Конструктивное исполнение
Как правило, сетевые адаптеры выполняются в виде платы, помещаемой в слоты расширения системной магистрали компьютера (PCI, ISA, PC-Card). Плата обычно имеет также один или несколько внешних разъемов для подключения кабеля сети.
Рис. 4.47 – Плата сетевого адаптера
Сетевой адаптер перед установкой в компьютер необходимо конфигурировать. Если сетевой адаптер, аппаратура компьютера и операционная система поддерживают стандарт Plug-and-Play, то конфигурирование адаптера и его драйвера осуществляется автоматически.
ЛЕКЦИЯ 9
Модемы
Модем (МОдулятор / ДЕМмодулятор) - устройство, выполняющее модуляцию информационных сигналов при передаче их от абонента сети в канал связи, и демодуляцию, сигнала, принимаемого абонентом из канала связи.
Модуляция - процесс изменения одного либо нескольких параметров сигнала в соответствии с передаваемым сообщением. При этом входной сигнал называется модулируемым (первичным), а выходной сигнал - модулированным (вторичным).
Демодуляция – процесс обратный модуляции, т.е. восстановление из модулированного сигнала передаваемого сообщения.
Функции модема относятся к двум нижним уровням модели OSI – физическому канальному.
На физическом уровне модем выполняет следующие функции:
установление и разъединение соединений при использовании коммутируемых каналов. При этом модемы абонентов согласуют режимы работы (способ модуляции, скорость передачи, режимы исправления ошибок и сжатия данных и т. д.);
преобразование сигналов бит передаваемой информации в форму, используемую для передачи данных по каналу (цифровую или аналоговую форму);
реализация интерфейса между АПД (модемом) и ООД (абонентом). Такого рода интерфейсы регламентируются соответствующими рекомендациям и стандартами (V.24, RS-232, RS-449, RS-422A, RS-423A, V.35 и др.).
На канальном уровне модем выполняет следующие функции:
формирование из передаваемой последовательности бит блоков данных определенного размера для их дальнейшего размещения в информационном поле кадров,
кодирование содержимого кадра помехоустойчивым кодом с целью повышения достоверности передачи данных,
декодирование кадра на приемной стороне для восстановления исходной последовательности данных,
устранение последствий потерь, искажений или дублирования передаваемых в канале кадров.
Классификация модемов
Существует ряд признаков, по которым можно классифицировать модемы.
По области применения выделяют следующие группы модемов:
для коммутируемых телефонных каналов,
для выделенных телефонных каналов,
для физических линий,
для цифровых систем передачи,
для сотовых систем связи,
для пакетных радиосетей,
для локальных радиосетей.
Модемы для коммутируемых телефонных каналов при установлении соединения должны взаимодействовать с АТС – различать их сигналы («занято», «свободно»), передавать сигналы набора номера в импульсном или тоновом режиме и т.д. Такие модемы работают в голосовом режиме - в полосе пропускания от 0,3 до 3,4 кГц (поскольку аппаратура АТС не пропустит другие сигналы).
Модемы для выделенных телефонных каналов отличаются от предыдущего типа модемов тем, что им не требуется взаимодействовать с аппаратурой АТС для установления соединения. Такие модемы также работают в голосовом режиме.
Модемы для физических линий не ограничены узкой полосой пропускания, определенной АТС. При этом действуют ограничения, связанные с типом физической среды, ее характеристиками и длиной.
По типу используемых для передачи сигналов модемы для физических линий могут быть разделены на две группы:
линейные драйверы (line driver), или модемы малого радиуса действия (short range modem, SRM),
модемы основной полосы, или узкополосные (baseband modem).
В модемах первой группы обычно используются цифровые методы биимпульсной передачи, позволяющие формировать сигналы без постоянной составляющей и часто занимающие более узкую полосу частот, чем исходная цифровая последовательность.
Модемы второй группы используют методы модуляции, аналогичные применяемым в модемах для коммутируемых линий, но за счет более широкой полосы пропускания, могут достигать более высоких скоростей передачи – 128 бит/с и выше.
Модемы для цифровых систем передачи обеспечивают подключение к стандартным цифровым каналам (T1/E1, ISDN) и поддерживают функции соответствующих канальных интерфейсов.
Модемы для сотовых систем связи поддерживают специальные протоколы модуляции и коррекции ошибок, позволяющие передавать данные в условиях сотовых каналов с высоким уровнем помех и постоянно изменяющимися параметрами.
Модемы для пакетных радиосетей (пакетные радиомодемы) предназначены для передачи данных по радиоканалу. При этом несколько радиомодемов используют одну и один радиоканал (одну и ту же полосу частот) в режиме множественного доступа (например, с контролем несущей). Достигаемая при этом скорость передачи обычно невысока – до 64 Кбит/с, но расстояние между станциями может составлять несколько километров.
Ключевым элементом локальных радиосетей являются адаптеры локальных радиосетей. В отличие от пакетных радиомодемов они обеспечивают передачу данных на небольшие расстояния (до 300 м) с высокой скоростью (до 16 Мбит/с), сопоставимой со скоростью передачи в проводных локальных сетях. Адаптеры локальных радиосетей работают в определенном диапазоне частот с применением сигналов сложной формы.
По методу передачи модемы делятся на синхронные и асинхронные.
При этом подразумевают передачу данных не только по каналу связи между модемами, но и по интерфейсу ООД-АПД (DTE–DCE), поскольку модем связан, с одной стороны, с компьютером, а с другой стороны – через канал – с другим модемом.
Модем может работать с компьютером (получать от него данные) в асинхронном режиме, а с удаленным модемом (передавать ему данные через канал) – в синхронном режиме или наоборот. Такой режим передачи называется синхронно-асинхронным, а модемы, поддерживающие его – синхронно-асинхронными.
По интеллектуальным возможностям выделяют модемы:
без системы управления (без поддержки интеллектуальных возможностей),
поддерживающие набор АТ-команд,
с поддержкой команд V.25bis,
с фирменной системой команд,
поддерживающие протоколы сетевого управления.
Большинство современных модемов наделено широким спектром интеллектуальных возможностей. Стандартом де-факто стало множество АТ-команд, разработанных фирмой Hayes, и позволяющее полностью управлять характеристиками модема и параметрами связи. Модемы, поддерживающие АТ-команды, носят название Hayes-совместимых модемов.
Наиболее распространенным набором команд, позволяющим управлять режимами установления соединения и автовызова, являются команды Рекомендации ITU-T V.25bis.
Специализированные модемы для промышленного применения часто имеют фирменную систему команд. Причиной тому является большое различие между данными модемами и модемами широкого применения в режимах работы и выполняемых функциях.
Промышленные модемы часто поддерживают протокол сетевого управления SMNP (Simple Manager Network Protocol), позволяющий управлять элементами сети (включая модемы) с удаленного терминала.
По конструктивному исполнению модемы делятся на внешние, внутренние, портативные, групповые.
Внешние модемы представляют собой автономные устройства, подключаемые к компьютеру или другому ООД посредством одного из стандартных интерфейсов ООД-АПД.
Внутренний модем – это плата расширения, устанавливаемая в соответствующий слот компьютера.
Портативные модемы предназначены для использования мобильными пользователями.
Групповыми модемами называют совокупность отдельных модемов, объединенных в общий блок и имеющих общие блок питания, устройства управления и отображения. Отдельный модем группового модема представляет собой плату с разъемом, устанавливаемую в блок, и рассчитан на один или небольшое число каналов.
Модемы также можно классифицировать в соответствии с реализованными в них протоколами.
Все модемные протоколы можно разделить на две большие группы: международные и фирменные. Протоколы международного уровня разрабатываются под эгидой ITU-T и принимаются им в качестве рекомендаций. Данные протоколы относятся к серии V. Фирменные протоколы, разрабатываются отдельными компаниями, но часто становятся стандартными протоколами де-факто (реализуются другими производителями модемов) и принимаются частично либо полностью в качестве рекомендаций ITU-T.
С функциональной точки зрения модемные протоколы могут быть разделены на следующие группы:
протоколы, определяющие взаимодействие модема с каналом связи (V.2, V.25),
протоколы, регламентирующие взаимодействия модема и ООД (V.10, V.11, V.14, V.25, V.25bis, V.28),
протоколы модуляции, определяющие основные характеристики модемов для коммутируемых и выделенных телефонных каналов (V.17, V.22, V.32, V.32bis, V.32ter, V.34, V.90, HST, PEP, ZyX и др.);
протоколы коррекции ошибок (V.41, V.42, MNP1–MNP4, MNP6, MNP10);
протоколы сжатия данных (MNP5, MNP7, V.42bis);
протоколы, диагностики модемов, испытания и измерения параметров каналов связи (V.51-V.54, V.56);
протоколы согласования параметров связи на этапе ее установления (V.8).
Приставки "bis" и "ter" в названиях протоколов обозначают, соответственно, вторую и третью модификацию существующих протоколов или протокол, связанный с исходным протоколом. При этом исходный протокол, как правило, остается поддерживаемым.
По наличию дополнительных функций различают:
Голосовые, или voice-модемы (выполняют оцифровку голоса и обратную операцию восстановления),
Факс-модемы (поддерживают прием и передачу факсимильных сообщений).
Устройство модемов
Один из вариантов исполнения модема можно представить в виде, изображенном на рис. 2.1.
Рис. 4.42 – Устройство модема
Адаптер порта интерфейса ООД-АПД обеспечивает взаимодействие модема с ООД. Адаптер порта канального интерфейса обеспечивает согласование электрических параметров модема с используемым каналом связи.
Универсальный процессор (PU) выполняет функции управления взаимодействием с ООД и схемами индикации состояния модема, а также может реализовывать операции компрессии / декомпрессии передаваемых данных.
Сигнальный процессор решает задачи по реализации основных функций протоколов модуляции (кодирование сверточным кодом, относительное кодирование, скремблирование и т. д.), за исключением собственно операций модуляции / демодуляции, которые выполняются специализированным модемным процессором.
В постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ, ROM) храниться микропрограмма управления модемом. Схема перезаписываемой постоянной памяти (ППЗУ, ERPROM) позволяет сохранять установки модема в так называемых профилях модема на время его выключения. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM) используется для временного хранения данных и выполнения промежуточных вычислений универсальным и цифровым сигнальным процессорами.