Модемы: использование в сетях, различия в архитектуре, сравнительные характеристики, особенности эксплуатации. Нештатные ситуации и их разрешение. Диагностика и тестирование

поддержкой метода скользящего окна. Основное отличие от других протоколов

этого семейства — наличие кадров XID и BREAK. С помощью кадров XID

(eXchange Identification) модемы при установлении соединения могут

договориться о некоторых параметрах протокола, например о максимальном

размере поля данных кадра, о величине тайм-аута при ожидании квитанции, о

размере окна и т. п. Эта процедура напоминает переговорные процедуры

протокола PPF. Команда BREAK (BRK) служит для уведомления модема-напарника

о том, что поток данных временно приостанавливается. При асинхронном

интерфейсе с DTE такая ситуация может возникнуть. Команда BREAK посылается

в ненумерованном кадре, она не влияет на нумерацию потока кадров сеанса

связи. После возобновления поступления данных модем возобновляет и отправку

кадров, как если бы паузы в работе не было.

Почти все современные модемы при работе по асинхронному интерфейсу

поддерживают стандарты сжатия данных CCITT V.42bis и MNP-5 (обычно с

коэффициентом 1:4, некоторые модели — до 1:8). Сжатие данных увеличивает

пропускную способность линии связи. Передающий модем автоматически сжимает

данные, а принимающий их восстанавливает. Модем, поддерживающий протокол

сжатия, всегда пытается установит! связь со сжатием данных, но если второй

модем этот протокол не поддерживает, то и первый модем перейдет на обычную

связь без сжатия.

При работе модемов по синхронному интерфейсу наиболее популярным

является протокол компрессии SDC (Synchronous Data Compression) компании

Motorola.

Новый модемный стандарт. V.90 является технологией, направленной на

обеспечение недорогого и быстрого способа доступа пользователей к сетям

поставщиков услуг. Этот стандарт обеспечивает асимметричный обмен данными:

со скоростью 56 Кбит/с из сети и со скоростью 30-40 Кбит/с в сеть. Стандарт

совместим со стандартом V.34+.

Технология передачи информации на скорости 56 кбит/с несколько

отличается от технологии, применяемой в модемах со скоростями 33,6 кбит/с и

ниже. При традиционном способе передачи информация, представленная в

компьютере в цифровом виде, с помощью модема преобразуется в аналоговый

сигнал, который проходит через аналоговую телефонную линию на телефонную

станцию. На телефонной станции аналоговый сигнал преобразуется в цифровую

форму и передается по оптоволоконному каналу в уплотненном виде на другую

станцию. На другой станции он вновь преобразуется в аналоговую форму. Затем

он по аналоговой линии абонента передается к другому модему. Другой модем

преобразует полученный сигнал в цифровую форму и полученную информацию

передает в компьютер. В итоге получается, что данные на пути к месту

назначения проходят два цифро-аналотовых и два аналогово-цифровых

преобразования. Каждое преобразование сигнала на телефонной станции из

аналогового в цифровой добавляет значительные шумы, возникающие при

квантовании в восьмибитном аналогово-цифровом преобразователе. Внутри

модемов преобразование из аналогового сигнала в цифровой происходит

практически без появления шумов, так как в модемах применены АЦП с большей

разрядностью, чем на телефонной станции, и значения младших "шумящих" битов

просто отбрасываются. При достижении определенного порога (называемого

порогом Шеннона) соотношение сигнал/шум становится слишком малым для

качественной передачи данных. Так как большинство каналов, связывающих

телефонные станции, выполнены цифровыми оптоволоконными линиями уплотнения,

то для того чтобы уменьшить количество шума, линию от провайдера Internet

до телефонной станции стали делать цифровой. Благодаря этому сигнал от

провайдера до телефонной станции пользователя стал весь путь проходить в

цифровом виде, то есть удалось избавиться от АЦП на телефонной станции

провайдера. Это позволило значительно повысить соотношение сигнал/шум, так

как удалось избежать "шумящего" аналогово-цифрового преобразования

телефонной станции. Описанный принцип и явился ключом к разработке

технологии 56 кбит/с. Следует заметить, что в обратном направлении сигнал

по-прежнему проходит АЦП (на станции пользователя), и достижение столь

высокой скорости в этом направлении невозможно. То есть канал связи

получился несимметричным: 56 Кбит/с в одну сторону и 33,6 Кбит/с в другую.

Исходя из описанного принципа, несколько компаний разработали

технологию, с помощью которой можно достичь более высокой скорости передачи

информации. Различными фирмами было разработано два несовместимых друг с

другом протокола для связи на скоростях до 56 Кбит/с. Первый протокол был

разработан компаниями Rokwell и Lucent и получил название K56flex. Через

некоторое время компания U.S. Robotics разработала свой собственный

протокол скоростной связи и назвала его х2.

Летом 1998 года положение несколько изменилось. К тому времени ITU -

организация, ответственная за установку стандартов в области

телекоммуникаций, приняла решение о протоколе V.90. Этот протокол,

призванный стать единым стандартом для всех производителей, включает в себя

лучшие технические решения из обоих конкурирующих протоколов.

Производители 56К модемов, как с протоколом K56flex, так и с протоколом

х2, обеспечили в свое время модернизацию своих изделий до V.90 путем

простого перепрограммирования ППЗУ (микросхемы на плате модема).

Кроме того, все модемы 56К совместимы со стандартом ITU V.34, поэтому

если пользователь соединяется с провайдером, который не поддерживает 56К

технологию, связь будет установлена по стандарту V,34, то есть со скоростью

до 33,6 Кбит/с.

Достоинством новой технологии является то, что для ее внедрения не

требуется вносить какие-либо изменения в оборудование телефонной станции —

нужно лишь изменить программу в цифровых модемах, установленных в стойках у

поставщика услуг, а также загрузить в пользовательский модем новую

программу либо заменить микросхему памяти в зависимости от модели и

производителя.

Технологии асимметричных модемов рассчитаны на то, что сервер

удаленного доступа поставщика услуг корпоративной или публичной сети с

коммутацией пакетов подключен к какой-либо АТС телефонной сети по цифровому

интерфейсу, например BRI ISDN, или же по выделенному каналу Т1/Е1. Так что

цифровой поток данных, идущий от сервера, постоянно пересылается сетью в

цифровой форме и только на абонентском окончании преобразуется в аналоговую

форму. Если же сервер удаленного доступа подключен к телефонной сети по

обычному аналоговому окончанию, то даже наличие модема V.90 у сервера не

спасет положение — данные будут подвергаться аналого-цифровому

преобразованию, и их максимальная скорость не сможет превысить 33,6 Кбит/с.

При подключении же модемов V.90 к телефонной сети с обеих сторон обычным

способом, то есть через аналоговые окончания, они работают как модемы

V.34+. Такая же картина будет наблюдаться в случае, если в телефонной сети

на пути графика встретится аналоговый коммутатор.

Модемы для работы на коммутируемых цифровых линиях

К телефонным сетям с цифровыми абонентскими окончаниями относятся так

называемые службы Switched 56 (коммутируемые каналы 56 Кбит/с) и цифровые

сети с интегральными услугами ISDN (Integrated Services Digital Network).

Службы Switched 56 появились в ряде западных стран в результате

предоставления конечным абонентам цифрового окончания, совместимого со

стандартами линий Т1. Эта технология не стала международным стандартом, и

сегодня она вытеснена технологией ISDN, которая такой статус имеет.

Сети ISDN рассчитаны не только на передачу голоса, но и компьютерных

данных, в том числе и с помощью коммутации пакетов, за счет чего они

получили название сетей с интегральными услугами. Однако основным режимом

работы сетей ISDN остается режим коммутации каналов, а служба коммутации

пакетов обладает слишком низкой по современным меркам скоростью - обычно до

9600 бит/с.

Новое поколение сетей с интеграцией услуг, названное B-ISDN (от

broadband — широкополосные), основано уже целиком на технике коммутации

пакетов (точнее, ячеек технологии АТМ), поэтому эта технология будет

рассмотрена в разделе, посвященном сетям с коммутацией пакетов.

Особенности ISDN-модемов будет рассмотрена ниже.

Модемы различаются не только поддерживаемыми протоколами, но и

определенной ориентацией на область применения. Различают профессиональные

модемы, которые предназначены для работы в модемных пулах корпоративных

сетей, и модемы для применения в небольших офисах или на дому (ранее уже

названные “обычными”).

Профессиональные модемы отличаются высокой надежностью, способностью

устойчиво работать в непрерывном режиме и поддержкой средств удаленного

централизованного управления. Обычно система управления модемными стойками

поставляется отдельно и оправдывает себя в условиях большого предприятия.

Стандарт V.34 выделяет в общей полосе пропускания линии отдельную полосу

для управления модемом по тому же каналу, по которому передаются и

пользовательские данные.

2.3 Сравнение модемов различающихся исполнением

2.3.1 Внутренне исполнение

[pic]

Рисунок 3 – Внутренне исполнение

Внутренний (internal) модем (рисунок 3) вставляется в компьютер как

плата расширения (вставляемая в слот системной шины компьютера). По

внешнему виду различить такой модем можно, разве что, по наличию двух

телефонных разъемов.

Преимущества внутреннего модема (по сравнению с настольным):

52. не занимает места;

53. не нуждается в блоке питания, который требует отдельной розетки

(заметим, что блок питания часто называют сетевым адаптером, но точно

так же называют и плату адаптера для локальной сети, что вносит

некоторую путаницу, так что предпочтительнее все же "блок питания");

54. не нуждается во включении / выключении;

55. не занимает стандартные СОМ порты компьютера;

56. дешевле по крайней мере на 10% аналогичного настольного, т.к. не

нужны корпус, соединительный кабель, блок питания;

57. содержит скоростной приемопередатчик порта, согласованный со

скоростью модема (в то время как встроенные в порт старого компьютера

приемопередатчики могут быть низкоскоростными).

С другой стороны, как и всякая плата расширения, внутренний модем

предназначен для определенной шины, так что не является универсальным.

Далее, внутренний модем обычно не имеет световых индикаторов и поэтому

не так информативен, как внешний. Вспомните, как много пользы приносят

индикаторы дисководов на корпусе компьютера.

Установка внутреннего модема более хлопотная, по сравнению с установкой

внешнего. Он займет одну из свободных линий прерываний (которую, еще надо

будет найти; именно поэтому за рубежом практикуют продажу компьютеров с уже

установленными модемами).

Еще есть неприятность, связанная с "зависанием модема" (очень похоже на

зависание компьютера), которая требует переинициализации модема.

Для внутреннего модема придется использовать "холодный старт"

компьютера, в то время как внешний достаточно включить и выключить.

Интересно, что многие пользователи, раньше горячие сторонником

настольного исполнения, позже, насмотревшись, как захламляют стол модем,

динамики мультимедиа и другие аксессуары, начинают ценить незаметность

внутреннего модема.

На сегодняшний день модемы в подавляющем большинстве своем являются

контроллерными модемами. Это означает, что плата такого модема несет на

себе три основных устройства, они чаще всего выполнены как три микросхемы

на плате модема:

DSP (Digital Signal Processor) занят кодированием поступившего набора

данных в соответствии с высокоскоростными протоколами передачи типа V.34,

K56Flex, x2 или V.90 и отвечает за модуляцию выходного сигнала, опираясь на

программу, заложенную в ПЗУ модема - "прошивку"

"Контроллер" отвечает за коррекцию ошибок передачи, сжатие данных и

интерфейс модема с програмным обеспечением

CODEC-чип (Coder-DeCoder) выполняет непосредственный перевод уже полностью

подготовленного к передаче набора данных в сигнал для передачи по

коммутируемой линии.

При приеме данных поступивший сигнал проходит эту цепочку в обратном

порядке. Такой модем используется и управляется системой через интерфейс

СОМ-порта. По сути, такой модем виден из системы как СОМ-порт со свойствами

передачи данных по телефонному каналу.

Модемы без контроллеров, как это ясно из их названия, несут на себе

только DSP и CODEC-чип, возлагая работу, предназначенную для "контроллера",

на CPU (Central Processing Unit) - центральный процессор системы. При этом

чаще всего такие модемы не содержат микросхемы ПЗУ с "прошивкой" работы

DSP. Во время работы такого модема его DSP обращается к оперативной памяти

системы, в которой хранится необходимая ему программа, которую загружает в

память модемный драйвер. Очевидно, при этом, что такие модемы наиболее

целесообразно применять только в системах с мощным CPU, в противном случае

работа такого модема приведет к заметному замедлению выполнения

параллельных процессов в системе.

Модемы без контроллеров производятся на сегодняшний день как PCI-карты,

в то время как обычные контроллерные internal-модемы производятся как ISA-

платы.

PCI-модем

При работе модема без контроллера операционная система распознает его

как PCI-расширение и управление и прокачка данных через него проходит в

соответствии с этим. Фактически, модем без контроллера есть PCI-устройство,

не имеющее ничего общего с СОМ-портами. Драйверы, устанавливаемые

операционной системой для поддержки такого модема, кроме необходимой

информации для работы DSP содержат эмуляцию СОМ-порта. Таким образом, при

установке модема без контроллера непосредственно его PCI-устройство

занимает некоторое прерывание и адрес, а установленный драйвер организует

виртуальный СОМ-порт, через который с таким модемом могут взаимодействовать

любые программы, в том числе и программы из DOS-приложений (правда, не

всегда гладко). Естественным образом такой виртуальный порт переводит на

себя все обращения к реально существующему порту, а сам СОМ-порт системы

объявляется занятым.

SOFT-модем/ Win-модем

Принцип перенесения выполнения части чисто модемных функций на CPU

получил продолжение при появлении так называемых "SOFT-модемов" (иначе Win-

модемов). Они также являются модемами без контроллера, то есть функции

контроллера выполняет CPU, но кроме этого они не несут на себе полноценного

DSP. Вместо него на модеме установлен ЦАП (цифро-аналоговый

преобразователь). Такой модем переносит на CPU часть работы связанную с

кодированием входящего потока данных в соответствии с заданным протоколом

передачи и получает обратно поток данных уже готовых к переводу в сигнал

для передачи по телефонной линии. Фактически SOFT-модем занимается только

переводом уже подготовленных данных в сигнал для телефонной линии и его

передачей. В случае использования такого модема на всю использующую их

систему накладываются еще более жесткие требования, чем в случае с обычными

или модемами без контроллера. Ужесточаются требования и к вычислительной

мощности процессора и, кроме того, так как SOFT-модем, по сути, программная

эмуляция модема и его функции и характеристики полностью зависят от

драйвера такого устройства, то сами драйверы SOFT-модемов накладывают

дополнительные ограничения на процессор. В силу того, что большая часть

работы, которая исконно возлагалась на модемный DSP и контроллер, в SOFT-

модеме перенесена на CPU, то создатели драйверов постарались по возможности

максимально уменьшить нагрузку на основные вычислительные каналы

процессора, сориентировав драйвера на использование, по возможности,

расширенного набора MMX-команд у процессоров Intel. Таким образом,

относительно разгрузив сам CPU, создатели драйверов рекомендуют наличия в

системе CPU с набором команд ММХ.

В непосредственной работе с контроллерными, модемами без контроллера и

SOFT-модемами особенной разницы не наблюдается. Все три типа поддерживают

все стандартные протоколы связи и передачи данных, в принципе конечный

пользователь может даже не знать, какого именно типа модем установлен в его

системе. К преимуществам модемов без контроллера можно отнести простоту

обновления их "виртуальной прошивки", для этого достаточно просто обновить

соответствующий драйвер, но при этом модемы без контроллера требуют от

системы часть ее процессорного времени и занимают больше системных

ресурсов. Также, в случае SOFT-модемов, может требоваться наличие

определенного типа CPU, в отличие от их контроллерных аналогов.

Контроллерные модемы выгодно отличаются тем, что, являясь устройствами со

встроенной поддержкой интерфейса с системой, практически независимы от

специализированного программного обеспечения, и могут применять в тех

случаях, когда отсутствую необходимые драйверы для модемов без контроллера.

Существенными недостатками подобных устройств является то, что:

производитель не гарантирует, что функции программного обеспечения модема

удовлетворят любые требования или работа программы будет свободной от

ошибок или бессбойной. С аппаратным модемом таких проблем не может быть

изначально.

программные модемы привязаны к определенной ОС. Казалось бы, что в этом

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11