Классификация модемов. Сравнительный анализ различных классов. Оценка характеристик

2. Классификация модемов. Сравнительный анализ различных классов. Оценка характеристик.

2.1 Классификация модемов

На первый взгляд, нет ничего проще, чем классифицировать модемы. Само собой разумеется, что они делятся на внешние и внутренние. Конечно кое-кто может предложить их разделить по скоростям (14400 бит/с, 28800 бит/с, 33600 бит/с, 56К), и, в последнюю очередь, вспомнят о возможности передачи данных в синхронном и асинхронном режимах. Однако это взгяд с высоты совсем уж птьчьего полета. Вблизи всё выглядит далеко не так.

Попытаемся подробнее классифицировать вверенные нам устройства.

И так, начнём с того, что различают модемы, предназначенные для работы только на выделенных или только на коммутируемых линиях, а так же на тех и других. Различают модемы для цифровых и аналоговых линий.

В зависимости от поддерживаемого режима передачи данных, модемы делятся на:

поддерживающие только асинхронный режим работы;

поддерживающие асинхронный и синхронный режимы работы;

поддерживающие только синхронный режим работы.

По исполнению(эта характеристика определяет внешний вид, размеры и размещение модема по отношению к компьютеру):

внутренний модем - вставляется в компьютер как плата расширения. Они, в-добавок, делятся на контроллерные и безконтроллерные. К первым принадлежит большенство существующих внутренних модемов предназначенных для ISA интерфейса. Вторые - для PCI интерфейсов. Дальнейшим развитием PCI-модемов являются SOFT-модемы (иначе Win-модемы).

настольный модем - имеет отдельный корпус и размещается рядом с компьютером, соединяясь кабелем с портом компьютера. Иногда называют внешним модемом, что не совсем правильно, т.к. следующие два типа также являются внешними (т.е. расположенными вне системного блока компьютера).

модем в виде карточки - миниатюрен и подсоединяется к портативному компьютеру через специальный разъем (тот, кто видел сетевую карту для ноутбука поймет о чём идет речь).

портативный модем - схож с настольным модемом, но имеет уменьшенные размеры и автономное питание.

стоечные модемы - вставляются в специальную модемную стойку, повышающую удобство эксплуатации, когда число модемов переваливает за десяток.

По характеру применения модемы можно разделить на обычные и профессиональные.

Под обычными модемами будем понимать устройства, обычно применяемые конечным пользователем дома или в офисе. Эти модемы используют только телефонные каналы.

Профессиональные модемы - наиболее совершенные и скоростные устройства, преимущественно стоечного исполнения. Используются для интеграции локальных сетей, в модемных пулах, а также для удалённого доступа к ресурсам ЛВС.

Среди обычных модемов можно выделить 3 вида:

устройства для обмена данными (просто модемы);

устройства для обмена данными и документами (факс-модемы);

устройства для обмена данными, документами и приёма голосовых сообщений (голосовые факс-модемы).

Следует заметить, что обычно прередача данных и телефонный разговор не могут вестись одновременно. Исключение составляют SVD модем и технология RadishVoiceView, предназначенныt для одновременной передачи голоса и данных.

Поддержка факсимильного режима не исключена и в профессиональных модемах, одако звуковой поддержки они обычно не предусматривают.

В качестве очередного классификационного признака выберем передающую среду. По типу передающей среды можно выделить:

модемы для 2-х проводных медных линий (обычные, профессиональные, ADSL, SR, ER-модемы);

модемы для 4-х проводных медных линий (обычные, профессиональные, HDSL, ISDN, SR, ER, MR-модемы);

модемы для оптоволоконных линий (FOM, FOM-T1/E1, FOM-T2/E2, FOM-T3/E3);

модемы для радиоканалов (радио-модем, сотовый модем);

кабельные модемы (используют коаксиальный кабель).

2.2 Сравнение характеристик модемов для выделенных и коммутируемых каналов

2.2.1 Модемы для выделенных каналов

Выделенный канал - это канал с фиксированной полосой пропускания или фиксированной пропускной способностью, постоянно соединяющий двух абонентов. Абонентами могут быть как отдельные устройства (компьютеры или терминалы), так и целые сети.

Выделенные каналы обычно арендуются у компаний - операторов территориальных сетей, хотя крупные корпорации могут прокладывать свои собственные выделенные каналы.

Выделенные каналы делятся на аналоговые и цифровые в зависимости от того, какого типа коммутационная аппаратура применена для постоянной коммутации абонентов. На аналоговых выделенных линиях для аппаратуры передачи данных физический и канальный протоколы жестко не определены. Отсутствие физического протокола приводит к тому, что пропускная способность аналоговых каналов зависит от пропускной способности модемов, которые использует пользователь канала. Модем собственно и устанавливает нужный ему протокол физического уровня для канала.

На цифровых выделенных линиях протокол физического уровня зафиксирован - он задан стандартом G.703.

Модемы для работы на выделенных аналоговых каналах

Для передачи данных по выделенным аналоговым линиям используются модемы, работающие на основе методов аналоговой модуляции сигнала. Протоколы и стандарты модемов определены в рекомендациях CCITT серии V. Эти стандарты определяют работу модемов как для выделенных, так и коммутируемых линий.

Как уже говорилось в п. 2.1, модемы могут быть синхронными, асинхронными и синхронно-асинхронными.

Модемы, работающие только в асинхронном режиме, обычно поддерживают низкую скорость передачи данных - до 1200 бит/с. Так, модемы, работающие по стандарту V.23, могут обеспечивать скорость 1200 бит/с на 4-проводной выделенной линии в дуплексном асинхронном режиме, а по стандарту V.21 - на скорости 300 бит/с по 2-проводной выделенной линии также в дуплексном асинхронном режиме. Дуплексный режим на 2-проводном окончании обеспечивается частотным разделением канала. Асинхронные модемы представляют наиболее дешевый вид модемов, так как им не требуются высокоточные схемы синхронизации сигналов на кварцевых генераторах. Кроме того, асинхронный режим работы неприхотлив к качеству линии.

Модемы, работающие только в синхронном режиме, могут подключаться только к 4-проводиому окончанию. Синхронные модемы используют для выделения сигнала высокоточные схемы синхронизации и поэтому обычно значительно дороже асинхронных модемов. Кроме того, синхронный режим работы предъявляет высокие требования к качеству линии.

Для выделенного канала тональной частоты с 4-проводным окончанием разработано достаточно много стандартов серии V. Все они поддерживают дуплексный режим:

V.26 - скорость передачи 2400 бит/с;

V.27 - скорость передачи 4800 бит/с;

V.29 - скорость передачи 9600 бит/с;

V.32 ter-скорость передачи 19 200 бит/с.

Для выделенного широкополосного какала 60-108 кГц существуют три стандарта:

V.35 - скорость передачи 48 Кбит/с;

V.36 - скорость передачи 48-72 Кбит/с;

V.37 - скорость передачи 96-168. Кбит/с.

Коррекция ошибок в синхронном режиме работы обычно реализуется по протоколу HDLC, но допустимы и устаревшие протоколы SDLC и BSC компании IBM. Модемы стандартов V.35, V.36 и V.37 используют для связи с DTE интерфейс V.35.

Модемы, работающие в асинхронном и синхронном режимах, являются наиболее универсальными устройствами. Чаще всего они могут работать как по выделенным, так и по коммутируемым каналам, обеспечивая дуплексный режим работы. На выделенных каналах они поддерживают в основном 2-проводное окончание и гораздо реже - 4-проводное.

Для асинхронно-синхронных модемов разработан ряд стандартов серии V:

V.22 - скорость передачи до 1200 бит/с;

V.22 bis - скорость передачи до 2400 бит/с;

V.26 ter - скорость передачи до 2400 бит/с;

V.32 - скорость передачи до 9600 бит/с;

V.32 bis - скорость передачи 14 400 бит/с;

V.34 - скорость передачи до 28,8 Кбит/с;

V.34+ - скорость передачи до 33,6 Кбит/с. Стандарт V.34, принятый летом 1994 года, знаменует новый подход к передаче данных по каналу тональной частоты. Этот стандарт разрабатывался CCITT довольно долго - с 1990 года. Большой вклад в его разработку внесла компания Motorola, которая является одним из признанных лидеров этой отрасли. Стандарт V.34 разрабатывался для передачи информации по каналам практически любого качества. Особенностью стандарта являются процедуры динамической адаптации к изменениям характеристик канала во время обмена информацией. Адаптация осуществляется в ходе сеанса связи - без прекращения и без разрыва установленного соединения.

Основное отличие V.34 от предшествующих стандартов заключается в том, что в нем определено 10 процедур, по которым модем после тестирования линии выбирает свои основные параметры: несущую и полосу пропускания (выбор проводится из 11 комбинаций), фильтры передатчика, оптимальный уровень передачи и другие. Первоначальное соединение модемов проводится по стандарту V.21 на минимальной скорости 300 бит/с, что позволяет работать на самых плохих линиях. Для кодирования данных используются избыточные коды квадратурной амплитудной модуляции QAM. Применение адаптивных процедур сразу позволило поднять скорость передачи данных более чем в 2 раза по сравнению с предыдущим стандартом - V.32 bis.

Принципы адаптивной настройки к параметрам линии были развиты в стандарте V.34+, который является усовершенствованным вариантом стандарта V.34. Стандарт V.34+ позволил несколько повысить скорость передачи данных за счет усовершенствования метода кодирования. Один передаваемый кодовый символ несет в новом стандарте в среднем не 8,4 бита, как в протоколе V.34, a 9,8. При максимальной скорости передачи кодовых символов в 3429 бод (это ограничение преодолеть нельзя, так как оно определяется полосой пропускания канала тональной частоты) усовершенствованный метод кодирования дает скорость передачи данных в 33,6 Кбит/с (3429 х 9,8 - 33604). Правда, специалисты отмечают, что даже в Америке только 30 % телефонных линий смогут обеспечить такой низкий уровень помех, чтобы модемы V.34+ смогли работать на максимальной скорости. Тем не менее модемы стандарта V.34+ имеют преимущества по сравнению с модемами V.34 даже на зашумленных линиях - они лучше «держат» связь, чем модемы V.34.

Протоколы V.34 и V.34+ позволяют работать на 2-проводной выделенной линии в дуплексном режиме. Дуплексный режим передачи в стандартах V.32, V.34, V.34+ обеспечивается не с помощью частотного разделения канала, а с помощью одновременной передачи данных в обоих направлениях. Принимаемый сигнал определяется вычитанием с помощью сигнальных процессоров (DSP) передаваемого сигнала из общего сигнала в канале. Для этой операции используются также процедуры эхо-подавления, так как передаваемый сигнал, отражаясь от ближнего и дальнего концов канала, вносит искажения в общий сигнал (метод передачи данных, описанный в проекте стандарта 802.3ab, определяющего работу технологии Gigabit Ethernet на витой паре категории 5, взял многое из стандартов V.32-V.34+).

На высокой скорости модемы V.32-V.34+ фактически всегда используют в канале связи синхронный режим. При этом они могут работать с DTE как по асинхронному интерфейсу, так и по синхронному. В первом случае модем преобразует асинхронные данные в синхронные.

Модемы для работы на выделенных цифровых каналах

Цифровые выделенные линии образуются путем постоянной коммутации в первичных сетях, построенных на базе коммутационной аппаратуры, работающей на принципах разделения канала во времени - TDM, описанного в главе 2. Существуют два поколения технологий цифровых первичных сетей - технология плеэио-хронной («плезио» означает «почти», то есть почти синхронной) цифровой иерархии (Plesiochronic Digital Hierarchy, PDH) и более поздняя технология - синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy, SDH). В Америке технологии SDH соответствует стандарт SONET.

Цифровая аппаратура мультиплексирования и коммутации была разработана в конце 60-х годов компанией AT&T для решения проблемы связи крупных коммутаторов телефонных сетей между собой. Каналы с частотным уплотнением, применяемые до этого на участках АТС-АТС, исчерпали свои возможности по организации высокоскоростной многоканальной связи по одному кабелю. В технологии FDM для одновременной передачи данных 12 или 60 абонентских каналов использовалась витая пара, а для повышения скорости связи приходилось прокладывать кабели с большим количеством пар проводов или более дорогие коаксиальные кабели. Кроме того, метод частотного уплотнения высоко чувствителен к различного рода помехам, которые всегда присутствуют в территориальных кабелях, да и высокочастотная несущая речи сама создает помехи в приемной аппаратуре, будучи плохо отфильтрована.

Для решения этой задачи была разработана аппаратура Т1, которая позволяла в цифровом виде мультиплексировать, передавать и коммутировать (на постоянной основе) данные 24 абонентов. Так как абоненты по-прежнему пользовались обычными телефонными аппаратами, то есть передача голоса шла в аналоговой форме, то мультиплексоры Т1 сами осуществляли оцифровывание голоса с частотой 8000 Гц и кодировали голос с помощью импульсно-кодовой модуляции (Pulse Code Modulation, PCM). В результате каждый абонентский канал образовывал цифровой поток данных 64 Кбит/с. Для соединения магистральных АТС каналы Т1 представляли собой слишком слабые средства мультиплексирования, поэтому в технологии была реализована идея образования каналов с иерархией скоростей. Четыре канала типа Т1 объединяются в канал следующего уровня цифровой иерархии - Т2, передающий данные со скоростью 6,312 Мбит/с, а семь каналов Т2 дают при объединении канал Т3, передающий данные со скоростью 44,736 Мбит/с. Аппаратура Т1, Т2 и Т3 может взаимодействовать между собой, образуя иерархическую сеть с магистральными и периферийными каналами трех уровней скоростей.

С середины 70-х годов выделенные каналы, построенные на аппаратуре Т1, стали сдаваться телефонными компаниями в аренду на коммерческих условиях, перестав быть внутренней технологией этих компаний. Сети Т1, а также более скоростные сети Т2 и Т3 позволяют передавать не только голос, но и любые данные, представленные в цифровой форме, - компьютерные данные, телевизионное изображение, факсы и т. п.

Технология цифровой иерархии была позже стандартизована CCITT. При этом в нее были внесены некоторые изменения, что привело к несовместимости американской и международной версий цифровых сетей. Американская версия распространена сегодня кроме США также в Канаде и Японии (с некоторыми различиями), а в Европе применяется международный стандарт. Аналогом каналов Т в международном стандарте являются иналы типа E1, E2 и ЕЗ с другими скоростями - соответственно 2,048 Мбит/с, 8,488 Мбит/с и 34,368 Мбит/с. Американский вариант технологии также был стандартизован ANSI.

Физический уровень технологии PDH поддерживает различные виды кабелей: витую пару, коаксиальный кабель и волоконно-оптический кабель. Основным вариантом абонентского доступа к каналам Т1/Е1 является кабель из двух витых пар с разъемами RJ-48. Две пары требуются для организации дуплексного режима передачи данных со скоростью 1,544/2,048 Мбит/с. Для представления сигналов используется: в каналах Т1 биполярный потенциальный код B8ZS, в каналах El-биполярный потенциальный код HDB3. Для усиления сигнала на линиях Т1 через каждые 1800 м (одна миля) устанавливаются регенераторы и аппаратура контроля линии.

Коаксиальный кабель благодаря своей широкой полосе пропускания поддерживает канал Т2/Е2 или 4 канала Т1/Е1. Для работы каналов Т3/Е3 обычно используется либо коаксиальный кабель, либо волоконно-оптический кабель, либо каналы СВЧ.

Таким образом, модемы, предназначенные для работы в цифровых выделенных линиях, принадлежат к следующим классам:

модемы для 4-х проводных медных линий;

модемы для оптоволоконных линий;

модемы для радиоканалов (радио-модем, сотовый модем);

кабельные модемы (используют коаксиальный кабель).

Более подробно они будут рассмотрены ниже.

2.2.2 Модемы для коммутируемых каналов

Выделенные линии представляют собой наиболее надежное средство соединения локальных сетей через глобальные каналы связи, так как вся пропускная способность такой линии всегда находится в распоряжении взаимодействующих сетей. Однако это и наиболее дорогой вид глобальных связей - при наличии N удаленных локальных сетей, которые интенсивно обмениваются данными друг с другом, нужно иметь Nx(N-1)/2 выделенных линий. Для снижения стоимости глобального транспорта применяют динамически коммутируемые каналы, стоимость которых разделяется между многими абонентами этих каналов.

Наиболее дешевыми оказываются услуги телефонных сетей, так как их коммутаторы оплачиваются большим количеством абонентов, пользующихся телефонными услугами, а не только абонентами, которые объединяют свои локальные сети. Телефонные сети делятся на аналоговые и цифровые в зависимости от способа мультиплексирования абонентских и магистральных каналов. Более точно, цифровыми называются сети, в которых на абонентских окончаниях информация представлена в цифровом виде и в которых используются цифровые методы мультиплексирования и коммутации, а аналоговыми - сети, которые принимают данные от абонентов аналоговой формы, то есть от классических аналоговых телефонных аппаратов, а мультиплексирование и коммутацию осуществляют как аналоговыми методами, так и цифровыми. В последние годы происходил достаточно интенсивный процесс замены коммутаторов телефонных сетей на цифровые коммутаторы, которые работают на основе технологии TDM. Однако такая сеть по-прежнему останется аналоговой телефонной сетью, даже если все коммутаторы будут работать по технологии TDM, обрабатывая данные в цифровой форме, если абонентские окончания у нее останутся аналоговыми, а аналого-цифровое преобразование выполняется на ближней к абоненту АТС сети. Новая технология модемов V.90 смогла использовать факт существования большого количества сетей, в которых основная часть коммутаторов являются цифровыми.

Пока географическая распространенность аналоговых сетей значительно превосходит распространенность цифровых, особенно в нашей стране, но это отставание с каждым годом сокращается.

Модемы для работы на коммутируемых аналоговых линиях

Для передачи данных по аналоговым коммутируемым телефонным каналам используются модемы, которые:

поддерживают процедуру автовызова абонента;

работают по 2-проводному окончанию, так как в телефонных сетях для коммутируемых каналов предусмотрено именно это окончание.

Чаще всего сегодня для коммутируемых каналов используются те же модели модемов, что и для выделенных, так как последние стандарты определяют два режима работы - по выделенным каналам и по коммутируемым. Естественно, такие комбинированные модели дороже моделей, поддерживающих только один режим работы - по коммутируемым каналам.

Для передачи данных по коммутируемым каналам CCITT разработал ряд основных стандартов, определяющих скорость и метод кодирования сигналов.

Стандарты первой группы являются основными и состоят из следующих спецификаций:

V.21 - дуплексная асинхронная передача данных на скорости 300 бит/с;

V.22 - дуплексная асинхронная/синхронная передача данных на скорости 1,2 Кбит/с;

V.22 bis - дуплексная асинхронная/синхронная передача данных на скоростях 1,2 и 2,4 Кбит/с;

V.26 ter - дуплексная асинхронная/синхронная передача данных на скоростях 1,2 и 2,4 Кбит/с;

V.32 - дуплексная асинхронная/синхронная передача данных на скоростях 4,8 и 9,6 Кбит/с;

V.32 bis - дуплексная асинхронная/синхронная передача на скорости до 14,4 Кбит/с;

V.34 - дуплексная передача на скорости до 28,8 Кбит/с;

V.34+ - дуплексная передача на скорости до 33,6 Кбит/с.

На практике сегодня в основном применяют модемы, поддерживающие стандарт V.34+, которые могут адаптироваться к качеству линии.

Для реализации функций автовызова современные модемы поддерживают несколько способов. При работе с модемом по асинхронному интерфейсу обычно используется система команд, предложенная компанией Hayes для своей модели Smartmodem в начале 80-х годов. Каждая команда состоит из набора обычных символов, передаваемых модему в старт-стопном режиме. Например, для указания набора номера в импульсном режиме необходимо послать модему команду ATDP. Это можно сделать даже вручную, если модем подключен к обычному алфавитно-цифровому терминалу через интерфейс RS-232C.

Для синхронных интерфейсов между модемом и DTE используются два стандарта автонабора номера: V.25 и V.25bls. Стандарт V.25 требует, чтобы, помимо основного интерфейса для передачи данных, модем соединялся с DTE отдельным интерфейсом V.25/RS-366 на специальном 25-контактном разъеме. В стандарте V.25 bis для передачи команд автовызова предусмотрен тот же разъем, что и в основном интерфейсе, то есть RS-232C. Интерфейсы V.25 и V.25 bis могут работать не только в синхронном режиме с DTE, но и в асинхронном, но в основном характерны для синхронных интерфейсов, так как в асинхронном режиме для автовызова чаще используются Hayes-команды.

Для модемов, работающих с DTE по асинхронному интерфейсу, комитет CCITT разработал протокол коррекции ошибок V.42. До его принятия в модемах, работающих по асинхронному интерфейсу, коррекция ошибок обычно выполнялась по протоколам фирмы Microcom, еще одного лидера в области модемных технологий. Эта компания реализовала в своих модемах несколько различных процедур коррекции ошибок, назвав их протоколами MNP (Microcom Networking Protocol) классов 2-4.

В стандарте V.42 основным является другой протокол - протокол LAP-M (Uric Access Protocol for Modems). Однако стандарт V.42 поддерживает и процедуры MNP 2-4, поэтому модемы, соответствующие рекомендации V.42, позволяют устанавливать свободную от ошибок связь с любым модемом, поддерживающим этот стандарт, а также с любым MNP-совместимым модемом. Протокол LAP-M принадлежит семейству HDLC и в основном работает так же, как и другие протоколы этого семейства - с установлением соединения, кадрированием данных, нумерацией кадров и восстановлением кадров с поддержкой метода скользящего окна. Основное отличие от других протоколов этого семейства - наличие кадров XID и BREAK. С помощью кадров XID (eXchange Identification) модемы при установлении соединения могут договориться о некоторых параметрах протокола, например о максимальном размере поля данных кадра, о величине тайм-аута при ожидании квитанции, о размере окна и т. п. Эта процедура напоминает переговорные процедуры протокола PPF. Команда BREAK (BRK) служит для уведомления модема-напарника о том, что поток данных временно приостанавливается. При асинхронном интерфейсе с DTE такая ситуация может возникнуть. Команда BREAK посылается в ненумерованном кадре, она не влияет на нумерацию потока кадров сеанса связи. После возобновления поступления данных модем возобновляет и отправку кадров, как если бы паузы в работе не было.

Почти все современные модемы при работе по асинхронному интерфейсу поддерживают стандарты сжатия данных CCITT V.42bis и MNP-5 (обычно с коэффициентом 1:4, некоторые модели - до 1:8). Сжатие данных увеличивает пропускную способность линии связи. Передающий модем автоматически сжимает данные, а принимающий их восстанавливает. Модем, поддерживающий протокол сжатия, всегда пытается установит! связь со сжатием данных, но если второй модем этот протокол не поддерживает, то и первый модем перейдет на обычную связь без сжатия.

При работе модемов по синхронному интерфейсу наиболее популярным является протокол компрессии SDC (Synchronous Data Compression) компании Motorola.

Новый модемный стандарт. V.90 является технологией, направленной на обеспечение недорогого и быстрого способа доступа пользователей к сетям поставщиков услуг. Этот стандарт обеспечивает асимметричный обмен данными: со скоростью 56 Кбит/с из сети и со скоростью 30-40 Кбит/с в сеть. Стандарт совместим со стандартом V.34+.

Технология передачи информации на скорости 56 кбит/с несколько отличается от технологии, применяемой в модемах со скоростями 33,6 кбит/с и ниже. При традиционном способе передачи информация, представленная в компьютере в цифровом виде, с помощью модема преобразуется в аналоговый сигнал, который проходит через аналоговую телефонную линию на телефонную станцию. На телефонной станции аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму и передается по оптоволоконному каналу в уплотненном виде на другую станцию. На другой станции он вновь преобразуется в аналоговую форму. Затем он по аналоговой линии абонента передается к другому модему. Другой модем преобразует полученный сигнал в цифровую форму и полученную информацию передает в компьютер. В итоге получается, что данные на пути к месту назначения проходят два цифро-аналотовых и два аналогово-цифровых преобразования. Каждое преобразование сигнала на телефонной станции из аналогового в цифровой добавляет значительные шумы, возникающие при квантовании в восьмибитном аналогово-цифровом преобразователе. Внутри модемов преобразование из аналогового сигнала в цифровой происходит практически без появления шумов, так как в модемах применены АЦП с большей разрядностью, чем на телефонной станции, и значения младших "шумящих" битов просто отбрасываются. При достижении определенного порога (называемого порогом Шеннона) соотношение сигнал/шум становится слишком малым для качественной передачи данных. Так как большинство каналов, связывающих телефонные станции, выполнены цифровыми оптоволоконными линиями уплотнения, то для того чтобы уменьшить количество шума, линию от провайдера Internet до телефонной станции стали делать цифровой. Благодаря этому сигнал от провайдера до телефонной станции пользователя стал весь путь проходить в цифровом виде, то есть удалось избавиться от АЦП на телефонной станции провайдера. Это позволило значительно повысить соотношение сигнал/шум, так как удалось избежать "шумящего" аналогово-цифрового преобразования телефонной станции. Описанный принцип и явился ключом к разработке технологии 56 кбит/с. Следует заметить, что в обратном направлении сигнал по-прежнему проходит АЦП (на станции пользователя), и достижение столь высокой скорости в этом направлении невозможно. То есть канал связи получился несимметричным: 56 Кбит/с в одну сторону и 33,6 Кбит/с в другую.

Исходя из описанного принципа, несколько компаний разработали технологию, с помощью которой можно достичь более высокой скорости передачи информации. Различными фирмами было разработано два несовместимых друг с другом протокола для связи на скоростях до 56 Кбит/с. Первый протокол был разработан компаниями Rokwell и Lucent и получил название K56flex. Через некоторое время компания U.S. Robotics разработала свой собственный протокол скоростной связи и назвала его х2.

Летом 1998 года положение несколько изменилось. К тому времени ITU - организация, ответственная за установку стандартов в области телекоммуникаций, приняла решение о протоколе V.90. Этот протокол, призванный стать единым стандартом для всех производителей, включает в себя лучшие технические решения из обоих конкурирующих протоколов.

Производители 56К модемов, как с протоколом K56flex, так и с протоколом х2, обеспечили в свое время модернизацию своих изделий до V.90 путем простого перепрограммирования ППЗУ (микросхемы на плате модема).

Кроме того, все модемы 56К совместимы со стандартом ITU V.34, поэтому если пользователь соединяется с провайдером, который не поддерживает 56К технологию, связь будет установлена по стандарту V,34, то есть со скоростью до 33,6 Кбит/с.

Достоинством новой технологии является то, что для ее внедрения не требуется вносить какие-либо изменения в оборудование телефонной станции - нужно лишь изменить программу в цифровых модемах, установленных в стойках у поставщика услуг, а также загрузить в пользовательский модем новую программу либо заменить микросхему памяти в зависимости от модели и производителя.

Технологии асимметричных модемов рассчитаны на то, что сервер удаленного доступа поставщика услуг корпоративной или публичной сети с коммутацией пакетов подключен к какой-либо АТС телефонной сети по цифровому интерфейсу, например BRI ISDN, или же по выделенному каналу Т1/Е1. Так что цифровой поток данных, идущий от сервера, постоянно пересылается сетью в цифровой форме и только на абонентском окончании преобразуется в аналоговую форму. Если же сервер удаленного доступа подключен к телефонной сети по обычному аналоговому окончанию, то даже наличие модема V.90 у сервера не спасет положение - данные будут подвергаться аналого-цифровому преобразованию, и их максимальная скорость не сможет превысить 33,6 Кбит/с. При подключении же модемов V.90 к телефонной сети с обеих сторон обычным способом, то есть через аналоговые окончания, они работают как модемы V.34+. Такая же картина будет наблюдаться в случае, если в телефонной сети на пути графика встретится аналоговый коммутатор.

Модемы для работы на коммутируемых цифровых линиях

К телефонным сетям с цифровыми абонентскими окончаниями относятся так называемые службы Switched 56 (коммутируемые каналы 56 Кбит/с) и цифровые сети с интегральными услугами ISDN (Integrated Services Digital Network). Службы Switched 56 появились в ряде западных стран в результате предоставления конечным абонентам цифрового окончания, совместимого со стандартами линий Т1. Эта технология не стала международным стандартом, и сегодня она вытеснена технологией ISDN, которая такой статус имеет.

Сети ISDN рассчитаны не только на передачу голоса, но и компьютерных данных, в том числе и с помощью коммутации пакетов, за счет чего они получили название сетей с интегральными услугами. Однако основным режимом работы сетей ISDN остается режим коммутации каналов, а служба коммутации пакетов обладает слишком низкой по современным меркам скоростью - обычно до 9600 бит/с.

Новое поколение сетей с интеграцией услуг, названное B-ISDN (от broadband - широкополосные), основано уже целиком на технике коммутации пакетов (точнее, ячеек технологии АТМ), поэтому эта технология будет рассмотрена в разделе, посвященном сетям с коммутацией пакетов. Особенности ISDN-модемов будет рассмотрена ниже.

Модемы различаются не только поддерживаемыми протоколами, но и определенной ориентацией на область применения. Различают профессиональные модемы, которые предназначены для работы в модемных пулах корпоративных сетей, и модемы для применения в небольших офисах или на дому (ранее уже названные “обычными”).

Профессиональные модемы отличаются высокой надежностью, способностью устойчиво работать в непрерывном режиме и поддержкой средств удаленного централизованного управления. Обычно система управления модемными стойками поставляется отдельно и оправдывает себя в условиях большого предприятия. Стандарт V.34 выделяет в общей полосе пропускания линии отдельную полосу для управления модемом по тому же каналу, по которому передаются и пользовательские данные.

2.3 Сравнение модемов различающихся исполнением

2.3.1 Внутренне исполнение

Внутренний (internal) модем вставляется в компьютер как плата расширения (вставляемая в слот системной шины компьютера). По внешнему виду различить такой модем можно, разве что, по наличию двух телефонных разъемов.

Преимущества внутреннего модема (по сравнению с настольным): не занимает места;

не нуждается в блоке питания, который требует отдельной розетки (заметим, что блок питания часто называют сетевым адаптером, но точно так же называют и плату адаптера для локальной сети, что вносит некоторую путаницу, так что предпочтительнее все же "блок питания");

не нуждается во включении / выключении;

не занимает стандартные СОМ порты компьютера;

дешевле по крайней мере на 10% аналогичного настольного, т.к. не нужны корпус, соединительный кабель, блок питания;

содержит скоростной приемопередатчик порта, согласованный со скоростью модема (в то время как встроенные в порт старого компьютера приемопередатчики могут быть низкоскоростными).

С другой стороны, как и всякая плата расширения, внутренний модем предназначен для определенной шины, так что не является универсальным.

Далее, внутренний модем обычно не имеет световых индикаторов и поэтому не так информативен, как внешний. Вспомните, как много пользы приносят индикаторы дисководов на корпусе компьютера.

Установка внутреннего модема более хлопотная, по сравнению с установкой внешнего. Он займет одну из свободных линий прерываний (которую, еще надо будет найти; именно поэтому за рубежом практикуют продажу компьютеров с уже установленными модемами).

Еще есть неприятность, связанная с "зависанием модема" (очень похоже на зависание компьютера), которая требует переинициализации модема.

Для внутреннего модема придется использовать "холодный старт" компьютера, в то время как внешний достаточно включить и выключить.

Интересно, что многие пользователи, раньше горячие сторонником настольного исполнения, позже, насмотревшись, как захламляют стол модем, динамики мультимедиа и другие аксессуары, начинают ценить незаметность внутреннего модема.

На сегодняшний день модемы в подавляющем большинстве своем являются контроллерными модемами. Это означает, что плата такого модема несет на себе три основных устройства, они чаще всего выполнены как три микросхемы на плате модема:

DSP (Digital Signal Processor) занят кодированием поступившего набора данных в соответствии с высокоскоростными протоколами передачи типа V.34, K56Flex, x2 или V.90 и отвечает за модуляцию выходного сигнала, опираясь на программу, заложенную в ПЗУ модема - "прошивку"

"Контроллер" отвечает за коррекцию ошибок передачи, сжатие данных и интерфейс модема с програмным обеспечением

CODEC-чип (Coder-DeCoder) выполняет непосредственный перевод уже полностью подготовленного к передаче набора данных в сигнал для передачи по коммутируемой линии.

При приеме данных поступивший сигнал проходит эту цепочку в обратном порядке. Такой модем используется и управляется системой через интерфейс СОМ-порта. По сути, такой модем виден из системы как СОМ-порт со свойствами передачи данных по телефонному каналу.

Модемы без контроллеров, как это ясно из их названия, несут на себе только DSP и CODEC-чип, возлагая работу, предназначенную для "контроллера", на CPU (Central Processing Unit) - центральный процессор системы. При этом чаще всего такие модемы не содержат микросхемы ПЗУ с "прошивкой" работы DSP. Во время работы такого модема его DSP обращается к оперативной памяти системы, в которой хранится необходимая ему программа, которую загружает в память модемный драйвер. Очевидно, при этом, что такие модемы наиболее целесообразно применять только в системах с мощным CPU, в противном случае работа такого модема приведет к заметному замедлению выполнения параллельных процессов в системе.

Модемы без контроллеров производятся на сегодняшний день как PCI-карты, в то время как обычные контроллерные internal-модемы производятся как ISA-платы.

PCI-модем

При работе модема без контроллера операционная система распознает его как PCI-расширение и управление и прокачка данных через него проходит в соответствии с этим. Фактически, модем без контроллера есть PCI-устройство, не имеющее ничего общего с СОМ-портами. Драйверы, устанавливаемые операционной системой для поддержки такого модема, кроме необходимой информации для работы DSP содержат эмуляцию СОМ-порта. Таким образом, при установке модема без контроллера непосредственно его PCI-устройство занимает некоторое прерывание и адрес, а установленный драйвер организует виртуальный СОМ-порт, через который с таким модемом могут взаимодействовать любые программы, в том числе и программы из DOS-приложений (правда, не всегда гладко). Естественным образом такой виртуальный порт переводит на себя все обращения к реально существующему порту, а сам СОМ-порт системы объявляется занятым.

SOFT-модем/ Win-модем

Принцип перенесения выполнения части чисто модемных функций на CPU получил продолжение при появлении так называемых "SOFT-модемов" (иначе Win-модемов). Они также являются модемами без контроллера, то есть функции контроллера выполняет CPU, но кроме этого они не несут на себе полноценного DSP. Вместо него на модеме установлен ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). Такой модем переносит на CPU часть работы связанную с кодированием входящего потока данных в соответствии с заданным протоколом передачи и получает обратно поток данных уже готовых к переводу в сигнал для передачи по телефонной линии. Фактически SOFT-модем занимается только переводом уже подготовленных данных в сигнал для телефонной линии и его передачей. В случае использования такого модема на всю использующую их систему накладываются еще более жесткие требования, чем в случае с обычными или модемами без контроллера. Ужесточаются требования и к вычислительной мощности процессора и, кроме того, так как SOFT-модем, по сути, программная эмуляция модема и его функции и характеристики полностью зависят от драйвера такого устройства, то сами драйверы SOFT-модемов накладывают дополнительные ограничения на процессор. В силу того, что большая часть работы, которая исконно возлагалась на модемный DSP и контроллер, в SOFT-модеме перенесена на CPU, то создатели драйверов постарались по возможности максимально уменьшить нагрузку на основные вычислительные каналы процессора, сориентировав драйвера на использование, по возможности, расширенного набора MMX-команд у процессоров Intel. Таким образом, относительно разгрузив сам CPU, создатели драйверов рекомендуют наличия в системе CPU с набором команд ММХ.

В непосредственной работе с контроллерными, модемами без контроллера и SOFT-модемами особенной разницы не наблюдается. Все три типа поддерживают все стандартные протоколы связи и передачи данных, в принципе конечный пользователь может даже не знать, какого именно типа модем установлен в его системе. К преимуществам модемов без контроллера можно отнести простоту обновления их "виртуальной прошивки", для этого достаточно просто обновить соответствующий драйвер, но при этом модемы без контроллера требуют от системы часть ее процессорного времени и занимают больше системных ресурсов. Также, в случае SOFT-модемов, может требоваться наличие определенного типа CPU, в отличие от их контроллерных аналогов. Контроллерные модемы выгодно отличаются тем, что, являясь устройствами со встроенной поддержкой интерфейса с системой, практически независимы от специализированного программного обеспечения, и могут применять в тех случаях, когда отсутствую необходимые драйверы для модемов без контроллера.

Существенными недостатками подобных устройств является то, что:

производитель не гарантирует, что функции программного обеспечения модема удовлетворят любые требования или работа программы будет свободной от ошибок или бессбойной. С аппаратным модемом таких проблем не может быть изначально.

программные модемы привязаны к определенной ОС. Казалось бы, что в этом такого? Ведь, по некоторым подсчетам, операционные системы Windows 9X установлены у 90% пользователей. Не вдаваясь в обсуждение конкретных цифр, хочется отметить следующее: такое положение вещей не всегда было, и тем более стоило бы предположить, что так не всегда будет. Рост продаж только одной из альтернативных систем, Linux (в дистрибутиве Red Hat), уже сейчас обгоняет рост продаж ОС от Microsoft. Кроме того, Linux не обязательно покупать, многие устанавливают его просто так, статистика их не учитывает. Владелец же программного модема должен иметь ввиду, что в случае перехода на новую ОС ему, скорее всего, придется от него отказаться. Для того, чтобы драйверы под альтернативные ОС могли выходить, необходимо открыть исходный код программного модема, а производители в этом не заинтересованы. Таким образом, появление драйверов под любую не Microsoft ОС будет явлением случайным, только подтверждающим общее правило.

Следующая информация отностися как к Soft- так и к PCI-модемам. Неоднократно встречавшиеся аргументы о превосходстве процессора PC над аппаратными средствами модема по вычислительной мощности выглядят несколько забавно, если принять во внимание узкую специализацию процессора модема (как правило, отличного от PC-процессора по архитектуре), и задачи компьютера в целом. Ведь процессору PC приходится еще тянуть на себе операционную систему, а с модемом работать через драйвер - еще одно узкое место, ведущее к потере производительности. Итого, на сегодняшний день, даже для самых слабеньких представителей рода "софтмодемов", будет необходим компьютер не ниже Pentium-200, а на процессорах семейства Cyrix 6x86 или Media 6X (а скорее всего, и на WinChip) это чудо человеческого гения просто не заработает (для PCI-реализаций, имеющих DSP, но не имеющих контроллера, эти требования несколько ниже).

И это то, что относится к самым простым реализациям программных модемов. Если же разработчикам захочется реализовать нечто более функциональное на существующей платформе, то потребуется компьютер со значительно более мощным процессором. Это относится, например, к безупречной реализации V.42 (протоколу коррекции ошибок при передаче данных), 64-позиционному треллис-кодированию сигнала (обеспечивающему большую помехоустойчивость по сравнению с традиционно используемым 16-позиционным), и еще к некоторым возможностям, отсутствующим у "софтмодемов". Реализация же всех возможностей рекомендации V.34 для программного модема может потребовать уровня Pentium-III-600 (!) уже сегодня.

2.3.2 Исполнение настольное (внешнее)

Настольный (он же внешний, но как тогда быть с модемом в виде карточки - тоже ведь внешний, поэтому мы предпочтем термин "настольный") модем имеет отдельный корпус (см. рисунок 4) и собственный блок питания. Поэтому он как минимум процентов на 10% дороже аналогичного внутреннего. Модем подсоединяется к компьютеру (или другому терминальному устройству) соединительным кабелем, который подключается к коммутационному порту устройства. Обычно это последовательный порт.

Преимущества настольного модема перед внутренним следующие.

Модем может работать с любым компьютером (не зависит, например, от шины) или другим устройством, например, с оборудованием сети с коммутацией пакетов. Максимум, что может потребоваться, так это другой соединительный кабель.

На корпусе есть световые индикаторы, удобно отражающие состояние модема.

Некоторые модели имеют еще жидкокристаллический (LCD) монитор, способный выводить больше информации и кнопки для удобства выдачи типовых команд вместо использования командной строки терминальной программы.

Модем легко вывести из "зависа", просто выключив и включив его.

За эти преимущества нужно расплачиваться:

Нужна дополнительная розетка для блока питания и необходимостью включать, а главное - выключать (!) модем. Это, правда, можно избежать, если использовать единый сетевой фильтр с выключателем.

Модем занимаемое место. Если корпус компьютера является мини тауэром, то модем удобно разместить на нем.

Требуется выбрать тот кабель, который соответствует разъему компьютера (некоторые модемы, правда, снабжаются универсальным кабелем). Иначе придется добавлять переходник.

Высокоскоростные профессиональные модемы имеют только настольное исполнение (исключение составляют стоечные модемы). В настоящее время настольные модемы выполняются в форме портсигара.

2.3.3 Исполнение модема в виде карточки

РСМСIА модем

Такой модем выполнен в виде периферийного устройства размером с пластиковую кредитную карточку и предназначен для подключения к портативному компьютеру через специальный разъем, через который он также получает питание.

Портативные компьютеры обычно снабжаются встроенными модемами, однако, простенькими и низкоскоростными. Модемы в виде карты позволяют решить проблему эффективности и обновления при сохранении компактности. В таком виде выпускаются также и другие периферийные устройства. Как и все миниатюрное, они стоят существенно дороже настольных модемов с аналогичными возможностями.

Интерфейс стандартизован и назывался до недавних пор РСМСIА. Новое, не совсем еще прижившееся название - РС Саrd. Все современные "карточные" устройства позволяют подключать и отключать их в "горячем" режиме.

2.3.4 Портативный модем

Модемы в виде карты - сравнительно недавнее изобретение. До них применялись специальные портативные модемы, которые и сейчас не потеряли своего значения в силу универсальности и удобства, т.к. подсоединять к компьютеру их можно через обычный порт.

Портативный модем похож на настольный, только уменьшенного размера - он умещается на ладони. Имеет более прочный корпус и универсальное питание. Как следствие - обычно число световых индикаторов меньше, чем на настольных. На дорогих моделях это компенсируется наличием жидкокристаллического дисплея.

Модем может питаться:

от электрической сети через адаптер, как настольный модем;

от автомобильной сети (12 вольт). Обычно портативными делают сотовые модемы;

от внутренних батареек. Это удобно для портативных компьютеров, т.к. их встроенные аккумуляторы имеют малую емкость, а модем в виде карты может забирать до 30% общего потребления энергии. использовать для питания напряжение управляющих сигналов и передаваемых данных.

В таком исполнении выпускают модемы для мобильной радиотелефонии а также модемы для скоростной передачи по прямому кабелю.

2.3.5 Стоечный модем. Модемная стойка

Стоечные модемы в модемной стойке

Стоечные модемы вызваны к жизни информационными серверами, обслуживающими сразу много телефонных каналов. Если бы здесь применялись обычные настольные модемы, то заваленный ими стол и переплетение кабелей вызывали бы большие трудности по обслуживанию.

Стоечные модемы похожи на внутренние, но всегда являются профессиональными и вставляются (монтируются) не в компьютер, а в специальную модемную стойку (см. рисунок 7), называемую менеджер модемов. Этот менеджер использует для подключения модемов к компьютеру многопортовую стойку и имеет функции управления модемами. Модемная стойка рассчитана на много модемов, например 32, и призвана существенно облегчить работу персонала, обслуживающего многоканальный коммуникационный сервер.

Менеджер модемов позволяет:

Компактно разместить модемы. В противном случае весь стол был бы завален модемами с перепутанными кабелями.

Повысить удобство работы с модемами, например, автоматизировать профилактические тесты модемов, отображать текущее состояние модемов, неисправности и т.д. В менеджере есть система принудительной вентиляции.

Повысить уровень защиты от несанкционированного доступа к компьютеру. В числе возможностей такого рода - метод обратного звонка. Эта функция может быть реализована и в одиночном модеме, но здесь база данных пользователей хранится в стойке, а не в модеме, что удешевляет модемы и допускает большие базы данных.

Вести журнал работы. Обеспечивается, если подключить к стойке компьютер. Тогда возможно получать отчеты по абонентам, линиям, модемам за любой период. В том числе выставлять счета абонентам за предоставленные услуги.

Все эти возможности обусловили повсеместное применение стоечных модемов в модемных пулах провайдеров Интернет

2.4 Сравнение модемов использующих различные типы передающей среды

2.4.1 Модемы для 2-х/4-х проводных медных линий

Обычный телефон использует 2-проводную коммутируемую линию. Таким образом, только два провода соединяют модем с АТС. Одни и те же два провода используются для питания постоянным током, передачи звонка, набора номера, мониторинга состояния рычага (трубка положена / трубка поднята) и передачи сигнала в обоих направлениях. Это тот тип телефонных линий, который доступен большинству людей у них дома или на работе. Поскольку одни и те же два провода используются для приема и передачи сигналов, эхо передаваемого сигнала также будет получено передающим модемом, и перед приемником модема будет стоять задача удалить это эхо перед демодуляцией.

Интересно отметить, что между АТС передача идет по 4-м проводам. Телефонное обслуживание по выделенному каналу также можно получать от телефонной компании в 4-проводном виде. Обычно также использование выделенной линии не предусматривает питание постоянным током, передачу звонка или функцию набора номера. Четырехпроводные модемы работают по двум выделенным линиям. Одна используется только для приема, другая - только для передачи (в дуплексном режиме). Делается это для ослабления влияния эха, которое мешает приему сигнала.

Раньше такие модемы ценились. Четырехпроводный модем может работать и по двухпроводной линии, а четырехпроводные протоколы допускают и двухпроводную реализацию. Однако эти протоколы являются специальными.

Сейчас во всех новых скоростных протоколах (V.32ххх, V.34, V.90) проблема эха существенно ослаблена, и они являются только двухпроводными. Однако, если нужно высокое качество, то надо использовать выделенную линию.

2.4.1.1 Обычный модем

И так, как уже говорилось в п. 2.1 обычные модемы применяются конечным пользователем дома или в офисе.

Данные модемы имеют либо внутреннее, либо внешнее исполнение, используют только аналоговые телефонные каналы, поэтому максимальная скорость передачи не превышает 33600 бит/с (V.34+), а приема 56Кбит/с (V.90). Чаще всего асинхронные, иногда синхронно-асинхронные. Совместимы с системой Hayes команд. Обычно предназначены для работы с 2-х проводной коммутируемой или выделенной линией, реже являются 4-проводными. Поддерживаемые основные протоколы передачи данных описаны в п.2.2.1-2.2.2. Поддерживают аппаратно коррекцию ошибок и сжатие данных.

Вот некоторые возможности применения обычных модемов:

Дозвонщик. Обеспечивается программами для набора номера. В результате даже простейший телефонный аппарат приобретает возможности интеллектуального. Именно, можно легко набирать номер, причем многократно, если он окажется занятым (автодозвон). Программируется интервал между попытками (что редкость для аппаратов) и число попыток.

Обмен файлами. Позволяет сэкономить уйму времени, по сравнению с передачей дискеты.

Управление удаленным компьютером. Позволяет фактически работать за удаленным компьютером, соединенным с пользовательским по схеме точка - точка. Ваш экран и клавиатура действуют в точности, как экран и клавиатура удаленного компьютера, но с некоторой задержкой. Удаленный пользователь также может работать за удаленным компьютером. Таким образом, можно работать "дуэтом", например, двоим редактировать статью.

Эмуляция терминала. Позволяет подключиться терминалом к хосту и работать, используя ресурсы хоста (мощного компьютера).

Доступ к глобальным информационным сетям. Такие сети предоставляют своим подписчиками широкий сервис по обмену и получению информации (FidoNet, Internet).

Удаленное использование локальной сети. Удаленный пользователь может использовать ресурсы локальной сети, как обычный локальный пользователь, но с некоторым замедлением, связанным с более низкими скоростями телефонных каналов.

В последнее время повсеместо к возможностям обычных модемов добавились передача/прием факсов и прием голосовых сообщений.

Факс-Модем

Прежде чем перейти к описанию факс-модемов для компьютеров, необходимо пояснить, что такое факс или факсимильный аппарат в частности, факсимильный аппарат (далее просто факс или телефакс) служит для передачи или приема графических и текстовых черно-белых изображений по телефонным линиям. Выглядит как большой телефонный аппарат, и им можно пользоваться как обычным телефоном. Но, в отличие от обычного телефона, в него устанавливается рулон термобумаги (для распечатки получаемого изображения), есть также автоответчик. Если вы хотите пользоваться факсом одновременно и как телефоном, и как автоответчиком, и для приема/отправки факсовых изображений, то вам надо установить автоматическое срабатывание автоответчика и факса на пятый-шестой звонок телефона. Если вы успеете поднять трубку раньше, то будете разговаривать как по обычному телефону (впрочем, ничто не мешает вам при этом в любой момент включить факс на прием или отправку изображений, нажав соответствующую кнопку). Стандартный пример такого рода факса - факс РАNАSONIС КХ-F110В (около $ 400).

Факсимильные аппараты в основном используются организациями для отправки и приема счетов, документов и др.

Те же самые функции позволит выполнить и факс-модем совместно с компьютером (обычный телефон при этом включается параллельно). Но, на первый взгляд, такой вариант факсового устройства менее удобен. Во-первых, для автоматического приема компьютер должен быть всегда включен, что не всегда приемлемо Во-вторых, если вы даже находитесь у телефона, а компьютер не включен, вам придется его включать и запускать соответствующую программу. В-третьих, для отправки изображения его необходимо сперва перевести в компьютер, а для этого нужен сканер. Правда, вы можете просто перепечатать текст и отправить его, но при этом подписи или печать (организации) передать невозможно.

С доугой стороны:

Экономится довольно дорогая термобумага для факса и бумага вообще (большинство факсов достаточно лишь прочитать, не распечатывая).

Файл-сообщение несколько лучше читается, чем факс. Это объясняется исключением фазы сканирования, которая понижает разрешение документа и тем, что в офисах регламентные работы на факс аппаратах никто не проводит.

Использование же планшетного сканера (а не сканера факса) позволяет пересылать такие документы, которы в обычный факс либо не поместятся, либо будут повреждены им.

Посылка факса с помощью модема производится быстрее, т.к. не надо предварительно печатать сообщение. Попутно экономится бумага для лазерных и струйных принтеров, которая отнюдь не обычная, а специальная.

Есть возможность программировать посылку нескольких факсов в заданное время, например ночью.

В факс-модем в последнее время популярно добавлять голосовые возможности (см. ниже), которые позволяют использовать модем как автоответчик, что ещё более повышает ценность подобного устройства. Современное программное обеспечение для голосовых факс-модемов (например BitWare) обеспечивает реализацию всех его возможностей, что исключает необходимость установки в офисе нескольких устройств, загромаждающих рабочее место и захламляющих его отходами своей деятельности. Кроме того факс-модемы несравнимо дешевле (30-50$) собтвенно телефакса.

Скажем пару слов о стандартах факсимильных аппаратов. Эти стандарты интересны для нас потому что их должны поддерживать и факс модемы для обмена с этими аппаратами.

Развитие факс аппаратов отражено в принятых международных стандартах. В настоящее время известно 4 стандарта на факс аппараты, или, как принято называть, 4 группы.

Группы 1 и 2 относятся к вышедшим из употребления медлительным и несовершенным аппаратами. Современные аппараты относятся к группе 3, что записывается еще как Group III или G3 Fах. Эти аппараты передают черно-белые изображения со скоростями 2.4, 4.8, 7.2, 9.6, 14.4, а сейчас уже и 19.2 Кбит/с по аналоговым каналам (телефонной сети). Стандарт на группу 3 постоянно совершенствуется, идя в ногу со временем.

Аппараты группы 4 предназначены для передачи по цифровым каналам. В их числе ISDN, сеть с коммутацией пакетов Х.25 и т.д. Предусмотрена передача цветных изображений (в группе 3 только черно-белые). Группа 4 определена стандартом Т.6 IТU-Т (в 1987 г.). Принципиально то, что, во-первых, он несовместим с группой 3, т.е. не позволяет работать на обычных (аналоговых) коммутируемых телефонных линиях, а во-вторых, в настоящее время нет экономических стимулов перехода на новый стандарт. Так в свое время переход на группу 3 стимулировался экономией графика за счет высокой скорости. Широкое распространение группа 4 получит только вместе с цифровой телефонией.

Предусматривает аппараты с различными возможностями в рамках единого стандарта. Сканирование изображения осуществляется цифровым методом (в предыдущих стандартах - аналоговым). Поэтому факс сообщение является растровым (точечным), причем пиксел является черно-белым.

Предусмотрено три уровня разрешения. При передаче изображения применяется сжатие данных, что позволяет уменьшить размер файла на 80-90%. Скорость передачи составляет около 30 сек. на 1 страницу.

Заметим, что передача факсов идет, как правило, без коррекции ошибок: ошибочные строки точек (а не букв) пропускаются или выводятся "как есть". Считается, что небольшие ошибки в рисунке и тексте некритичны.

Работу факс аппаратов группы 3 регламентируют IТU-Т стандарты Т.4 и Т.30. Т.4 определяет возможности группы 3 (размер листа, разрешение и т.д.), а Т.30 - распознавание возможностей аппаратов, согласование параметров, формирование страниц изображений, алгоритмы сжатия.

Особенностью факсов является полудуплексность передачи. Поэтому все протоколы для передачи факсов работают в полудуплексном режиме и на коммутируемой линии.

Таблица 1 - Протоколы передачи факсов группы 3

Протокол Скорость Меньшие скорости

V.27tеr 4.8 2.4

V.29 9.6 7.2, 4.8

V.17 14.4 12, 9.6, 7.2

V.17terbo АТ&Т 19.2 V.17

Именно эти стандарты вы видите на упаковочной коробке факс модемов, хотя иногда предпочитают указывать непосредственно скорость.

Фирменный стандарт V.17terbo появился совсем недавно и в точности повторяет историю с V.32terbo. В частности и авторитетный разработчик тот же (АТ&Т Раrаdуne) и полная совместимость снизу с предшествующим стандартом V.17. В настоящее время это стандарт де-факто аппаратно поддержан новыми модемами, которые используют микросхемы АТ&Т. Дело за софтом: пока с ним умеет работать еще очень мало программ. На момент написания нам известна была только одна - FАХ WORKS for ОS/2. Факс модемы автоматически поддерживают стандарты Т.4 и Т. 30, так что не обращайте внимания на их наличие на упаковке.

Напомним, что обычно передача факсов идет без коррекции ошибок, а ошибочные строки точек пропускаются. Точнее в стандарт Т.30 опционально входит коррекция ошибок ЕСМ (Еrrоr Соrrесtion Моdе), но т.к. это требует большой памяти для запоминания переданных блоков, то реализуется в очень дорогих модемах. В факс модемах класса 1 это реализуется софтом (например Delirina FАХ Рrо, Miсrоsоft FАХ)).

Естественен вопрос, а почему данные передаются со скоростью 33.6, а факсы - всего 14.4 или 19.2? Действительно, уже давно прошла информация о разработке стандарта с условным названием V.34FАХ, который позволит достичь скорости 28.8, но до сих пор время его выхода и появление соответствующих модемов - в тумане.

Аналогично Hayes-командам, существуют наборы команд по управлению факс модемами группы 3, только этих наборов целых три. Так же, как и Hayes набор, они не являются международными стандартами, однако связаны с достаточно авторитетной американской организацией ЕIА. Соответственно, если модем поддерживает набор команд класса х (х=1,2,2.0), то говорят, что это факс модем класса х и иногда пишут, например, Сlass 1.

Соотношение между классами команд следующее. Сначала был утвержден класс 1 (документ ЕIА/ТIА-578). Это команды "нижнего уровня". Поэтому сколь-нибудь необходимые для управления их "макрокоманды" (согласование параметров, контроль временных задержек и интервалов и т.д.) должен выдавать софт.

В то время СРU компьютеров были слабенькими и была тенденция разгружать их посредством сопроцессоров. Поэтому решили для поднятия быстродействия некоторые макрокоманды реализовать аппаратно в модеме.

Пока ЕIА/ТIА обсуждала и согласовывала новый набор, к моменту его принятия крупнейший производитель модемных чипов фирма Rockwell выпустила свыше миллиона факс модемных чипов со своим набором команд. Чаще именно этот набор, который стал стандартом де-факто, называют классом 2. Если имеется в виду набор ЕIА, то пишут явно ЕIА Сlass 2 Fах Cоmmand set.

Сейчас ЕIА/TIА приняла новый стандарт 2.0 (ЕIА/TIА-2388), устраивающий обе стороны, и сейчас он есть в новых модемах.

Проблема заключается в том, что еще используется немало старого софта, который понимает только класс 2.

Аппаратная реализация класса 2 всегда работает быстрее и надежнее. Однако добавление функций и обновление стандарта проблематично.

В настоящее время быстродействие СРU резко поднялось и вновь стало привлекательно использовать класс 1. Дело в том, что в софт легко включить дополнительные возможности. Новые элементы стандарта Т.30 (обновляется каждые 4 года) легче учесть программно, чем покупать новый модем.

В частности коррекция ошибок ЕСМ, включенная как опция в Т.30, реализуется развитыми программами, работающими с классом 1 (Delirina FАХ Рrо, Miсrоsоft FАХ), редко - в факс аппаратах и пока ни в одном факс модеме класса 2. Дело в том, что для аппаратной реализации ЕСМ требуется большая память, что удорожает аппарат или модем.

В продаже есть факс модемы и класса 1, и класса 2. В первом приближении пользователь вообще может не интересоваться классом команд своего модема, т.к., во-первых, модем поставляется с соответствующим софтом, а во-вторых, практически любой софт поддерживает оба класса команд.

Производители часто добавляют к командам класса 1 (реже класса 2) свои факс команды (как в случае хайес команд) и называют общий набор расширенным набором АТ факс команд (Ехtеnded FАХ АТ Соmmands).

Заметим, что, в отличие от хайес команд, факс команды предназначены в основном для выдачи софтом, а не пользователем (кроме команд опроса возможностей модема и изготовителя). Команды всех классов начинаются с префикса АТ+.

Голосовой модем

Этот тип модема позволяет:

Принимать из телефонной сети голосовые сообщения, записывая их в файл. Воспроизводить в телефонную сеть ранее сформированные голосовые (в общем случае звуковые) файлы.

Файл, сформированный голосовым модемом, можно затем проиграть несколькими способами, например:

на динамик компьютера;

более качественно звуковой платой;

на трубку телефонного аппарата

Никаких специальных подсоединении, как в предыдущем случае, делать не надо.

Наговорить файлы можно и в динамик телефонной трубки, если подсоединить ее подходящим образом к модему.

Голосовой модем обычно выполняется как расширение факс модема. В настоящее время он так же обычен, как в свое время факс модемы.

Термин голосовой точнее, чем звуковой, т.к. телефонная сеть передает лишь голосовую часть звукового диапазона, отрезая высокие частоты.

В отличие от хайес или факсовых команд для звуковых модемов пока не существует промышленного стандарта де-факто. Существуют как бы сами по себе стандарт V.70 (ITU-T) и IS101 (TIA) с Class 8 командами. К тому же изготовители добиваясь эффективности, вводят свои команды и соответственно выпускают специализированный софт к таким модемам.

Оцифрованный звук при записи в файл обязательно сжимают. Дело в том что для приемлемого качества без сжатия получается поток данных в 64 Кбит/с Это слишком много для СОМ порта. Поэтому применяют алгоритмы сжатия снижающие "дебит" потока до меньших скоростей. В настоящее время используются так называемые алгоритмы адаптивной дельта кодоимпульсной модуляции ADPCM и скорости на выходе, равные скоростям СОМ порта в 28.8 и 19 2 Кбит/с (т.е. в 2-3 раза). Еще больше сжимает поток алгоритм CELP, а именно до 9.6. При этом истинного сжатия нет, т.е. сжатие сопровождается неизбежной потерей качества, и чем больше сжатие, тем больше ухудшение. В настоящее время поиски продолжаются. Так, фирма ZyXEL уже дважды меняла алгоритм сжатия

Заметим, что алгоритм ADPCM давно известен и применяется в магистральных линиях между АТС. Отсюда следует интересный вывод, что качество передачи звука через местную АТС всегда выше, чем через цепочку АТС, Если в телефонии алгоритм ADPCM поневоле стандартен, то производители модемов используют свои реализации и формат звукового файла получается свой. Этот хаос несколько сглаживается наличием в прилагаемом софте конверторов в распространенные форматы звуковых файлов: Windows WAV-файлы или AVI-файлы популярной звуковой платы Sound Blaster.

Некоторый софт позволяет добиться еще большего сжатия путем учета характера звука, например, в речи, записываемой на автоответчик, можно опускать паузы. Однако для общего случая найти улучшенные решения нелегко.

Хорошие голосовые модемы должны отказаться от СОМ портов и использовать существенно более скоростной интерфейс с компьютером.

SVD модемы

Обычно модемы не предполагают передачу одновременно данных и голосовых сообщений, исключение составляют только цифровые сети. Однако не так давно была предпринята попытка разработки подобного устройства - SVD модемы - для аналоговых коммутируемых телефонных сетей.

SVD модемы (Simultaneous Voice and Data - одновременно голос и данные) позволяют одновременно (а не чередуя) с передачей данных вести разговор с помощью телефонной трубки, подключенной к модему, причем в дуплексном режиме (см.). При поднятии трубки одним пользователем у другого раздается звуковой сигнал.

Это сравнительно новый вид модемов, но считается, что скоро это будет стандартной возможностью. Задержка была за единым стандартом компрессии звука. Совсем недавно он был принят под названием V.70. Модемы выполнены как расширение обычных.

У SVD модемов компании Multi-Tech применяется временное мультиплексирование, причем для передачи голоса достаточно скорости 9.6, а остальные ресурсы используют блоки данных. Можно даже применять для одновременной передачи видеоизображения с рассказом. Кроме того фирмы Hayes Microcomputer и ее дочерняя компания Practical Periferals выпустили модемы, где одновременно с передачей голоса можно посылать еще и факсы, а разговор вести не снимая трубки (через спикерфон). Еще применяется (альтернативная к Multi-Tech) технология Radish Voice View фирмы Radish Communications.

В настоящее время SVD модемы не получили широкого распространения. Кроме того обычные модемы позволяют при переходе в режим команд использовать телефон для голосового общения не разрывая связь (но и не передавая данных). Возврат в режим передачи данных восстанавливает модемную связь.

Самые известные производители обычных модемов: ZyXEL, U.S. Robotics, Inpro.

2.4.1.2 LD-модемы

SR-модем АSМ-24 фирмы RAD

Модемы "последней мили" или LD модемы - Limited Distance Modems - это устройства, используемые для связи между компьютерами, терминалами, контроллерами и другой аппаратурой передачи данных на сравнительно коротких расстояниях, например, внутри зданий, в пределах территории кампуса или в границах города. Эти устройства проектируются с целью преодоления ограничений в дальности действия интерфейсов канала передачи данных.

Подобные модемы используются тогда, когда есть возможность соединить два терминальных устройства прямым кабелем. В этом случае нет необходимости "втискиваться" в стандартную ширину телефонного канала, а можно использовать всю доступную ширину линии. В результате доступны значительно более высокие скорости, чем на телефонных линиях.

Известные реализации представляют отдельный вид проводных модемов, т.к. используют совсем другие протоколы передачи, чем на телефонных линиях.

Чем больше расстояние, тем меньше скорость. Например для расстояний до 15 км. обеспечивается скорость примерно в 80 Кбит/с, а для хорошего кабеля типа витой пары и меньших расстояний скорость может доходить до 2 Мбит/с.

Типичные случаи применения:

соединение прямым кабелем между разными этажами внутри здания;

арендованная физическая линия, которая кроссируется (соединяется) на АТС и не проходит через аппаратуру уплотнения.

LD-модемы делятся на:

SR модемамы - Short Range Modems, буквально модем для малых расстояний;

ER модемамы - Extended Range Modems, для бо’льших расстояний;

MR модемамы - Medium Range Modems, для средних расстояний;

Интересно, что в ISDN адаптер входит SR модем.

LD-модемы могут иметь настольное (п.2.3.1), миниатьрное и микроминиатюрное (иначе портативное п.2.3.4) исполнение. Бывают синхронными и асинхронными, 2-проводными и 4-проводные. Скорости передачи от 1.2 Кбит/с до 768Кбит/с; для поддерживающих xDSL стандарт Nx64Кбит/с (до 2.048Мбит/с - Е1).

SR модемамы - от 1.75 до 10 км;

ER модемамы - от 8 до 9 км;

MR модемамы - до 14км.

Производитель: RAD, TAINET.

2.4.1.3 xDSL-модемы

В последние годы рост объемов передачи информации привел к тому, что наблюдается дефицит пропускной способности каналов доступа к существующим сетям. Если на корпоративных уровнях эта проблема частично решается (арендой высокоскоростных каналов передачи), то в квартирном секторе, и в секторе малого бизнеса эти проблемы существуют.

На сегодняшний день основным способом взаимодействия оконечных пользователей с частными сетями и сетями общего пользования является доступ с использованием телефонной линии и модемов, устройств, обеспечивающих передачу цифровой информации по абонентским аналоговым телефонным линиям. Скорость такой связи невелика, максимальная скорость может достигать 56 Кбит/с. Этого пока хватает для доступа в Интернет, однако насыщение страниц графикой и видео, большие объемы электронной почты и документов в ближайшее время снова поставит вопрос о путях дальнейшего увеличения пропускной способности.

Наиболее перспективной в настоящее время является технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Это новая модемная технология, превращающая стандартные абонентские телефонные аналоговые линии в линии высокоскоростного доступа. Технология ADSL позволяет передавать информацию к абоненту со скоростью до 6 Мбит/с. В обратном направлении используется скорость до 640 Кбит/с. Это связанно с тем, что все современный спектр сетевых услуг предполагает весьма незначительную скорость передачи от абонента. Например, для получения видеофоильмов в формате MPEG-1 необходима полоса пропускания 1,5 Мбит/с. Для служебной информации передаваемой от абонента, вполне достаточно 64-128 Кбит/с.

Услуга ADSL организуется с помощью модема ADSL, и стойки модемов ADSL, называемой DSL Access Module. Практически все DSLAM оснащаются портом Ethernet 10Base-T. Это позволяет использовать на узлах доступа обычные концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

Ряд производителей начали снабжать DSLAM интерфейсами АТМ, что позволяет напрямую подключать их к ATM-коммутаторам территориально-распределенных сетей. Также ряд производителей создают пользовательские модемы, которые представляют собой ADSL модем, но для программного обеспечения являются адаптерами ATM.

На участке между ADSL модемом и DSLAM функционируют три потока: высокоскоростной поток к абоненту, двунаправленный служебный и речевой канал в стандартном диапазоне частот канала ТЧ (0,3-3,4 Кгц). Частотные разделители (POTS Splitter) выделяют телефонный поток, и направляют его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может быть как интегрирован в модем ADSL, так и быть самостоятельным устройством.

Согласно теореме Шеннона, невозможно с помощью модемов достичь скоростей выше 33,6 Кбит/с. В ADSL технологии цифровая информация передается вне диапазона частот стандартного канала ТЧ. Это приведет к тому, что фильтры, установленные на телефонной станции отсекут частоту выше 4 кГц, поэтому необходимо на каждой телефонной станции установить оборудование доступа к территориально-распределенным сетям (коммутатор или маршрутизатор).

Передача к абоненту осуществляется на скоростях от 1,5 до 6,1 Мбит/с, скорость служебного канала составляет от 15 до 640 Кбит/с. Каждый канал может быть разделен на несколько логических низкоскоростных каналов.

Скорости, предоставляемые модемами ADSL кратны скоростям цифровых каналов T1, E1. В минимальной конфигурации передача ведется на скорости 1,5 или 2,0 Мбит/с. В принципе, сегодня существуют устройства, передающие данные со скоростью до 8 Мбит/с, однако в стандартах такая скорость не определена.

Таблица 2 - Скорость модемов ADSL в зависимости от числа каналов

Базовая скорость Количество каналов Скорость

1,536 Мбит/с 1 1,536 Мбит/с

1,536 Мбит/с 2 3,072 Мбит/с

1,536 Мбит/с 3 4,608 Мбит/с

1,536 Мбит/с 4 6,144 Мбит/с

2,048 Мбит/с 1 2,048 Мбит/с

2,048 Мбит/с 2 4,096 Мбит/с

2,048 Мбит/с 3 6,144 Мбит/с

Максимально возможная скорость линии зависит от ряда факторов, включающих длину линии и толщину телефонного кабеля. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшении сечения провода. В таблице 3 показаны несколько вариантов зависимости скорости от параметров линии.

Таблица 3 - Зависимость скорости от параметров линии

Длина линии (км) Сечение провода (мм2) Максимальная скорость (Мбит/с)

2,7 0,4 6,1

3,7 0,5 6,1

4,6 0,4 1,5 или 2

5,5 0,5 1,5 или 2

ADSL-модем представляет собой устройство, построенное на базе цифрового сигнального процессора (ЦСП или DSP), аналогичное применяемому в обычных модемах. В общем случае, вся пропускная способность линии делится на два участка. Первый участок предназначен для передачи голоса, и находится в диапазоне 0,3-3,4 КГц. Диапазон сигнала для передачи данных лежит в пределах от 4 Кгц до 1 Мгц. Физические параметры большинства линий не позволяют передавать данные с частотой свыше 1 МГц. К сожалению не все существующие телефонные линии (особенно большой протяженности), имеют даже такие характеристики, поэтому приходится уменьшать полосу пропускания, что влечет за собой уменьшение скорости передачи.

Для создания этих потоков используются два метода: метод с частотным разделением каналов и метод эхо компенсации.

Метод с частотным разделением состоит в том, что каждому из потоков выделяется своя полоса пропускания частот. Высокоскоростной поток может разделяться на один или более низкоскоростных потоков. Передача этих потоков осуществляется методом "дискретной многотональной модуляции" (DMT). Метод эхо компенсации состоит в том, что диапазоны высокоскоростного и служебного потоков накладываются друг на друга. Разделение потоков осуществляется с помощью дифференциальной системы, встроенной в модем. Этот способ используется в работе современных модемов V.32 и V.34. Высокоскоростной поток может разделяться на один или более низкоскоростных потоков Передача этих потоков осуществляется методом "дискретной многотональной модуляции" (DMT). При передаче множества потоков происходит разделение каждого из них на блоки. Каждый блок снабжается кодом исправления ошибок (ECC).

Существует ряд смежных технологий, одни из которых предназначены для оконечных пользователей, другие для транзитной передачи высокоскоростных потоков. Принцип работы их аналогичен ADSL. Общее название таких технологий xDSL.

High Data-Rate Digital Subscriber Line (HDSL)

HDSL является технологией, обеспечивающей передачу на скорости 1,536 или 2,048 Мбит/с в обоих направлениях. Протяженность линии может достигать 3,7 км. Ориентирована в качестве более дешевой альтернативы выделенным каналам E1, T1. Требует четырехпроводной абонентской линии. Single-Line Digital Subscriber Line (SDSL)

Аналогичен HDSL, отличается тем, что для организации линии достаточно двухпроводной абонентской линии. Протяженность линии может достигать 3 км.

Very High Data-Rate Digital Subscriber Line (VDSL)

Аналогична HDSL, скорость до 56 Мбит/с. Расстояние до 1,5 км. Технология весьма дорогая, и не находит широкого применения.

Rate Adaptive Digital Subscriber Line (RADSL)

Технология ADSL обладает одним существенным недостатком. Она не позволяет изменять скорость в зависимости от качества линии. В таких модемах выбор скорости, кратной 1,5 или 2 Мбит/с, производится с помощью программного обеспечения. Оборудование, построенное на базе технологии RADSL позволяет автоматически снижать скорость в зависимости от качества линии.

Universal ADSL (UADSL)

Технология ADSL обладает рядом мелких недостатков, препятствующих широкому внедрению технологии на сетях абонентского доступа. Это сложность установки устройств ADSL; они требуют серьезной настройки на конкретную абонентскую линию (как правило, с участием технического сотрудника компании - оператора сети), имеют относительно большую стоимость.

Не так давно появились сообщения о создании новой версии технологии ADSL, которая призвана устранить указанные недостатки. Ее называют Universal ADSL (UADSL), или DSL Lite. Правда, при использовании этой технологии данные передаются на более низких скоростях, чем в ADSL (при длине абонентской линии до 3,5 км скорость составляет 1,5 Мбит/с в направлении к абоненту и 384 кбит/с - в обратном направлении; при длине абонентской линии до 5,5 км обеспечиваются 640 кбит/с по направлению к абоненту и 196 кбит/с - в противоположном). Однако эти устройства легче устанавливать; кроме того, в их составе имеется частотный разделитель, поэтому его не приходится устанавливать отдельно. По существу, достаточно просто подключить UADSL-модем к телефонной розетке, так же как и обычный модем.

Стоимость таких устройств не превышает стоимости обычного модема, поэтому стоит ожидать, что именно эта технология найдет широкое применение в аппаратуре доступа оконечных пользователей.

Производитель: RAD, TAINET.

2.4.1.4 ISDN-модемы. Устройства доступа к каналам Е1/Т1, Е2/Т2, Е3/Т3.

ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть интеграционных служб) - это еще один шаг вперед в развитии телекоммуникации. Модемы ISDN - передназначены для передачи данных по коммутируемым цифровым каналам. Используя цифровую технологию, можно с помощью пары проводов одновременно передавать голос, текстовую информацию, изображения и факсимильные сообщения, достигая при этом скорости передачи данных 128 Кбит/с. Для установки соединения между модемами ISDN необходима связь со службой ISDN, которая становится сейчас все более доступной. Стоимость пользования службой ISDN колеблется и зависит, в основном, от ее месторасположения.

Модемы, предназначенные для работы в сети ISDN, намного сложнее стандартных аналоговых модемов. Эта сложность заключается в том, что модемы ISDN имеют три отдельных канала передачи. Первые два канала, называемые В- каналами, предназначены для передачи данных и работают со скоростью 64 Кбит/с каждый. Третий канал, называемый D-каналом, используется для передачи информации маршрутизации и работает со скоростью 16 Кбит/с. Благодаря этой технологии все больше пользователей может участвовать в видеоконференциях.

С технической точки зрения то устройства ISDN - это не совсем модемы. Модемы так модулируют сигналы, находящиеся в цифровой форме, что они могут передаваться по аналоговым сетям к точке их назначения, где снова декодируются в цифровую форму. Сигналы ISDN свободно передаются по цифровым телефонным сетям, поэтому для них не нужны процессы модуляции и демодуляции. Большинство типов устройств ISDN, предназначенных для компьютеров, называются терминальными адаптерами и могут использоваться как последовательно подключенные устройства или сетевые интерфейсы. Использование такого интерфейса, как сетевой, исключает снижение производительности вашей системы, связанное с ограничением параметров последовательного порта. Использование этого типа терминальных адаптеров ISDN целесообразно с точки зрения производительности, даже если у вас только один компьютер и вы не используете всех возможностей сети. Для подсоединения к сети ISDN необходимы дополнительные телефонные линии и услуги телефонных компаний.

Существенны препятствием на пути внедрения ISDN технологиии на Российских просторах является необходимость использования витой пары, а не привычной нам “лапши”.

Для выделенных цифровых каналов (Е1/Т1, Е2/Т2, Е3/Т3) применяют устройства доступа к каналам цифровой связи (CSU/DSU), выполняющие две основные функции:

DSU предоставляют стандартный цифровой интерфейс для подключения оборудования, устанавливаемого в помещении клиента, например, маршрутизаторов и мультиплексоров (например, V.24, V.35, X.21, E1).

DSU могут использоваться так же с целью гарантирования выполнения телекоммуникационными компаниямиусловий, касающихся, например, плотности "единиц" и требований к формату кадра E1/T1. CSU (или LTU, как принято в Европе) играют роль оконечного устройства линии передачи, обеспечивая высококачественные передачу и прием данных между помещением клиента и местным центральным офисом телекоммуникационной компании. Обычно функции этих устройств включают согласование и выравнивание линии, диагностику (например, проверка по шлейфу из центрального офиса) или подачу "фантомного" тока линии для питания ретрансляторов.

Как и ISDN-модемы подобные устройства не осуществляют модуляцию-демодуляцию, а лишь обеспечивают доступ к цифровым некоммутируемым каналам передачи данных (п.2.2.1).

Как следует из выше изложенного в п. 2.2.1, в качестве передающей среды для каналов может выступать и оптический кабель. В частности подобное решение целесоообразно для сетей стандврта Т3/Е3.

ISDN-модемы и устройства доступа к каналам Е1/Т1 могут иметь как настольное (п.2.3.2), так и портативное (п.2.3.4) исполнение. Выпускаются и стоечные варианты (п.2.3.5).

Производитель: RAD, TAINET.

2.4.2 Модемы для оптоволоконных линий

Модемы серии FOM производства компании Rad Data Communications предназначены для передачи информации по оптоволоконным линиям связи.

Модемы этой серии могут работать как на одномодовом, с длиной волны 860нм, так и многомодовом оптоволокне с длиной волны 1300 или 1550 нм.

860нм - наиболее популярны, но имеют существенное ограничение на длину кабеля - 5 км по многомодовому кабелю. Источник излучения - светодиод.

1300нм - более универсальны - до 20 км по одномодовому волокну со светодиодом, до 50 км с применением полупроводникового лазера.

1550нм - по одномодовому с применением полупроводникового лазера до 100 км. Максимальная дистанция зависит и от диаметра применяемого кабеля.

Разнообразие моделей, работающих в диапазоне скоростей от 19.2 до 155 Мбит/сек (поддерживают стандарты Т/Е1-3 и поддерживающих различные цифровые интерфейсы, позволяет подобрать необходимый модем практически для любого пользователя.

Поддерживают синхронный и асинхронный режим передачи данных. Интерфейсы: V.24, X.21, RS-530, V.36/RS-449, G.703 E1/T1, E2/T2, E3/T3, SDH/SONET.

Как и в прочих случаях могут иметь как настольное (п.2.3.2), так и портативное (п.2.3.4) исполнение. Выпускаются и стоечные варианты (п.2.3.5).

2.4.3 Модемы для радиоканалов

2.4.3.1 Радио-модем

Радио модемы используют эфир как среду передачи вместо телефонных проводов. В этом его отличие от проводных модемов. Поэтому вместо телефонного разъема типа RJ11 радио модем имеет антенный разъем, куда вставляется антенна или антенный кабель.

Кроме того, радио модем содержат радио передатчик/приемник.

Внешне радио модем выглядит как настольный и подключается к компьютеру через стандартный интерфейс RS-232C, только имеет антенный вывод. В него подключается или входящая в комплект штыревая антенна небольшого размера (порядка 30 см.) или, если нужна большая дальность, антенный кабель, усилитель и направленная антенна.

Современные радиомодемы используют популярную шумоподобную технологию передачи, которая очень устойчива к обычным помехам и ставит практически непреодолимые препятствия для перехвата данных. Однако используемая высокая частота (порядка 900 Мгц и выше) требует прямой видимости, хотя есть возможность обойти это ограничение, построив ретрансляцию по ломаной.

Радиосети передачи данных применяются в тех случаях, когда организация проводных или оптоволоконных каналов связи невозможна физически, либо если существующие проводные каналы связи неудовлетворяют потребителей с точки зрения скорости передачи информации, или их использование является экономически нецелесообразным.

Некоторые калининградские провайдеры (например Газинтер) могут подключить ваш офис к сети Iniernet через радиоканал. При этом на здании устанавливается антенна, напоминающая обычную "тарелку" для приема спутникового телевидения, которая через специальное оборудование соединяется с локальной сетью офиса. И хотя начальные затраты на подключение через радиоканал могут быть выше, чем при подключении через линию ISDN, достигая 2500-4500 долларов, месячная плата будет ниже, составляя порядка 600 долларов.

Если ваша компания занимает несколько офисов, разбросанных по городу, для их объединения в общую сеть можно применять специальные радиомодемы, работающие в диапазоне сверхвысоких частот. Они обеспечивают устойчивую связь на расстоянии от сотен метров до десятков километров. Конечно, разнесенные на несколько километров локальные сети можно объединить и через оптоволоконный кабель, однако это весьма дорогостоящее решение.

Кстати, скорость передачи данных по радиоканалу, которая зависит от поставщика услуг Internet, может достигать значения 2 Мбит/с, что превышает аналогичный параметр выделенной линии ISDN. Такая скорость весьма желательна при подключении значительного количества пользователей, а также для таких приложений Internet, как видеоконференции и передача звука в реальном времени.

В первую очередь можно классифицировать оборудование по радиочастотным параметрам, основным из которых является диапазон радиочастот, в котором данное оборудование работает. Причем от того, в каком диапазоне работает оборудование, зависят такие показатели, как дальность связи, скорость передачи информации и требования к обеспечению "прямой видимости", зависимость качества связи от погодных условий. Наиболее распространенные диапазоны частот, предназначенные для систем передачи данных, это 136-174 Мгц, 400-512 Мгц, 820-960 МГц, 2-4 ГГц, 10-12 ГГц, 30-35 ГГц.и выше.

Зависимость параметров следующая: чем выше частота, тем выше может быть скорость передачи данных, меньше дальность, выше требования к обеспечению прямой видимости и больше чувствительность к перемене погоды. Эта зависимость иллюстрируется следующими примерами, показывающими, каких параметров связи можно добиться при использовании различных диапазонов частот.

136-174 Мгц - скорость передачи данных до 19,2 Кбит/с, дальность связи до 50-70 км, связь может осуществлять "из-за угла" и за горизонтом за счет искривления пути прохождения радиолуча у земли.

Параметры связи практически не зависят 07 погодных условий;

400-512 Мгц - скорость передачи данных до 128 Кбит/с, дальность связи до 40-50 км. Возможна радиосвязь при помощи приема сигналов, отраженных от различных зданий и сооружений, гор и т, д., хотя наличие прямой видимости желательно в диапазонах 800-960 МГц и выше возможна организация каналов передачи дан ных со скоростью свыше 2 Мбит/с, при этом обязательным является условие прямой видимости между антеннами. С ростом используемой частоты увеличивается влияние погодных условий и уменьшается дальность связи, так как условия распространения радиоволн в этом диапазоне приближаются к условиям распространения света.

Кроме того, дальность связи зависит от мощности передатчиков, чувствительности приемников и характеристик применяемых антенн и радиочастотного кабеля.

2.4.3.2 Сотовый модем

Интересно, что модемы, используемые в подвижной радиотелефонии (сотовая связь), не содержат радио приемо-передающих компонент.

Сотовые (Cellular) модемы используются для мобильной радиотелефонии, к которой относится и сотовая связь. Интересно, что эти модемы не содержат радиостанции (в отличие от радио (модемов), а лишь передают в нее свой сигнал.

Работают такие модемы в значительно более тяжелых условиях по сравнению со стационарными в силу следующих причин.

Тряска и температурные воздействия.

Резкое динамическое изменение величины сигнала, высокий уровень помех.

При пересечении границы сот (в случае сотовой связи) происходит переключение на другую радиостанцию и связанное с этим временное пропадание сигнала (hand-off). Большинство обычных модемов в этих условиях пытается или возобновить соединение или рвет его, что неправильно.

За счет отражения сигнала от зданий приходят несколько сигналов (multipath) и накладываются, сигнал искажается или вообще периодически пропадает.

Ясно, что для такой работы нужны специальные протоколы. Ведущие производители поставляют модемы такого типа.

Сотовые модемы могут работать также и как обычные модемы, т.е. выполнены как модемы с дополнительными возможностями, но часто имеют портативное исполнение.

Модемы выполнены в прочном корпусе и умещаются на ладони.

Протоколы передачи для мобильной связи являются фирменными, но среди них есть стандарт де-факто MNP10.

Главное для сотовых модемов - это значительные изменения параметров линии и сигнала в течение сеанса. Поэтому модемы используют специальные протоколы передачи, главное свойство которых - динамическая адаптация к линии. Например, при наступлении неблагоприятных условий модемы уменьшают скорость или размер блока, а при улучшении - снова увеличивают. Малый размер блока облегчает их повтор. Заметим, что V-протоколы не предусматривают изменения размера блока, а скорость заведомо умеет переключать только V.34 (V.32bis и V.32terbo это зависит от производителя). Помимо мобильной телефонии эти модемы с успехом используются на зашумленных и нестабильных линиях: спутниковых, сельских, междугородных, что особеннотакп-уально для отечественных условий. В силу специфики, скорости передачи ниже чем 14.4 и составляют 9-14 Кбит/с. Наиболее известны следующие протоколы.

ETC (Enhanced Throughput Cellular) компании AT&T Paradygne

Привлекателен тем, что является расширением стандартов V.32bis и V.42. Появился в 1993 г. Лицензия на него доступна сторонним производителям, поэтому становится стандартом де-факто. В целом более совершенный, чем более ранний MNP10 и включает селективный повтор. Увеличено с 8 (обычные модемы) до 20 число повторных запросов, которое успевает сделать ETC модем, пока удаленный модем посчитает, что связь надо разорвать в силу ухудшения условий.

МNР10 компании Microcom

Самый ранний. Стал стандартом де-факто. Доступен другим производителям. Способен подстраивать не только скорость, но и размер блоков. Селективный повтор отсутствует.

ZyCELL компании ZyXEL

В настоящее время это самый совершенный и быстрый протокол. Однако лицензия на него не выдается. Это значит, что на обоих концах должны стоять модемы ZyXEL.

2.4.4 Кабельные модемы

Для полноты обзора нужно упомянуть о подключении к Internet с помощью так называемых кабельных модемов. Они рассчитаны на обычные сети кабельного телевидения.

Через коаксиальный телевизионный кабель с помощью кабельного модема (стоимостью около 300 долларов) можно передавать данные со скоростью порядка 1 Мбит/с., что не так уж и плохо, несмотря на то, что в обратном направлении (в сторону Internet) данные уходят медленнее. За рубежом в виде эксперимента некоторые жилые дома и кварталы подключаются к Internet с помощью кабельных модемов, однако у нас этот способ подключения пока еще не получил широкого распространения.

Вместо телефонных линий кабельные модемы используют коаксиальные кабели с широкой полосой пропускания, применяемые для передачи видеоинформации. Полсотни телевизионных каналов - лишь небольшая часть той информации, что фактически может быть передана в квартиру. Если бы весь кабель был использован для передачи информации, вы смогли бы получать ее со скоростью, превышающей 750 Мбит/с, что в тысячи раз быстрее телефонного соединения. Безусловно, вы не получите полную ширину канала, однако если выбрать только четыре установленных телеканала, кабельные модемы смогут обеспечить скорости, конкурирующие с офисными внутрикорпоративными интрасетями, - до 10 Мбит/с.

Двумя самыми крупными производителями кабельных модемов являются Motorola и LANcity - дочерняя компания Bay Networks. Обе компании избрали сходный конструктивный подход, разработав внешнее устройство, подсоединяемое к вашему компьютеру через стандартную 10 Мбит/с-плату Ethernet.

CyberSURFER фирмы Motorola - самый популярный кабельный модем в США. CyberSURFER, поставляемый с переходной головкой и сетевым оборудованием, используют три самые больше телевизионные кабельные сети США. Несмотря на то, что выглядит он как большой внешний модем, на самом деле он является совсем другим устройством. Вы можете подсоединить его к вашему компьютеру при помощи стандартного кабеля 10 Base-T или к концентратору с тем, чтобы обеспечить доступ к Internet для небольшой компьютерной сети.

CyberSURFER является асинхронной системой, доставляющей информацию с очень высокой скоростью, поскольку в большинстве случаев домашний доступ в Internet используются для загрузки файлов, "серфинга" и электронной почты. Асинхронность не является проблемой: даже в этом случае CyberSURFER обещает быть гораздо быстрее, чем обычный модем. Данные подаются к телевизионному кабелю по 3 Мбит/с-каналу, который используется вместе с остальными пользователями района. И все равно пеоедача происходит быстрее, чем с обычным модемом. Безусловно, производительность зависит от множества параметров, начиная с характеристик вашего компыотера и кончая числом пользователей, имеющих доступ к соединяющему оборудованию узла кабельной телевизионной сети.

В настоящее время кабельные модемы производятся большинством коупнейших производителей сетевого оборудования и, видимо, станут самым быстрым способом выхода в сеть для тех, кто живет в районах с кабельным телевизионным обслуживанием. Однако до сих пор необходимое оборудование достаточно дорого. Однако и не требуется переход кабельной системы телефонной сети на витую пару, являющийся необходимым условием перехода на ISDN или xDSL технологию.

Содержание

Индарт-студия
2001

Хостинг от uCoz