эмуляцию различных терминалов и т.п.

Если вам не интересно, что происходит «за экраном дисплея» и как управлять модемом напрямую с помощью AT-команд, можно сразу после загрузки ПО приступить к работе с модемом и пропустить остальные главы этого руководства.

Работа в асинхронном режиме

Существуют два метода обмена данными — синхронный и асинхронный. Синхронный метод поддерживается только внешним модемом и используется достаточно редко. Если вы все же пользуетесь синхронным устройством, обратитесь к главе () данного руководства.

В асинхронном режиме при передаче байта, (группа бит, кодирующая передаваемый символ), наряду с битами данных в поток вставляются служебные биты: стартовый бит, стоповые биты, иногда биты контроля четности.

Итак:

стартовый бит: Указывает начало байта данных
биты данных : собственно данные
бит четности : Проверочный бит, обычно устанавливаемый в ноль или единицу так, чтобы общее число единиц в байте было всегда или четно, или нечетно. Этот бит используется для контроля правильности передачи данных при работе с большими машинами (mainframes).
стоповые биты: Один или два бита, означающих конец передаваемого байта.

Режим команд и режим данных

Ваш модем может находиться в одном из двух основных режимов — командном режиме или режиме данных. В командном режиме модем исполняет команды, выдаваемые оператором. В режиме данных модем воспринимает все, что может быть получено от компьютера как данные, которые должны быть переданы в линию. Таким образом, бесполезно вводить команды в режиме данных, так как модем не воспримет их как команды.

Ниже описано, как модем переключается между этими режимами.

Переключение модема в командный режим

Модем автоматически переключается в командный режим в следующих случаях:

При включении питания Вашего компьютера
При потере соединения с удаленным модемом
Если модем набирает номер, а Вы нажали какую-нибудь клавишу на клавиатуре Вашего компьютера. ( В этом случае, перед тем как перейти в командный режим, модем аннулирует текущий вызов.)
При обнаружении перехода сигнала DTR (Data Terminal Ready) из состояния «ON» («включен») в «OFF» («выключен»), если задана одна из команд &D1, &D2 или &D3.

Переключение модема в режим данных

Модем автоматически переходит в режим данных после установления соединения с удаленным модемом или факсом.

Как описывалось выше, в момент установления соединения, модемы проводят обмен подтверждающими сигналами (handshake), после чего начинают обмен данными. Обычно, в момент установления соединения и при передаче данных, звук в динамике модема отключается, однако, если необходимо слышать, что происходит на линии, то можно включить постоянный аудиоконтроль командой M2.

Если Ваш модем установил асинхронное соединение с удаленным модемом, то перевести его в командный режим, не разрывая текущее соединение, можно, введя с клавиатуры специальную управляющую последовательность символов, которая называется Escape-последовательностью.

По умолчанию, Escape-последовательностью является последовательность из трех подряд символов «плюс» — «+++». Если требуется, данные символы можно заменить, изменив содержимое регистра S2. Подробнее об этом читайте в Главе 7.

Ниже приводится процедура, в которой описано, как при помощи Escape — последовательности переходить из режима данных в командный режим, не теряя при этом установленного соединения.

Escape-символы в синхронном режиме игнорируются

после установления асинхронного соединения с удаленным модемом подождите не менее одной секунды, прежде чем что-либо набирать.
Введите Escape-символ три раза, по-умолчанию три подряд символа «+» и подождите не менее одной секунды.
Примерно через 1-2 секунды модем должен выдать OK и перейти в командный режим без разрыва соединения.
Теперь можно посылать модему AT-команды, например для чтения или изменения значений S-регистров.
Для возобновления передачи данных (если вы не разорвали соединение) наберите ATO и нажмите , модем выдаст сообщение «CONNECT nnnn», где nnnn — скорость установленного соединения, после чего вернется в режим данных.

Естественно, такой возврат возможен только в том случае, если Вы не выдавали команд, приводящих к разрыву соединения.

Вместо команды O можно пользоваться и другими командами:

Если Вы желаете, чтобы, помимо обычного возврата в режим данных, Ваш и удаленный модем провели также и тестирование канала с целью оптимизации параметров передаваемых ими сигналов с учетом особенностей данного канала (затухание, отражения, несогласованность и т.д.), воспользуйтесь командой O1.

Если и Ваш, и удаленный модем поддерживают протоколы исправления ошибок и сжатия данных (MNP, V.42, V.42bis) и Вы хотите возобновить дальнейшую передачу данных с использованием этих протоколов (причем первоначально соединение установлено без использования протоколов коррекции ошибок), следует использовать команду \O (введите AT \O )

Ввод AT-команд

Для управления функциями модема, такими как набор номера, установление соединения для передачи данных или факс-сообщений, ответ удаленному модему или разъединение, используются AT-команды. Для того, чтобы ввести AT-команду, необходимо набрать командную строку, завершив ее клавишей , когда модем находится а командном режиме. Детально работа с AT-командами описывается в Главе 3.

Сообщения модема.

После того, как Вы послали модему команду и ее выполнение завершено, модем выдает сообщение о результатах (обычно подтверждающее сообщение «OK»).

Замечание. Некоторые коммуникационные программы перехватывают это сообщение и Вы не всегда можете видеть ответы модема у себя на экране.

Полное описание всех выдаваемых модемом сообщений приведено в Главе 3.

Источник

Обмен информацией через модем

Модем (Модулятор—Демодулятор) — устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи.

Модем, используемый для обмена информацией между компьютерами через телефонную линию, на первом этапе производит модуляцию цифровой информации для передачи через аналоговый канат в виде тональных посылок звукового диапазона частот (цифроаналоговое преобразование).

На втором этапе происходит обратный процесс демодуляции аналоговых сигналов в цифровые значения (аналого-цифровое преобразование), которые может воспринимать компьютер на другом конце линии связи. Модемы в системах телекоммуникаций не только выполняют функции модуляции и демодуляции, но и обеспечивают прием и передачу факсимильных сообщений, автоматическое определение номера вызывающего абонента (АОН), выполняют функции автоответчика, электронного секретаря, служат для оцифровки голоса и обратной операции восстановления оцифрованного голоса.

В связи с этим модем представляет собой достаточно сложное устройство, структурная схема которого представлена на рисунке 19. Адаптеры портов ввода/вывода предназначены для обмена данными между модемом и телефонными линиями, а также между модемом и ЭВМ. Цифровой сигнальный процессор DSP выполняет функции модуляции и демодуляции сигналов и обеспечивает соответствующие протоколы передачи данных. Контроллер осуществляет управление сигнальным процессором DSP, а также обработку команд и буферизацию данных. Программа управления модемом «прошита» в микросхеме ROM. Установки модема в момент включения сохраняются с помощью микросхемы ERPROM. Оперативной памятью модема является микросхема RAM.

Рисунок 19 – Структурная схема модема

По такой классической схеме изготовляются высококачественные модемы. Во внутренних модемах могут отсутствовать отдельные компоненты. Например, в так называемых «софт-модемах» (Softmodem) отсутствует микросхема контроллера: ее функции выполняет центральный процессор ПК. В «вин-модемах» (Win modem) отсутствует цифровой сигнальный процессор DSP, функции которого выполняет специальное программное обеспечение, предназначенное для работы под операционной системой Windows.

Модемы можно классифицировать по признакам:

— по конструктивному исполнению — внешние (автономные) и внутренние (встраиваемые в аппаратуру);

— типу обработки данных — полноценные и программные. В программных модемах (Softmodem или Winmodem) работу по поддержке протоколов связи или коррекции ошибок выполняет центральный процессор ПК;

— назначению — собственно модемы, используемые для систем передачи только данных, и факс-модемы для систем передачи данных и факсов. В настоящее время производители предпочитают в ы пус кать факс — м од ем ы;

— скорости передачи — в соответствии со стандартом скоростей передачи данных;

— в зависимости от интерфейса с каналом связи — контактные и бесконтактные.

Имеются определенные различия при подключении, обслуживании и управлении внешним и внутренним модемами.

Внутренний модем представляет собой съемную карту расширения, на которой размещены все компоненты, обеспечивающие обмен данными. Он устанавливается в слот материнской платы так же, как и любая другая дополнительная карта. На внешней стороне карты модема находятся гнезда для подключения кабеля телефонной линии. Преимуществом внутреннего модема является отсутствие на рабочем месте дополнительного периферийного устройства. Однако при использовании внугреннего модема возникает необходимость вскрытия корпуса системного блока для перенастройки модема.

Внешний модем — это самостоятельное устройство, оснащенное блоком питания, разъемами для подключения к аппаратуре (к последовательному порту компьютера — разъем RS-232), телефонному каналу (разъем RJ-11) и панелью с индикаторами. Индикаторы дают информацию о режимах работы модема, например: MR (Modem Ready) — модем включен в сеть; ОН (Off Hook) молем «поднял трубку»; АА (Auto Answer) — модем отвечает на звонок телефона; CD (Carrier Detect) — модем определил другой модем в линии; DC (Data Compression) — выполняется процедура сжатия данных; ЕС (Error Control) — выполняется процедура контроля ошибок и др. По состоянию светодиодных индикаторов имеется возможность следить за состоянием внешнего модема. Благодаря размещению всех компонентов внутри собственного корпуса, который соединен с ЭВМ только кабелем данных, внешний модем более удобен.

Модемы, изготовленные по стандарту PCMCIA, предназначены для портативных компьютеров и позволяют работать в системах телекоммуникаций и в компьютерных сетях. Такие модемы имеют размер пластиковой карты и устанавливаются в специальный разъем PCMCIA. Модем такого типа имеет массу около 30 г, а по показателям скорости передачи данных не отличается от модемов обычного исполнения. Модемы PCMCIA, поддерживающие протокол ММР 10, обеспечивают работу портативных ПК с электронной почтой и с Internet через мобильный радиотелефон.

Преимущества программных модемов: низкая стоимость, легкость установки, возможность модернизации модема путем замены программы, а также адаптация модема к российским телефонным линиям. Недостатки программных модемов: задействование дополнительных ресурсов ПК, привязанность к определенной операционной системе, необходимость наличия качественной телефонной связи.

Многие типы модемов обеспечивают весьма разнообразные сервисные возможности. Например, модемы серии ZyHEL, оснащенные фирменным программным обеспечением Zvoice, весьма эффективно выполняют в автоматическом режиме функции факса, автоответчика и АОН. Так, в ответ на телефонный звонок факсмодем «поднимет трубку», определит номер абонента, высветит его на экране; затем как автоответчик воспроизведет свое приветствие и проанализирует, кто с ним соединился. Если он услышит приветствие факса, примет факс и при наличии подключенного принтера распечатает его. Если позвонит абонент, передающий данные, факс-модем примет их и загрузит в подсоединенный к нему почтовый ящик (конечно, если таковой подключен). Если же позвонит по телефону человек, речевое сообщение может быть записано на магнитный диск и прослушано позже через телефон. При автоматической рассылке факсов модем, если для него заранее подготовлен текст и список телефонов рассылки, самостоятельно будет обзванивать клиентов и отправлять им факсы, причем если трубку снимет человек, факс-модем вежливо, «по-человечески» попросит его принять факс.

Для обмена информацией с помощью модема используются различные протоколы передачи данных, т.е. совокупность правил, регламентирующих формат данных и процедуры их передачи в канале связи. В протоколе указываются способы модуляции данных с целью ускорения и защищенности их передачи; выполнения соединения с каналом и подавления действующего в канале шума; обеспечения достоверности передачи данных.

Протоколы передачи данных для модемов установлены МККТТ — Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (французская аббревиатура — CCITT), переименованным позже в Международный институт телекоммуникаций (ITU — International Telecommunication Union). На практике используются следующие протоколы:

— V.34, позволяющий принимать данные со скоростью до 33 600 бит/с;

— V.90, х2 и k56flex, поддерживающие работу со скоростью в 57 600 бит/с. Протокол V.90 является универсальным, поддерживается модемами разных фирм, позволяет передавать данные со скоростью 28 800 бит/с;

— V.92 обеспечивает скорость передачи данных 57 600 бит/с.

Протокол V.34 выполняет тестирование канала связи, позволяющее определить оптимальный для него режим работы модемов (несущая частота, полоса пропускания, скорость передачи, уровень передаваемого сигнала). В соответствии с этим стандартом начальное соединение осуществляется на минимальной скорости 300 бит/с — такая связь возможна даже на линиях самого низкого качества. В дальнейшем происходит идентификация модемов на обоих концах канала связи, определяется возможность поддержки протоколов коррекции ошибок и сжатия данных, тип используемой модуляции и выбирается эффективная скорость передачи данных.

В протоколах передачи используются сложные методы кодирования данных, при которых в каждый момент времени элемент данных представлен не двумя, а большим количеством значений модулируемого параметра сигнала. Благодаря этому повышается скорость передачи данных, но ухудшается помехозащищенность сигналов.

Протоколы коррекции ошибок разработаны для повышения помехозащищенности сигналов, коррекции ошибок, возникающих при передаче данных на большие расстояния через телефонную линию невысокого качества. Протоколы семейства MNP (Microcom Network Protocol), используемые в большинстве современных модемов, основаны на использовании корректирующих кодов с обнаружением и исправлением ошибок. Этими же протоколами пре-дусмотрено дальнейшее совершенствование модемов, связанное с внедрением в них функции сжатия данных, позволяющей существенно поднять скорость передачи.

Принцип сжатия данных основан на анализе потоков данных, замене часто встречающихся в передаваемом блоке символов двоичными кодами меньшей длины, чем коды, используемые для кодирования редко встречающихся символов, а также в определении повторяющихся последовательностей символов и передаче взамен их коротких блоков-описателей.

На смену протоколам семейства NMP-1 — NMP-10 в последние годы пришли протоколы LAPM (Link Access Procedure for Modem), V.42, V.42bis, позволяющие более эффективно выполнять коррекцию ошибок и сжатие данных.

Протоколы передачи файлов дополнительно регламентируют процедуры разбиения информации на блоки, использования кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок, повторной пересылки неверно принятых блоков, восстановления передачи после обрыва. К наиболее распространенным протоколам этой группы следует отнести протоколы Xmodem, Ymodem, Kermit, Zmodem. Причем Zmodem является наиболее распространенным протоколом передачи файлов.

При выборе модема необходимо принимать во внимание:

наличие сертификата Минсвязи РФ, что гарантирует работу на российских низкокачественных линиях связи и с российскими форматами управляющих сигналов;

— соответствие фирмы —производителя модема фирме провайдера, если подключение к компьютерной или иной сети производится через провайдер;

— качество линии связи, к которой будет подключаться модем, поскольку при низком качестве линии модем, не имеющий хорошей защиты от помех, будет работать на пониженной скорости.

Электронная доска объявлений (Bulletein Board System — BBS) представляет собой компьютер, снабженный одним или несколькими модемами, на котором выполняется специальное программное обеспечение, дающее возможность удаленным пользователям связываться с этим компьютером по телефонным линиям и осуществлять обмен файлами и сообщениями. Большинство станций BBS объединено в FidoNet — международную некоммерческую сеть пользователей компьютеров. Управляющая программа BBS организует диалог с пользователем, позволяет ему получить сообщения (почту), отправить почту другим пользователям BBS или FidoNet, если данная BBS входит в эту сеть. Кроме того, пользователь BBS получает возможность просматривать архивы файлов BBS, переписывать интересующие его файлы, передавать на BBS свои файлы.

Электронная почта является одной из самых привлекательных возможностей использования модемов. Использование электронной почты возможно в том случае, если компьютер оснащен модемом, подключен к глобальной сети и имеется специальное программное обеспечение для обмена почтой. Письмо, отправляемое по электронной почте, представляет собой обычный файл, содержащий текст письма и специальный заголовок, в котором указано, от кого письмо направлено, кому предназначено, тема письма и дата его отправления. Отправленное письмо через несколько минут или дней (в зависимости от расстояния и других причин) попадает на компьютер получателя, который имеет возможность просмотреть почту и отправить ответ в любое удобное время.

Пользователи ПК, оснащенных модемами, имеют возможность участвовать в телеконференциях, представляющих собой, по сути, обмен информацией с помощью BBS, но с гораздо большими возможностями. Абонент сети может «подписаться» на интересующие его конференции, что дает ему возможность отправлять свои сообщения по тематике данной телеконференции и получать новые сообщения по этой теме, отправленные другими пользователями сети.

Пользователи компьютеров с модемами имеют возможность доступа не только в FidoNet, но и в Internet — совокупность всемирных компьютерных сетей. В Internet включены самые различные компьютерные службы: электронная почта, телеконференции Usenet, система передачи файлов FTP, система Gopher, WWW (World Wide Web — Всемирная паутина) и др. Наибольшее развитие и широкую популярность среди пользователей получила Всемирная паутина. Миллионы пользователей, от корпоративных до индивидуальных, разместили здесь свои Web-страницы.

Источник