можно волновать с обеих сторон и даже одновременно — то есть связь может быть дуплексной.)

Как вы уже догадались, вся соль именно в том, как преобразовать двоичные мигания в аналоговые волны. Процесс этот называется модуляцией, а обратное преобразование — демо* дуляцией, откуда и произошло название самого устройства:

МОдулятор + ДЕМодулятор = МОДЕМ.

Модуляция и демодуляция

Итак, как же осуществляется модуляция? Вы, наверно, помните из школьного курса физики, что у аналогового сигнала — волны

— есть несколько параметров, основные из которых — частота, амплитуда и фаза. Бегущие по телефонной линии волны могут отличаться друг от друга по любому из этих параметров или даже сразу по нескольким, — то есть они явно разнообразнее, чем двоичные мигания. А в переводе на компьютерный язык «разно образнее» означает, что они несут в себе информации больше, чем один бит.

Этим и пользуются модемы. Правда, первые модели, работавшие на скорости 300 бит/с (о скоростях речь у нас пойдет ниже), были еще очень примитивными. Они использовали только одну характеристику волны — ее частоту. Скажем, получив от компьютера бит «I», модем посылал в телефонный канал сигнал одной частоты, а для бита «О» — сигнал другой частоты (выше или ниже). Модем на том конце линии различал эти частоты и соответственно мигал или не мигал своему компьютеру.

Современные же модемы устроены хитрее — они мани пулируют сразу несколькими параметрами аналогового сигнала. Например, это может выглядеть так: сначала модем, принимая от компьютера двоичную информацию, накапливает (запоминает) три подряд идущих бита. Затем он посылает в линию сигнал, амплитуда которого определяется первым из этих битов, частота — вторым и фаза — третьим. Принимающий же модем, получив эту волну, измеряет все три ее характеристики и таким образом расшифровывает посланные три бита.

Несущая

Не правда ли, знакомые термины — модуляция, демодуляция? Что то связанное с радио и с уроками физики в школе...

Действительно, простейшая разновидность модуляции — амплитудная модуляция — довольно подробно рассматривается в школьном курсе физики. Быть может, вы помните с тех времен еще один термин — несущая частота (англ. carrier). Сигнал несущей

скную способность, которая измеряется в битах в секунду,

сокращенно бит/с (англ. bits per second, bps). Например, если мо дем работает на скорости 2400 бод и каждая посылаемая им волна несет информацию о четырех битах, то пропускная способность этого модема равна 9600 бит/с.

Собственно говоря, для пользователя модема важна именно скорость передачи данных, измеряемая в битах в секунду, так что на количество бод можно не обращать внимания. К сожалению, многие смешивают эти две единицы, говоря, например, о модеме «на 14 400 бод». На практике в бодах измеряется также скорость работы порта, т. е. скорость передачи данных между ком пьютером и модемом (где связь еще цифровая и потому нет ника кой модуляции). Эта величина устанавливается обычно в комму никационной программе (стр. 160). Не следует путать параметр «baud rate» в настройке программы и «bps rate», о котором вы читаете в инструкции к модему.

ск

Еще одна единица для измерения скорости передачи данных, применяемая на практике, — CPS (characters per second, символов — т. е. байт — в секунду). Этой единицей обычно из меряют скорость передачи полезной информации, которая может сильно изменяться в зависимости от качества линии и протокола связи даже при одном и том же значении скорости в бит/с (так как часть времени связи всегда тратится на подтверждение при ема, исправление ошибок и прочие служебные надобности).

От чего же зависит пропускная способность модема? Понятно, что сам компьютер может пересылать двоичные данные очень даже быстро (попробуйте скопировать большой файл с одного раздела винчестера на другой — не правда ли, впечатляет?). Собственно модуляция, то есть превращение цифрового сигнала в аналоговый, тоже не бог весть какая сложная процедура. Почему же тогда пересылка даже небольшого файла через модем может стать занятием на целый вечер?

Конечно же, причина в самом древнем элементе всей системы — телефонной линии: она, что называется, «не резиновая». Аналоговая природа телефонной связи накладывает жесткие ограничения на передачу двоичной информации. Вот почему мы до сих пор не можем пересылать файлы через модем даже со скоростью чтения с дискеты.

Как показывает история развития модемов, гораздо перспек тивнее повышать их «ловкость», чем скорость передачи. Увеличение скорости очень быстро наталкивается на непреодоли

мые препятствия, лежащие в самой природе телефонного канала. Если раскачивать веревку — телефонную линию — слишком быстро, то волны будут затухать, не доходя до другого конца (можете провести такой эксперимент с обычной веревкой). Поэтому увеличение пропускной способности современных модемов достигается исключительно за счет роста их интеллекта, то есть умения передавать больше информации на одной и той же скорости.

К сожалению, всему есть предел. Подсчитано, что граница пропускной способности коммутируемого телефонного канала лежит где то в районе 30—35 Кбит/с, и современные модемы уже очень близко подошли к этому пределу. Дальнейшее увеличение скорости возможно, только если отказаться от обветшавшей аналоговой телефонной технологии.

/

Стандарты скорости и модуляции

Конечно, скорость для модема важна. Но еще важнее его совмес тимость с другими модемами — «самый быстрый модем в мире», если бы такой существовал, мог бы общаться только сам с собой. Когда два модема связываются, они должны работать на одной и той же скорости и использовать один и тот же метод модуляции, иначе они просто не услышат друг друга. Из этого вытекают два важных следствия.

Во первых, все модемы пользуются стандартными скорос тями передачи данных. Вы никогда не найдете модема, скажем, на 6000 бит/с, так как ближайшие значения скорости, разрешенные стандартом, — это 4800 либо 7200 бит/с. Более того, этот же стандарт (он называется протоколом связи, и о нем речь пойдет ниже) определяет для каждой скорости и свой способ модуляции — то есть то, как и какими характеристиками анало гового сигнала кодируется двоичная информация.

А во вторых, любой модем должен поддерживать не только свою максимальную скорость (и соответствующий способ модуляции), но и все меньшие скорости — чтобы иметь возможность связываться с более, медленными модемами. Так, модем на 28,8 Кбит/с, связавшись с модемом на 14,4 Кбит/с, переходит на скорость 14,4 Кбит/с, так как это — самая высокая из тех скоростей, на которых они оба могут работать (такое подстраива ние скоростей называется по английски «rate negotiation»). В свою очередь, модем на 14,4 Кбит/с также поддерживает все стандартные скорости, меньшие 14,4 Кбит/с,

— начиная с 300 бит/с.

Более того, даже если оба связавшихся модема могут работать на скорости 28,8 Кбит/с, плохие условия связи — шум в линии, кратковременное пропадание несущей — могут заставить их перейти на какую то из меньших скоростей, предусмотренных

стандартом (например, 26,4 Кбит/с). Такая перестройка скорости во время связи называется откатом (англ. fallback). Самые совершенные из модемов умеют осуществлять и обратную операцию — повышение (fall forward) скорости связи «на ходу» при улучшении качества линии.

Сжатие информации

Теперь давайте обсудим еще одно важное понятие — сжатие ин формации. Конечно, вы знакомы с программами архиваторами и понимаете, какую выгоду может дать сжатие информации при ее перекачке по каналу связи, за пользование которым приходится платить. Понимали это и разработчики протоколов связи, и поэтому самые совершенные из этих протоколов предусматривают сжатие информации перед самой отправкой. Как же это происходит?

Вспомним нашего паралитика, моргающего одним глазом (см. выше «Биты и байты»). Как вы помните, ему было достаточно лишь пяти бит, чтобы передать любую из 32 х букв русского алфавита. Это иллюстрирует тот факт, что если в сообщении используются не все 256 символов ASCII, то при его передаче можно обойтись «урезанным байтом» — с меньшим количеством бит (конечно, передаваемые байты остаются восьмибитовыми, а группы из, скажем, 5 бит могут начинаться в одном байте и за канчиваться в следующем).

Разумеется, вряд ли в вашем сообщении будут задействованы все до одного символы таблицы ASCII. Поэтому за счет такого «укорачивания байта» можно заметно сократить объем файла, не потеряв ничего из его содержимого. Более того, длина таких укороченных байтов может быть даже переменной, причем более часто встречающиеся символы кодируются более короткими последовательностями битов. Ну и наконец, еще большей экономии можно достичь, сокращая повторяющиеся группы символов по принципу:

Конечно, этим методы сжатия данных не исчерпываются, и, например, программы архиваторы работают по гораздо более сложным алгоритмам. Но, к сожалению, при сжатии данных прямо во время передачи (как говорят, «на лету») алгоритм в ка ждый момент времени видит лишь небольшую часть всех данных

— один блок (см. ниже). Поэтому большой эффективности достичь при этом не удается; скажем, если два подряд идущих блока совершенно одинаковы, посылающий модем не может