Назначение, разновидности и принципы работы модемов. Какие виды и типы модемов бывают

2. внутренние - устанавливаются внутрь компьютера в слот ISA, PCI, PCMCIA

3. встроенные - являются внутренней частью устройства, например ноутбука.

Другая классификация заключается в разделении модемов на обычные и голосовые.
Голосовые снабжены разъемами под наушники и микрофон и позволяют общаться в
режиме «интернет - телефона » посредством сети Интернет.

По принципу работы:

аппаратные - все операции преобразования сигнала, поддержка физических
протоколов обмена, производятся встроенным в модем вычислителем (например с
использованием DSP, контроллера ). Так же в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в
котором записана микропрограмма, управляющая модемом

Виндовс модемы - аппаратные модемы, лишённые ПЗУ с микропрограммой.
Микропрограмма такого модема хранится в памяти компьютера, к которому
подключён модем. Работоспособен только при наличии драйверов, которые обычно
писались исключительно под операционные системы семейства MS Windows.
полу - программные (Controller based soft-modem ) - модемы, в которых часть функций
модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.
программные (Host based soft-modem) - все операции по кодированию сигнала,
проверке на ошибки и управление протоколами реализованы программно и
производятся центральным процессором компьютера. При этом в модеме находится
аналоговая схема и преобразователи: АЦП, ЦАП, контроллер интерфейса (например USB).

По типу:

Аналоговые - наиболее распространённый тип модемов для обычных коммутируемых телефонных линий
ISDN - модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий
DSL - используются для организации выделенных (некоммутируемых ) линий используя обычную телефонную сеть. Отличием от коммутируемых модемов в кодировании сигнала. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.
Кабельные - используются для обмена данными по специализированным кабелям
- к примеру, по кабелям систем коллективного телевидения.
Радио Спутниковые PLC - используют технологию передачи данных по проводам бытовой
электрической сети, т. е. обычно по электропроводке 220 Вольт.

Более широко используются в настоящее время:
внутренний программный модем
внешний аппаратный модем
встроенные в ноутбуки модемы.

Составные устройства

1. Порты ввода - вывода - схемы, предназначенные для обмена данными между
телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером - с другой.
Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется
трансформатор.
2. Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP ). Обычно модулирует исходящие
сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с
используемым протоколом передачи данных.
В нем находится программная «начинка» модема - прошивка - BIOS.
Может также выполнять другие функции.
3. Контроллер управляет обменом с компьютером .
Контроллер является специальной микросхемой, принимающей информацию,
прошедшую через DSP. Ее назначение – сжатие информации и коррекция ошибок.
Кодек (Digital - Analog Coder-Decoder) . Переводит цифровые сигналы (готовые к
отправке данные) в аналоговые и отправляет их по телефонным линиям.
Данные, поступающие на ваш ПК через Интернет , проходит обратное преобразование
и после этого передается на обработку контроллеру и процессору DSP .
4. Микросхемы памяти:
ROM - энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления
модемом - прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего
служит специальная процедура описанная в руководстве пользователя.
Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш - память (EEPROM).
Флэш - память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки
разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.
NVRAM - энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема. Пользователь может изменять установки, например используя набор
AT - команд.
АТ - команды модема Huawei для Hiperterminal читайте
RAM - оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.

Виды модемов

Следует признать, что описанная выше классическая схема используется не во всех модемах.
В дешевых внутренних устройствах могут отсутствовать 1 или 2 микросхемы .

«Софтмодем» (softmodem) . В нем отсутствует микросхема контроллера, а его функции
переложены на центральный процессор. Это отражается лишь в небольшом падении
скорости, но не в работоспособности модема.
«Винмодемы» (winmodem) . В нем отсутствует микросхема DSP , ее функции выполняет
специальное ПО, ориентированное на работу под ОС Windows .
Преимущество описанных выше моделей – низкая цена. Они используются в домашних целях,
но уступают в производительности полноценным модемам.

По протоколу

Протокол – язык , посредством которого 2 модема устанавливают связь.
Он определяет тип и скорость передачи информации.

1. V.34. Позволяет принимать информацию на скорости до 33 600 бит в секунду (bps);
2. V.90, х2 и k56flex. Поддерживают работу со скоростью 57 600 бит/с. Протокол V.90 – универсальный. х2 и k56flex - «приватные» разработки отдельных фирм;
3. V.92. Протокол принят в 2000 году.
Какая скорость передачи информации в компьютерах, читайте

Однако для пользователей главное не протокол , а скорость приема и передачи данных .
Аналоговые модемы не могут сполна удовлетворить эту потребность в отличие от кабельных модемов . Минимальная скорость работы в интернете - 28 800бит/с . Протокол V.90 теоретически позволяет работать на скорости 57 600 бит/с , но реальность не оправдывает это.

Рекомендации для аналоговых модемов.

Для устойчивости и хорошего качества работы этих моделей нужны дополнительные
микросхемы и программное обеспечение , которые отвечают за коррекцию ошибок и
регулирование уровня сигнала.
Модем следует подключать напрямую к телефонной линии перед телефоном, иначе связь
будет обрываться.
Кабельные модемы не требуют исполнения выше изложенных советов.

Есть еще модемы с дополнительными возможностями, это:


Факс - модем, позволяет компьютеру, к которому он присоединен, передавать и принимать
факсимильные изображения на другой факс-модем или обычную факс - машину.

Голосовой модем - имеет функцию оцифровки сигнала с телефонной линии и воспроизведение произвольного звука в линию. Часть голосовых модемов имеет встроенный микрофон . Это позволяет осуществить: передачу голосовых сообщений в режиме реального времени на другой удаленный голосовой модем и прием сообщений от него и воспроизведение их через внутренний динамик; использование такого модема в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.

Как настроить модем и интернет читайте
Как настроить Wi-Fi в Windows XP читайте
Вот всё, что я хотел рассказать Вам о модемах.

Трудно себе представить персональный компьютер без возможности доступа в интернет. Интернет является средой, где аккумулируется большой обьем информации, полноценный доступ к которой доступен только при использовании модема. Модем это устройство, которое является мостом между компьютером и этой информацией. Модем - это устройство для передачи данных по обычным телефонным линиям, служащее для связи двух компьютеров. Само слово "модем" является сокращением oт "модулятор-демодулятор". Все телефонные линии, как правило, работают с аналоговые сигналом, а компьютер, - с цифровым. Поэтому основной функцией модема можно считать преобразование цифрового сигнала компьютера в аналоговый телефонной линии и наоборот.

Подключение модема

Модемы к компьютеру могут подключаться через последовательный интерфейс RS-232, параллельный интерфейс и USB интерфейс. Подключение к телефонной линии производится посредством кабеля RJ11. На практике подключение чаще осуществляется через последовательный интерфейс порт COM2 т. к. СОМ1 чаще всего бывает, занят другими устройствами, например "мышкой".

Конфигурация портов:

СОМ 1 привязан к IRQ 4 (3F8-3FF).

СОМ 2 привязан к IRQ 3 (2F8-2FF).

СОМ 3 привязан к IRQ 4 (3E8-3FF).

СОМ 4 привязан к IRQ 3 (2E8-2EF).

Подключив модем к СОМ-поргу и назначив IRQ, обязательно нужно проверить другие устройства на предмет наличия у них тех же последовательных портов и прерываний.

Настройка модема на тот или иной порт и прерывание (IRQ), обычно осуществляется с помощью джамперов, переключателей или программным путем. Общие сведения

Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции (по амплитуде, частоте, фазе) в соответствии с избранным стандартом протоколом и направляются в телефонную линию. Модем-приемник провайдера, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Таким образом, для обеспечения устойчивой связи необходимо, чтобы ваш модем поддерживал общий протокол, был подключен непосредственно к компьютеру, а линия связи по своим параметрам могла пропускать модулированные сигналы.

Физически в модемах все это реализовано достаточно просто сигнал представляет собой несущую (синусоиду опр. частоты), дискретно промоделированную по фазе и амплитуде, т. е. друг за другом идут фрагменты этой синусоиды с разными амплитудами (возможно несколько фиксированных значений) и сдвигом фазы относительно предыдущего фрагмента (рис. 1).

Стандарты модуляции

Для передачи данных с помощью модемов используется модуляция. Чтобы передающее и принимающее устройства "понимали" друг друга, они должны использовать один и тот же метод модуляции. Как правило, при различных скоростях передачи данных используются разные методы модуляции, но иногда передача данных с одной и той, же скоростью тоже может осуществляться с помощью различных методов модуляции.

При передаче данных отправляющий модем преобразует цифровые данные в аналоговый сигнал, который передается по телефонной линии. Принимающий модем выполняет обратное преобразование - из аналоговой формы в цифровую

Виды модуляции

Частотная модуляция. Когда нули передаются сигналом одной частоты, а единицы - другой, мы имеем дело с частотной модуляцией (ЧМ). Частотная модуляция реализуется наиболее просто и работает весьма надежно, однако имеет естественный предел, связанный с тем, что полоса пропускания телефонного канала очень мала. Теоретически она составляет всего 4 кГц, но из-за того, что в начале и конце полосы пропускания велики нелинейные искажения, реально доступен диапазон от 300 Гц до 3400 Гц. А это означает, что даже если весь период сигнала отдать одному биту, то скорость передачи не может превысить половины полосы пропускания. Поэтому если бы в моде мах использовалась только частотная модуляция, то они и по сей день работали бы со скоростью 1200-1500 бит в секунду. Зато на малых скоростях частотная модуляция работает весьма надежно. Этот вид модуляции был закреплен стандартом V.21 и применялся в ранних модемах, хотя не забыт и сегодня. Именно в таком режиме современные модемы начинают свою работу. Выходя на связь, модем еще "не знает", какими свойствами обладает его партнер, и двум модемам нужен какой-то переговорный процесс для согласования параметров дальнейшей работы. Поэтому в первый момент модемы обмениваются посылками нанизкой скорости, модулированными по частоте.

Амплитудная модуляция. Если нули передаются сигналами одной громкости, а единицы - другой, то это амплитудная модуляция (AM). Технически создать амплитудную модуляцию еще проще, чем частотную, но надежность передачи при этом мала, поэтому амплитудную модуляцию используют весьма ограниченно. В современных модемах ее сочетают с фазовой модуляцией для того, чтобы передать больше информации (более одного бита данных) в одном периоде сигнала.

Фазовая и фазоразностная модуляция Метод фазовой модуляции (ФМ) основан на том, что если два гармонических (синусоидальных) сигнала имеют сдвиг по фазе, то его можно обнаружить, замерить и использовать для передачи данных (рис. 2).

Рис. 2. Сдвиг по фазе двух сигналов на 90°

Хотя в телефонных сетях есть устройства, способные исказить фазу сигнала, тем не менее, этот метод модуляции позволяет более уверенно выделять полезные данные на фоне шума, чем амплитудная и частотная модуляция. Разумеется, этот вывод относится только к тому диапазон у звуковых частот, который характерен для телефонных сетей.

С помощью фазовой модуляции можно закодировать в одном периоде сигнала несколько бит информации. Например, сдвигу в 0° можно присвоить двухбитное значение 00, сдвигу в 90° - значение 01, сдвигу в 180° - значение 10, а сдвигу в 270° - значение 11.

Обратите внимание на то, что сдвиг по фазе для одного сигнала не имеет смысла - обязательно нужна пара сигналов, чтобы было, что сравнивать. В модемах замеряется сдвиг по фазе очередного сигнала относительно предыдущего. Таким образом, играет роль не то, какая у данного сигнала фаза, а какой переход произошел в фазе при приеме очередного сигнала. Если предыдущий сигнал имел фазу 0°, а последующий - фазу 90°, то это то же самое, что переход от 180° к 270° и, соответственно, то же, что переход от 270° к 0°. Поэтому фазовую модуляцию еще очень часто называют фазоразностной модуляцией. Этим подчеркивают, что измеряют не фазу, а разность фаз между двумя последовательными сигналами и по ней определяют, какие были переданы данные.

Основные характеристики модема

Любое компьютерное устройство, имеет свои характеристики. К основным характеристикам модема (рис. 3) относятся:

Максимальная скорость передачи данных, измеряемая в Кбит /сек или бод;

Поддерживаемые протоколы работы;

Возможность работы модема как факса;

Протоколы передачи данных

Скорость передачи модема также зависит от протоколов, с которыми он умеет работать. Протокол передачи данных - это определенный стандарт, по которому модемы взаимодействуют друг с другом. Каждый протокол выполняет определенное действие. Например, один отвечает за коррекцию ошибок во время обмена данными, другой - за метод сжатия данных (позволяет при передаче данных производить их сжатие, что уменьшает время передачи) и т. д. Все протоколы можно разбить на четыре группы:

• протоколы взаимодействия и модуляции;
• протоколы сжатия данных;
• протоколы коррекции ошибок.

В протоколах взаимодействия описан порядок взаимодействия модемов между собой. Е них указывается, что должен сообщить о себе вызывающий модем, и что должен ответить вызываемый модем. Согласно протоколу взаимодействия оба модема вступают в диалог и обмениваются параметрами, необходимыми для создания надежного и максимально производительного соединения.

Модем – это устройство, предназначенное для модуляции сигнала, то есть для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Именно от слова «модуляция» и произошло название «модем». С помощью модема пользователь выходит в сеть Интернет. Первое аналогичное устройство появилось в 1979 году. За это время, конечно, много изменилось. Изменилась и скорость, которая может сильно отличаться у пользователей, поэтому некоторые хотят измерить скорость интернета.

Виды модемов

1) Оптоволоконный модем. Устройство подсоединяет компьютер к глобальной сети посредством оптоволоконного кабеля.

2) Кабельный модем. Он позволяет передавать сигнал через стандартный телевизионный кабель. При этом работа в Интернете никак не влияет на качество передачи телевизионного сигнала.

3) ISDN-модемы. Такие модемы служат для работы в цифровых сетях – с их помощью возможно передавать голос, текстовую информацию и графику в одно и то же время с постоянной высокой скоростью.

4) ADSL-модемы. Они подключаются к телефонной линии, но работают по особой технологии, благодаря чему скорость доступа возрастает в разы. Такие модемы не распространены в связи с тем, что требуется специальное сложное оборудование, которое не всегда себя оправдывает.

По функциональному признаку модемы классифицируются следующим образом:

1) Аналоговые модемы работают на передачу информации и прием сигнала.

2) Факс-модемы удобны тем, что выполняют функцию факса.

Модемы подразделяются на внешние и внутренние.

Внешний модем выглядит как маленькая коробочка и подключается к ПК через основной COM-порт, в отдельных случаях – через USB-порт. Внешний модем оснащен индикаторами, по которым можно считывать необходимую информацию.

Модемы имеют обыкновение зависать, в этом случае его нужно выключить и снова включить. Подсоединять внешний модем проще, чем внутренний – необходимо подсоединить кабель одним концом к модему, а другим – к компьютеру.

Внутренний модем – это небольшая плата, которая устанавливается в специальный PCI-слот, который находится внутри компьютера. Внутренние модемы дешевле и не требуют блока питания и отдельной розетки для подключения.

Многие слышали слово «модем», и многие понимают значение данного слова. Сразу же напомню, что данное устройство зачастую используется для подключения компьютера к интернету . В этой статье мы попробуем более подробно разобраться с функциями данного девайса, видами модемов и принципами их функционирования.

Рис. 1

Для начала разберёмся с названием, почему именно модем ? Всё очень просто, слово произошло в результате слияния двух слов: модулятор и демодулятор, соответственно он модулирует и демодулирует сигнал. Модем производит преобразование аналогового сигнала в цифровой, к примеру, сигнал который идёт по телефонным линиям преобразовывается в сигнал понятный компьютеру, и наоборот. Для этого у модема имеется цифровой интерфейс для связи с компьютером, и аналоговый для связи с телефонной линией. С преобразованием сигнала всё просто: с определённой частотой измеряются характеристики сигнала, а потом записываются в цифровом виде с помощью специального алгоритма.

Из чего же состоит данный девайс? Модем состоит из процессоров (сигнального, универсального и модемного), которые управляют режимами роботы остальных частей модема, и выполняют собственно саму модуляцию/демодуляцию сигнала, также в модеме имеется память (ПЗУ, ППЗУ, ОЗУ ), и аналоговая часть модема, которая осуществляет сопряжение с сетью, а специальный контроллер всем этим управляет.

Модемы бывают внешние и внутренние. Внутренние модемы устанавливаются в сам корпус компьютера, и сделаны они в виде платы расширения, которая устанавливается в основном в слот PCI на материнской плате (выбор материнской платы ). Внешние модемы выполнены в виде отдельного устройства, которое подключается к компьютеру с помощью разъёма на сетевой карте. Есть ещё интегрированные (встроенные на материнскую плату ) модемы, но они встречаются редко. Среди достоинств внешнего модема можно отметить то, что он питается от сети, и не создает дополнительную нагрузку для БП, а также в нём присутствует индикация, с помощью которой можно ориентироваться в каком состоянии находится подключение к сети. Главное достоинство внутреннего модема - это незаметность, так как он находится внутри системного блока.

Рис.2

Также существуют беспроводные модемы (рис.2) , эти девайсы по достоинству оценили владельцы ноутбуков, которым нужно подключение к интернету в любой точке земного шара. Для передачи данных они используют различные стандарты беспроводной связи. Подключаются современные беспроводные модемы, в основном, с помощью портов USB.

Теперь поговорим о скоростях. Если раньше обычные цифро – аналоговые модемы работали на скоростях до 56 Кбит/С, то сейчас популярны ADSL –модемы (рис.2) , данные модемы работают с помощью технологии которая позволяет передавать данные со скоростью до 100Мбит/с, плюс к этому телефонная линия остается свободной. Правда, на практике, такие модемы из-за ограничения в скорости у телефонных линий, передают данные на скорости 1 – 24 Мбит/с, что также не мало.

С каждым годом интернет - провайдеры медленно и уверенно увеличивают скорость передачи данных по своим линиям, и возможно в недалёком будущем модемы будут передавать данные на скоростях равных скоростям современных локальных сетей.

Позволяющее обмениваться данными по обычным телефонным линиям,телевизионному кабелю или каналам операторов мобильной связи.Без этого устройства вход в интернет не может состоятся.

По внешнему виду,размерам и размещению модемы могут быть:
внутренние(в виде карты расширения);
внешние(настольные),выполненные в отдельном корпусе;
карточные(применяются в портативных компьютерах через гнездо USB)

Какие типы модемов существуют?

С функциональной точки зрения, -это устройство с достаточно мощным процессором,постоянной и оперативной памятью и аналоговою частью,состоящей из устройства набора номера,усилителя,аналогового-цифрового преобразователя (АЦП) и цифро аналогового преобразователя (ЦАП).Практически все современные модемы производят обработку информации в цифровой форме.

Типы моделей:

Обычные-внутренние модемы подключаются к гнезду PCI на системной плате компьютера,а внешние-к последовательному порту,параллельному порту или порту USB компьютера.Скорость передачи ограничена-56 Кбит/с.Сегодня используется очень редко.

ISDN-модемы-Во многом напоминают обычные модемы.Они также могут быть внутренними и внешними и подключаются к обычной телефонной линии.Скорость передачи данных-128 Кбит/с.

Кабельные модемы -Обеспечивают широкополосное подключение через инфраструктуру кабельного телевидения.Используют специальную полосу частот,не создающую помех телепередач.

Для подключения внешних кабельных модемов к компьютерам применяются сетевые карты,а внутренние модемы вставляются в гнезда расширения на материнской плате.Они поддерживают ассиметричную технологию;максимально возможная скорость приема данных может достигать 40 Мбит/с и скорость передачи данных порядка 10Мбит/с.

xDSL-модемы-Модемы xDSL обеспечивают широкополосное подключение через имеющиеся телефонные линии.Могут быть внутренними и внешними.Широкое распространение получили ADSL(Asymmetrik Digital Subscriber Line).Данные передаются асимметрично,тоесть с разной скоростью к пользователю и к провайдеру(1-20 Мбит/с).