Как работает модем. Телефонные линии разрабатывались для передачи на расстояние только звуков человеческого голоса. Вообще говоря, естественные звуки характеризуются переменной высотой тона и непрерывно изменяющейся интенсивностью. Для передачи по телефонной они преобразовываются в электрический сигнал с непрерывно и соответственно изменяющейся частотой и силой тока. Такой сигнал называется аналоговым.
Компьютер же в отличие от модема понимает только цифрой сигнал, т.е. ток только двух уровней. Каждый из них обозначает одно из двух понятных компьютеру значений - логические «0» и «1». Чтобы передать цифровой сигнал по телефонной линии, ему нужно придать приемлемый для неё аналоговый вид.
Именно этой работой занимается модем. Так же он выполняет обратную процедуру, т.е. переводит аналоговый сигнал в понятный компьютеру цифровой. Слово «модем» - происходит от сокращения двух терминов: МОдулятор/ДЕМодулятор. Модем организует мостик между выдаваемым компьютером цифровым сигналом и аналоговым сигналом, который, как было сказано выше понимает телефонная линия.
При передаче данных из компьютера в модем, первый выдает последовательность нулей и единиц, а последний преобразовывает их в аналоговый сигнал. Затем данные отсылаются в телефонную линию, и их принимает модем, стоящий на другом конце провода. Когда модем принимает данные, то он отфильтровывает полезную информацию от шумов в линии. Для этого существуют специальные протоколы коррекции ошибок. Самый продвинутый из них - MNP10. Кроме этого существуют MNP1, MNP2, MNP3, MNP4, MNP5, MNP7. В настоящее время более всего распространен MNP5, т.к. MNP7 и MNP10 устанавливаются на специальных модемах, которые работают по выделенным линиям. Например в глобальной сети Internet. После того, как модем отделил полезную информацию от шумов в линии он отбирает перекачиваемые данные от служебной информации. И уже прошедший такую многоступенчатую обработку перекачиваемый файл записывается на жесткий диск компьютера. Так происходит обмен данными при соединении на протоколе Zmodem, Sealink, Ymodem и многих других однонаправленных протоколах.
Оба компьютера могут одновременно принимать и отсылать данные. Потому что они используют определённые соглашения о частотах, различных для входных и выходных сигналов.. Для этого существуют специальные двунаправленные протоколы. Например Bimodem, Puma, Janus, Zedzap.
MNP- протоколы. MNP (Microsoft Network Protocols) - серия наиболее распространенных аппаратных протоколов, впервые реализованная на модемах фирмы Microsoft. Эти протоколы обеспечивают автоматическую коррекцию ошибок и компрессию передаваемых данных. Сейчас известны 10 протоколов:
MNP1. Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный полудуплексный метод передачи данных. Это самый простой из протоколов MNP.
MNP2. Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный дуплексный метод передачи данных.
MNP3. Протокол коррекции ошибок, использующий синхронный дуплексный метод передачи данных между модемами (интерфейс модем - компьютер остается асинхронным). Так как при асинхронной передаче используется десять бит на байт - восемь бит данных, стартовый бит и стоповый бит, а при синхронной только восемь, то в этом кроется возможность ускорить обмен данными на 20%.
MNP4. Протокол, использующий синхронный метод передачи, обеспечивает оптимизацию фазы данных, которая несколько улучшает неэффективность протоколов MNP2 и MNP3. Кроме того, при изменении числа ошибок на линии соответственно меняется и размер блоков передаваемых данных. При увеличении числа ошибок размер блоков уменьшается, увеличивая вероятность успешного прохождения отдельных блоков. Эффективность этого метода составляет около 20% по сравнению с простой передачей данных.
MNP5. Дополнительно к методам MNP4, MNP5 часто использует простой метод сжатия передаваемой информации. Символы часто встречающиеся в передаваемом блоке кодируются цепочками битов меньшей длины, чем редко встречающиеся символы. Дополнительно кодируются длинные цепочки одинаковых символов. Обычно при этом текстовые файлы сжимаются до 35% своей исходной длины. Вместе с 20% MNP4 это дает повышение эффективности до 50%. Заметим, что если вы передаете уже сжатые файлы, а в большинстве это так и есть, дополнительного увеличения эффективности за счет сжатия данных модемом этого не происходит.
MNP6. Дополнительно к методам протокола MNP5 протокол MNP6 автоматически переключается между дуплексным и полудуплексным методами передачи в зависимости от типа информации. Протокол MNP6 также обеспечивает совместимость с протоколом V.29.
MNP7. По сравнению с ранними протоколами использует более эффективный метод сжатия данных.
MNP9. Использует протокол V.32 и соответствующий метод работы, обеспечивающий совместимость с низкоскоростными модемами.
MNP10. Предназначен для обеспечения связи на сильно зашумленных линиях, таких, как линии сотовой связи, междугородними линиями, сельские линии. Это достигается при помощи следующих методов:
- многократного повторения попытки установить связь
- изменения размера пакетов в соответствии с изменением уровня помех на линии
- динамического изменения скорости передачи в соответствии с уровнем помех линии
Все протоколы MNP совместимы между собой снизу вверх. При установлении связи происходит установка наивысшего возможного уровня MNP-протокола. Если же один из связывающихся модемов не поддерживает протокол MNP, то MNP-модем работает без MNP-протокола.
Режимы MNP-модемов. MNP-модем обеспечивает следующие режимы передачи данных:
- Стандартный режим. Обеспечивает буферизацию данных, что позволяет работать с различными скоростями передачи данных между компьютером и модемом и между двумя модемами. В результате для повышения эффективности передачи данных вы можете установить скорость обмена компьютер-модем выше, чем модем-модем. В стандартном режиме работы модем не выполняет аппаратной коррекции ошибок.
- Режим прямой передачи. Данный режим соответствует обычному модему, не поддерживающему MNP-протокол. Буферизация данных не производится и аппаратная коррекция ошибок не выполняется.
- Режим с коррекцией ошибок и буферизацией. Это стандартный режим работы при связи двух MNP-модемов. Если удаленный модем не поддерживает протокол MNP, связь не устанавливается.
- Режим с коррекцией ошибок и автоматической настройкой. Режим используется, когда заранее не известно, поддерживает ли удаленный модем протокол MNP. В начале сеанса связи после определения режима удаленного модема устанавливается один из трех других режимов.
Внутренние и внешние модемы. Модемы бывают внутренние и внешние(Существуют так же специальные типы модемов в виде PC- карт (PCMCIA), но они предназначены для компьютеров типа ноутбуков, и по этому они здесь не рассматриваются.). Внутренние модемы выполнены в виде платы расширения, вставляемый в специальный слот расширения на материнской плате компьютера. Внешний модем, в отличие от внутреннего, выполнен в виде отдельного устройства, т.е. в отдельном корпусе и со своим блоком питания, когда внутренний модем получает электричество от блока питания компьютера.
Внутренний модем. Достоинства: 1. Все внутренние модели без исключения(в отличие от внешних) имеют встроенное FIFO. (First Input First Output - первым пришел, первым принят). FIFO это микросхема, обеспечивающая буферизацию данных. Обычный модем при прохождении байта данных через порт каждый раз запрашивает прерывания у компьютера. Компьютер по специальным IRQ(Interrupt Request) линиям прерывает на некоторое время работу модема, а потом опять возобновляет её. Это замедляет работу компьютера в целом. FIFO же позволяет использовать прерывания в несколько раз реже. Это имеет большое значение при работе в многозадачных средах. Таких как Windows95, OS/2, Windows NT, UNIX и других. 2. При использовании внутреннего модема уменьшается количество проводов, натянутых в самых неожиданных местах. Так же внутренний модем не занимает драгоценное место на рабочем столе. 3. Внутренние модемы являются последовательным портом компьютера и не занимают существующих портов компьютера. 4. Внутренние модели модемов всегда дешевле внешних. Недостатки: 1. Занимают слот расширения на материнской плате компьютера. Это очень неудобно на мультимедийных машинах, на которых установлено большое количество дополнительных плат, а также на компьютерах, которые работают серверами в сетях. 2. Нет индикаторных лампочек, которые при имении определённого навыка позволяют следить за процессами происходящими в модеме. 3. Если модем завис, то восстановить работоспособность можно восстановить только клавишей перезагрузки компьютера «RESET».
Внешние модемы. Достоинства: 1. Они не занимают слот расширения, и при необходимости их можно легко отключить и перенести на другой компьютер. 2. На передней панели есть индикаторы, которые помогают понять, какую операцию сейчас производит модем. 3. При зависании модема не нужно перезагружать компьютер, достаточно выключить и включить питание компьютера. Недостатки: 1. Необходима мультикарта со встроенным FIFO. Без FIFO модем конечно будет работать, но при этом будет падать скорость передачи данных. 2. Внешний модем занимает драгоценное место на рабочем столе и ему требуются дополнительные провода для подключения. Это тоже создает некоторое неудобство. 3. Он занимает последовательный порт компьютера. 4. Внешний модем всегда дороже аналогичного внутреннего, т.к. включает корпус с индикаторными лампочками и блок питания.
Роль индикаторных лампочек. 1. MR(Modem Ready). Показывает, что модем включен и готов к работе. 2. TR(Terminal Ready). Этот индикатор горит, когда модем обнаруживает DTR(Data Terminal Ready), передаваемый коммуникационной программой. 3. HS(High Speed). А этот индикатор загорается, когда модем работает с максимально возможной для него скоростью. 4. CD(Carrier Detect). Горит, когда модем обнаруживает несущую. Он должен гореть во время соединения модемов и на протяжении всего сеанса связи, пока один из модемов не «положит трубку». 5. AA(Auto Answer). Показывает, что модем включен в режим автоответа, т.е. будет сам отвечать на все входящие звонки. Если модем обнаруживает Ring (Англ. - звонок), то этот индикатор мерцает. 6. OH(Off Hook). Этот индикатор эквивалентен снятой трубке телефона. Он горит, когда модем занимает линию. 7. RD(Receive Data). Мерцает при приеме компьютером данных. 8. SD(Send Data). Этот индикатор мигает, когда компьютер посылает данные.
