8. Способы модуляции. Модемы для коммутируемых линий. Модемные протоколы физического уровня. Организация дуплексного обмена.

Модем – это устройство, преобразующее цифровые данные от компа в аналоговые сигналы перед их передачей по последовательной линии и , после передачи, производящее обратное преобразование.

Кроме функции согласования полосы частот, занимаемой передаваемыми сигналами, с полосой пропускания реальной линии передачи, выполняет много других функций, как правило, чисто аппаратными средствами (сжатие данных, формирование и проверка помехоустойчивости циклического кода, эхо-компенсация и др.)

Способы модуляции:

Аналоговая модуляция является таким способом физического кодирования, при котором информация кодируется изменением амплитуды, частоты или фазы синусоидального сигнала несущей частоты.

Амплитудная модуляция(Amplitude Shift Key –ASK, до 1000бит/с).

При амплитудной модуляции для логической единицы выбирается один уровень амплитуды синусоиды несущей частоты, а для логического нуля - другой.

Если будут шумы, то в конце наш сигнал смешается с шумами, потому что он будет ослабевать, и нельзя будет разобрать что есть что.

Частотная модуляция

При частотной модуляции значения 0 и 1 исходных данных передаются синусоидами с различной частотой - f₀ и f₁.

Такой подход позволяет работать с более высокими скоростями с теми же шумами, а т.е. до 1200бит/с.

Фазовая модуляция

При фазовой модуляции значениям данных 0 и 1 соответствуют сигналы одинаковой частоты, но с различной фазой, например 0 и 180 градусов или 0,90,180 и 270 градусов.

Скорость передачи- 4800бит/c.

Квадратурная модуляция

Меняется 2 параметра: амплитуда и фаза.

Бод - измеряется количество переключений в секунду. Бодовая скорость м.б. = битовой, а м.б. меньше скорости передачи битов.

QAM - квадратурно-апмлитудная модуляция

Чтобы передать много бит, в жизни преобрел популярность метод TCM(Trelliss Called Modulation).

Решетчатое кодирование или треллис кодирование.

Дуплексный режим – возможность передавать информацию в обе стороны одновременно.

Проблема заключается в возможности распознать входной сигнал на фоне отраженного от аппаратуры АТС собственного сигнала. Возможные варианты решения:

1. Четырехпроводная тел. линия.

Каждая пара проводов исп. для передачи информации в одном направлении.

2 кабеля – на прием и передачу.

2. Частотное разделение каналов( или Принцип частотного разделения) (ЧРК)

Вся полоса пропускания делится на подканалы, по любому из которых производится передача в одном направлении. Когда канал делится на неравные по ширине полосы пропускания, то обеспечивается более скоростная связь, но в одном направлении – это ассиметричная дуплексная связь. ЧРК используется в *DSL модемах.

Полоса делится на 3 канала: быстрый – для передачи данных из сети в комп., менее быстрый – из компьютера в сеть, и канал тональной частоты.

Основное преимущество: поддержка голоса никак не сказывается на параллельной передаче данных по двум быстрым каналам.

Можно в разных спектральных областях передавать. Δf делиться на 2: Δf1 и Δf2.

Потери от номинальной скорости в 2 и более раза.

3. Технология «Эхо-подавление».

DSP(Digital Signal Process), от АТС идут «эхо»(отраженный сигнал), т.к. станции старые.

Технология эхо-подавления, учитывает информацию о линии, модем на начальном этапе должен работать как исследователь, измерить характеристики линии.

Обладая информацией о собственном сигнале, модем может отфильтровать его из принимаемого сигнала. Эхо-компенсатор вычитает из принимаемого сигнала свой собственный выходной. Требует высоких вычислительных ресурсов на сигнальную обработку.

Коммутируемая линия - это линия связи, для использования которой необходимо предварительно установить соединение с адресатом. Наиболее распространенным примером коммутируемой линии является телефонная линия. Чтобы поговорить с интересующим Вас абонентом или по модему соединиться с узлом провайдера, Вам требуется предварительно набрать нужный телефонный номер. Автоматическая телефонная станция соединяет (коммутирует) Вашу линию с линией адресата, и только после этого устанавливается соединение.

Несу́щий сигнал — сигнал, один или несколько параметров которого подлежат изменению в процессе модуляции.

Моде́м (составленный из слов модулятор и демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации (то есть переносе его на несущую с модуляцией), и выполняющее функцию модуляции и демодуляции этого сигнала (чаще всего в речевом диапазоне).

Модемы для коммутируемых телефонных линий — наиболее распространённый тип модемов.

ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий.

Протоколы – набор правил и действий, которые надо осуществлять для передачи данных, а также формат данных.

Протоколы физического уровня – это протоколы модуляции и обмена.

«Протокол V.21»

Два модема всегда могут работать друг с другом( в новом всегда есть старый протокол).

FSK-Frequency Shift Key

300бод -> 300бит/с

«Протокол V.22»

Так же примитивный, т.е. есть частотное разделение.

600 бод -> 600бод/с или 1200бод/с

«Протокол V.22 bis»

Впервые применили квадратурно-амплитудную модуляцию (QAM).

600 бод -> 1200бод/с или 2400бод/с

«Протокол V.32»

В нем впервые появилась эхотехнология.

И так же появляется решетчатое кодирование (TCM), это лучше чем QAM.

Скорости: 2400бит/c, 4800бит/c, 9600бит/c.

(2400бод)

«Протокол V.32 bis»

16-TCM

32-TCM

64-TCM

128-TCM

128=2⁷ 7-1=6 бит за одно переключение.

2400бод так и осталось.

Скорость: 7200 -:- 14.4Кбит/сек

Аппаратура усиливает сигнал на краях:

«Протокол V.34»

Тут сохранены все наработки.

Модемы проверяют: 1600Гц,1646Гц….1800Гц. Выясняют на какой модуляции лучше скорость.

2400-:-3429бод

Обеспечивает скорость, порядка 28,8Кбит/сек

«Протокол V.34+»

Максимальная скорость 31200, 33600 бит/сек.

Далее был застой, и были сделаны X2 и K16flex.

«Протокол V.90»

Несколькими компаниями были сделаны разработки и совместили усилия на разработку V.90.

«Протокол V.92»

56KB/s – прием.

48KB/s – передача.

Усовершенствован алгоритм сжатия.

В новых модемах коэф. сжатия 6:1.

1) Quick Connect – во flash памяти запис. параметры линии и т.п.

2) Modem-on-Hold – это зависит от АТС(тел.линии) поддерживается или нет.

ПО может послать пакет, что мы временно разъединяемся для использования телефона, затем восстановить соединение.

До этого описывались стандартные протоколы!!!!

Есть нестандартные протоколы.

PEP (Packetized Ensemble Protocol)

Turbo PEP

Разработаны фирмой Troil Klazen.

Для линий с большими шумами.

Если есть большие шумы то канал просто бракуется.

Допустим произошел импульс(помеха), то она более помехоустойчива.