ПЕРИФЕРНИ УСТРОЙСТВА

МОДЕМ

Модемите са специализирани комуникационни устройства, които се използват главно за отдалечен достъп на индивидуални потребители до глобални или локални компютърни мрежи. Устройствата, носещи това име служат за осъществяване на временна или постоянна връзка между две или повече комуникационни устройства и трансфер на информация между тях.

Модемът приема цифрови данни от компютъра и ги преобразува в аналогов звуков сигнал, който може да премине през стандартна аналогова телефонна линия. (При кабелните модеми се използват коаксиалните кабели, използвани за пренос на кабелна телевизия.) Освен това модемът преобразува обратно пристигащите аналогови сигнали в цифрови данни. Първият процес се нарича модулация, а вторият – демодулация, откъдето идва и терминът “МоДем”. Модемите работят на най-долният слой на OSI-модела и са свързани непосредствено с комуникационната линия.

Класификация

Модемите могат да бъдат класифицирани според няколко признака. Според конструктивното им оформяне те се разделят на външни и вътрешни.
Външният модем е отделно устройство, което се включва към един от серийните портове на компютъра (СОМ1 - СОМ4) и е с отделно захранване. На предния панел той има индикаторни панели за състоянието си, по които може да се следи активността им (получаване или изпращане на данни, скорост и т.н.) а някои дори екранче. На задната страна имат гнезда за свързване със захранването, свързване с компютъра и две гнезда за телефонна линия.

Външни модеми

Вътрешният модем е платка, която се монтира в един от слотовете за разширение. Той се захранва директно от захранващия блок на компютъра, чрез шините на слота. В задния край на модема има само два куплунга: за свързване на модема към телефонната линия и за свързване на телефон към модема.

Предимства на външния модем са: наличие на индикация за състоянието, по-лесен за инсталиране, по-лесен за преместване на друг компютъ, по-обезопасен от ел. удари;
Недостатъци на външния модем: нуждае се от кабели за интерфейс, нуждае се от допълнително захранване, заема допълнително място и не на последно място - по–висока цена от вътрешните модеми.

Според вида на синхронизацията модемите се делят на синхронни, асинхронни и със смесен режим на работа.
При синхронния режим предавателят през точно определен квант от време излъчва информационен сигнал. Получателят е настроен да приема в същия интервал време. Така, че в рамките на кванта време, приемателят се обръща към информационната среда, за да получи сигнала. Когато няма сигнали за предаване, се предава специализиран двоичен сигнал, наречен SYNC - символ за синхронизация, при който двата модема се синхронизират.
Другият режим се нарича асинхронен режим или още старт-стопен режим на предаване. При него предавателят започва да предава в случаен момент от времето и за да може приемащият да разбере кога е началото на предаването, т.е. кои са началните информационни сигнали, самото информационно съобщение се снабдява с хедър, наречен "старт-сигнал" (фиксирана, избрана двоична последователност), а краят на съобщението се маркира с друга двоична последователност, наречена окончание или "стоп-сигнал". Когато няма какво да се предава, приемникът счита, че се получават двоични нули. Получаването на някоя 1-ца не е маркер за стартов сигнал, тъй като може да е породена от шум в канала. Стартовия сигнал е специализирана последователност от няколко (обикновено повече от 8) бита 0 и 1-ци.
Синхронно предаване е смислено да се прави при големи обеми от данни. Тъй като там има непрекъснато предаване на данни (в частност синхро-сигнала), то този режим може да бъде осъществен при наличието на постоянна връзка между предавателя и приемника. Такъв тип връзки се наричат арендовани (наети) линии (leased lines). Обикновено арендованите линии се осъществяват, чрез физическо навързване на на кабелите между двете точки. Днес, при наличието на т.нар. ISDN-мрежи (Integrated Service Digital Network), линията е логическо понятие, наречено канал, и по една физическа линия с два проводника можем да имаме хиляди или милиони линии, в това число и обикновените телефонни линии.
Модемите, които работят в синхронен режим, са различни от тези, които работят в асинхрoнен режим.
В зависимост от вида на приложния софтуер и неговите изисквания за постоянен достъп, линията трябва да се организира като асинхронна или синхронна.
Mодемите със смесен режим са работещи както в синхронен, така и в асинхронен режим. Те сами генерират сигнали за синхронизация, като обикновено работят с фиксирана скорост на предаване.

Според типа на модулацията модемите се делят на такива с:
-амплитудна модулация – променя се амплитудата на носещия сигнал чрез управляващия, без да се променя честотата на носещия;
- честотна модулация - предаването на 0 да става с една честота, а на 1 - с друга.
- фазова модулация. При нея се използва спецификата на синусоидата на електрическия сигнал. При този метод 0 се кодира с един ъгъл на синусоидата, наречен ъгъл на фазата, а 1 - с ъгъл, отместен на 90 градуса.

Има модеми, които поддържат различни видове модулация, и които ръчно (чрез превключватели) или чрез софтуер, могат да се настройват към един или друг режим, като двата взаимодействащи модема трябва да бъдат в един режим на модулация.

Според поддържаните режими на обмен модемите се делят на такива със:
- Симплексен режим, т.е. едностранен - единият само предава, а другият приема;
- Дуплексен режим - едновременно предават и приемат и двете страни;
- Полудуплексен режим - в дадения момент предава едната страна, в следващия минава в режим на приемане и започва да предава другата страна.

Телефонните модеми изискват свързване към телефонната мрежа. Може да вземете отделен телефонен номер за интернет връзката или да ползвате наличния телефон, но докато сте в Интернет, той става неизползваем за разговор. Освен това престоят в интернет се отчита в сметката както при телефонен разговор.
От друга страна кабелните модеми ви позволяват да използвате високоскоростен инернет и да гледате кабелна телевизия с помощта на само един коаксиален кабел.
Кабелните модеми са по-скъпи, но осигуряват по-надеждна и с пъти по-бърза връзка. Използват оптичните (коаксиалните) кабели на телевизионната кабелна мрежа. Връзката се доставя от кабелния оператор.
Всички видове модеми се характеризират със скорост на предаване на данните. Измерва се в битове за секунда (bps) или в килобита в секунда (kbps). Най-разпространените днес модеми са със скорост 56 kbps (стандарти: 9600, 14400, 19200, 36600, 56600 bps). Скорост от порядъка на 64 Kb и нагоре става по специализирани линии, т.е. по телефонни линии със специални качества (едното е, че самите прводници на линиите са по дебели).
Предаването и приемането трябва да се извършва с еднаква скорост. Тя зависи както от комуникационния хардуер, така и от носещата среда, по която се пренасят данните. Комуникационна линия (среда) се нарича физическата среда, която се използва за предаването на сигналите от предавателя към приемника.

Видове предавания

Видовете предавания от една страна могат да се разделят на:

• Предаване point-to-point (точка-точка). Това е масовият подход днес в глобалните мрежи.
• Групова комуникация: от един към група приемници.
• Broadcast-communication (broadcast-предаване): един към всички (напр. телевизията и радиото могат да се разглеждат като такъв тип предаване).

От друга на:

• Datagram (connectionless - без съединение) - изпраща се съобщение и не се чака обратна връзка (потвърждение), че то е пристигнало.
• С потвърждение (с установяване на съединение). Изпращаме съобщение и чакаме потвърждение, че то е било получено. Ако известен интервал от време не получим потвърждение, считаме, че то се е изгубило и повтаряме. Тук има различни алгоритми да доставка на съобщението.

И от трета на:

• Предаване на съобщението чрез комутация на канали: означава, че установяваме канал (съединение), все едно че позвъняваме по телефон, извършваме предаване в двете посоки, докато си свършим работата и затваряме канала. След това при ново установяване на канал извършваме предаване на всички съобщения към него, затваряме канала (все едно телефона).
• Комутация на съобщения: установяваме съединение с приемника (все едно набираме номера), предаваме съобщението, затваряме съединението.
• Комутация на пакети: най-масовият днес режим в компютърните мрежи. Съобщението се разбива на малки порции наречени пакети (обикновено <=512 байта). При предаване се използва следния механизъм: установява се съединение, предава се поредния пакет, преустановява се съединението, след това се установява ново съединение, предава се следващия пакет, преустановява се съединението и т.н. до края на съобщението.

Особеното при последния метод е, че различните пакети пристигат най-често в ред раличен от този на предаване, т.к. най-често при установяване на съединението ще минем през различни канали, т.е. става избор на различен маршрут. Малко вероятно е да съвпадне с предходния маршрут. TCP/IP (интернет протокола) днес решава въпросите на пакетната комутация.

Устройство на модема

Типичният модем се състои от следните компоненти: специализиран микропроцесор, управляващ работата на модема; оперативна памет, съхраняваща стойностите на регистрите му и буферираща входно-изходната информация; високоговорител, позволяващ звуков контрол на връзката и др. спомагателни елементи. Конфигурацията на модема се задава с набор от механични превключватели, а при по-съвременните се записва в електрически препрограмируема памет, която се съхранява дори и при изключване на захранващото напрежение.

Модемите днес

Следващата стъпка в модемната еволюция е т.н. ADSL — Asymmetric Digital Subscriber Line — те използват факта, че от всеки дом до телефонната централа има прекаран меден кабел. Този кабел сам по себе си може да носи много повече информация, отколкото да се използва само за гласова връзка — така се достига до скорости до 2 Mb/s на ъплоад и 12 Mb/s на даунлоад. Това почива на теорията, че повечето потребители на интернет осъществяват достъп до електронна поща и сърфират в Web, т. е. изпълняват задачи с интензивно сваляне. Но ниските скорости на качване не са подходящи, ако се занимавате с хостване на Web или FTP сървър. АDSL обикновенно използва мултиплексиране с разделяне на честотата (FDM) за разделяне на честотната лента и създаване на множество канали.
ADSL има обаче един съществен недостатък — може да се предлага главно от телефонни оператори, понеже модемът-приемник трябва да се намира не къде да е, а точно в телефонната централа, най-близо до дадения дом, защото сигналът ползва кабела като кабел, а не като връзка с телефонната централа (т.е., колкото по-далеч е от централата, толкова повече нарастват шумовете и пада скоростта).