Modems

Das Modem ist für die Übertragung von Informationen über große Entfernungen über Telefonleitungen ausgelegt und enthält einen Modulator, der die vom Computer empfangenen Informationen umwandelt binäre Informationen in analoge Signale und einen Demodulator, der codierte binäre Informationen aus dem empfangenen modulierten Signal extrahiert und an einen Computer überträgt.

Das Modem wird zwischen dem Computer und der Telefonleitung installiert, die den Benutzer mit einem Internetdienstanbieter oder Server verbindet Fernzugriff privates Netzwerk. Um über das Telefonnetz auf das Internet oder das Unternehmensnetzwerk zuzugreifen, ruft das Modem des Benutzers das Modem an, das sich auf dem Remote Access Server (RAS) befindet. Jede Art von Modem ist ein serielles Gerät, bei dem Datenbits nacheinander übertragen werden.

Kommunikationsgeräte

Es gibt viele verschiedene Kommunikations- bzw pendeln Geräte wie Repeater, Bridges, Hubs, Router und Gateways. Im Tisch. 9.2 zeigt die Entsprechung von Schaltgeräten zu den Ebenen des Standard-OSI-Netzmodells.

Tabelle 9.2

Die Betrachtung von Vermittlungseinrichtungen aus Sicht des siebenschichtigen OSI-Modells ermöglicht es aufzudecken, welcher Teil der Informationen der ursprünglichen Nachricht von zwischengeschalteten Netzwerkeinrichtungen verwendet wird, um eine Route während ihrer Übertragung vom Sender zum Empfänger auszuwählen. Die vom Sender aufbereiteten Daten (Abb. 9.6) werden sequentiell übertragen:

Reis. 9.6.

• an die Transportschicht, die ihnen ihren eigenen Header hinzufügt (z. B. den TCP-Header - das Übertragungssteuerungsprotokoll);
• die Vermittlungsschicht, die ihrerseits auch ihren Header (Paket) hinzufügt, was zu einem Vermittlungsschichtpaket (z. B. 1P-Paket) führt;
• die Verbindungsschicht, wo ein Frame durch Hinzufügen eines weiteren Headers (Frame) und eines Trailers in Form einer Prüfsumme (CRC-Code) gebildet wird;
• die physikalische Schicht für den Transport über das Netzwerk.

Betrachten Sie die Funktionen von Switching-Geräten und finden Sie heraus, wie sie sich auf Pakete und Frames beziehen.

Repeater (Repeater) sind Kommunikationsgeräte der untersten, physikalischen Schicht. Der einfachste Repeater ist ein analoges Gerät mit zwei Ports zum physikalischen Verbinden verschiedener Segmente eines LAN-Kabels, um die Gesamtlänge des Netzwerks zu erhöhen (Abb. 9.7, a). Jeder Port hat seinen eigenen Transceiver, bestehend aus Sender und Empfänger. Der Repeater verbessert die Qualität des übertragenen Signals: stellt die Amplitude und Leistung des Ausgangssignals wieder her, reduziert die Anstiegszeit usw. Im Netz

Reis. 9.7.

Ethernet ermöglicht die Installation von vier Repeatern, wodurch Sie die Kabellänge auf bis zu 2500 m erhöhen können.

Naben (Konzentrator); oder Hubs (Hub) arbeiten wie Repeater auf physikalischer Ebene, unterscheiden sich von diesen jedoch dadurch, dass sie mehrere elektrisch verbundene Ein-/Ausgänge haben ( Häfen), an die Übertragungsleitungen angeschlossen sind. Alle Linien müssen mit der gleichen Geschwindigkeit verkehren. Auf Abb. 9.7, b der elektrische Anschluss im Inneren des Schalters ist durch einen großen Punkt gekennzeichnet. Frames, die auf einer beliebigen Leitung (Eingang) ankommen, werden an alle anderen Leitungen (Ausgänge) übertragen. Wenn zwei Frames gleichzeitig auf verschiedenen Leitungen (Eingängen) ankommen, kommt es aufgrund des Vorhandenseins einer elektrischen Verbindung im Hub zu einer Kollision (Kollision).

Ethernet-Hubs haben 8 bis 72 Ports. Der Transceiver jedes Ports enthält neben Sender und Empfänger einen Kollisionsdetektor, mit dem Sie den Zugriff auf das Netzwerk ermöglichen und den Port isolieren können, wenn auf ihm kontinuierliche Fehler (Kollisionen) erkannt werden.

Die logische Strukturierung des Netzes erfolgt mit Hilfe von Bridges, Switches, Routern und Gateways. Betrachten Sie Bridges und Switches, die auf der Datenverbindungsschicht arbeiten.

Brücken (Brücken) zwei verbinden (siehe Abb. 9.7, in) oder mehr lokale Netzwerke, auch Subnetze, Netzwerksegmente oder Kollisionsdomänen genannt. Hauptfunktion Die Brücke besteht darin, Daten (Rahmen) von einem Netzwerksegment zu einem anderen weiterzuleiten. Anders als ein Repeater oder Hub analysiert eine Bridge die Zieladresse eines Frames, und wenn:

• die Zieladresse eines eingehenden Frames gehört zum gleichen Segment, der Frame wird von der Bridge ignoriert;
• die Zieladresse ist der Bridge bekannt und gehört zu einem anderen Segment, dann übersetzt die Bridge diesen Frame an den entsprechenden Port;
• die Zieladresse der Bridge noch nicht bekannt ist, dann wird der Frame an alle Ports rundgesendet, bis auf den, von dem er kam, und die unbekannte Adresse zur weiteren Verwendung gespeichert, d.h. Im Betrieb lernt die Bridge selbst. Nach dem Selbstlernen sendet die Bridge Frames nur an das Zielsegment, wodurch die Gesamtmenge der über das Netzwerk übertragenen Daten reduziert wird.

Broadcast- und Multicast-Frames werden ebenfalls an alle Ports gesendet. Die Bridge ermöglicht es Ihnen, die logische Struktur des Netzwerks zu ändern, während der physische Standort der Knoten und die Verbindungen zwischen ihnen beibehalten werden. Logisches Subnetting verbessert die Datensicherheit, indem der Zugriff auf einzelne Benutzer beschränkt wird.

Moderne Bridges sind wie Hubs mit Netzwerkkarten ausgestattet, die normalerweise für vier oder acht Eingänge eines bestimmten Typs ausgelegt sind. Wenn mehrere Boards vorhanden sind, kann die Bridge mit Netzwerken unterschiedlicher Art arbeiten.

Schalter (Switch) sind erweiterte Bridges und verwenden auch Frame-Adressen für das Routing. Jeder Switch ist mit einem dedizierten Prozessor ausgestattet, sodass die Gesamtleistung des Switches die Leistung einer herkömmlichen Bridge mit einer einzelnen Prozessoreinheit übertrifft. Im Gegensatz zu Bridges, die ganze Netzwerke verbinden, werden Switches jedoch meistens verwendet, um einzelne Computer zu verbinden (siehe Abbildung 9.7, G). Daher haben Switches viel mehr Steckplätze für Netzwerkkarten als Bridges. Jeder Port ist ein Kollisionsbereich. Um dies zu verhindern, ist jeder Switch-Port mit einem Puffer zum Speichern eingehender Frames ausgestattet. Daher können Kollisionen nur dann auftreten, wenn der Puffer überläuft. Um Kollisionen zu vermeiden, beginnen moderne Switches sofort nach Erhalt ihrer Header mit der Weiterleitung von Frames, d.h. Sie verwenden keine Warteprotokolle. Solche Schalter werden genannt durch. In diesem Fall wird am häufigsten die Hardwareimplementierung des Algorithmus ohne Warten verwendet, während Bridges traditionell einen Prozessor haben, der das Routing mit Warten in Software implementiert.

Router (Router) gehören zur Vermittlungsschicht des OSI-Modells und unterscheiden sich deutlich von Bridges und Standard-Hubs. Die Hauptfunktion des Routers besteht darin, die Paketheader von Netzwerkprotokollen zu lesen und über die weitere Route des Pakets zu entscheiden. Am Router kommt ein Paket an, das von der Vermittlungsschicht gebildet wird (in Abbildung 9.6 dunkel dargestellt), in dem es keinen Frame-Header und -Trailer (CRC) gibt. Das Paket wird an die Router-Software übergeben, die den Paket-Header analysiert und entsprechend den weiteren Weg des Pakets auswählt.

Das Erscheinungsbild von Routern ist auf die Einschränkungen von Bridges und Switches in Bezug auf die Verbindungstopologie und andere Indikatoren zurückzuführen. Durch die Verwendung zusammengesetzter numerischer Adressen (einschließlich Subnetznummern, Computern und nativen Ports) isolieren Router den Datenverkehr einzelner Teile des Netzwerks zuverlässiger und effektiver voneinander. Zusätzlich zur Lokalisierung des Datenverkehrs können Router viele andere Aufgaben ausführen nützliche Funktionen, können sie beispielsweise in einem Netzwerk mit geschlossenen Schleifen arbeiten, während sie aus mehreren möglichen Routen eine rationale Route auswählen, und auch Subnetze, die mit unterschiedlichen Netzwerktechnologien wie Ethernet und X.25 aufgebaut wurden, zu einem einzigen Netzwerk verbinden.

Transport-Gateways werden verwendet, um Computer mit verschiedenen verbindungsorientierten Transportprotokollen wie TCP/IP und ATM zu verbinden. In diesem Fall kann das Transport-Gateway die Pakete kopieren, während es sie in das richtige Format konvertiert.

Anwendungs-Gateways th Arbeiten Sie auf einer höheren Ebene mit Formaten und Paketinhalten. Beispielsweise kann ein E-Mail-Gateway übersetzen E-Mails im Format von SMS-Nachrichten für Mobiltelefone.

Kommunikationsmedien

Die Hauptkomponente von Telekommunikationsnetzen ist das physische Medium (Medium) oder Datenübertragungsmedium, über das Signale übertragen werden. Als solches Medium Koaxialkabel, Twisted-Pair-Kabel, Glasfaserkabel und drahtlose Umgebung (freier Speicherplatz).

PC-Kommunikationsgeräte dienen zum Austausch von Daten zwischen Computern, einem Computer und einem entfernten E/A-Gerät sowie zum Zusammenfassen von Computern zu einem lokalen (Local Area Network, LAN) oder globalen (Wide Area Network, WAN) Netzwerk (einschließlich der Internet). Der Datenaustausch wird für verschiedene Zwecke benötigt: Dateiübertragungen, teilen Peripheriegeräte (z. B. Drucker), Zugriff auf eine Vielzahl von Informationsdiensten im Internet und in privaten Netzwerken, Empfangen und Senden von Faxen, Senden von Nachrichten an Pager und Handys, Gründung Sprachkommunikation(IP-Telefonie), Videokommunikation und sogar gemeinsame Spiele über das Netzwerk. Moderne Technologien, die für diese Zwecke verwendet werden, werden in behandelt, und dieses Kapitel beschreibt Kommunikationsgeräte: Modems und Adapter für verkabelte und drahtlose LANs. Die Kommunikation zwischen Computern kann jedoch mit einer Reihe von Einschränkungen auf andere Weise hergestellt werden: über LPT-Ports, serielle Busse, FireWire und USB. Praktische (angewandte) Vorteile aus der Verbindung eines Computers mit einem Netzwerk können natürlich nur erzielt werden, wenn Netzwerksoftware verfügbar ist, aber ihre Betrachtung ist nicht das Thema dieses Buches.

Anschlussmöglichkeiten

Um einen einzelnen Computer (z. B. zu Hause) mit dem Internet zu verbinden, muss er mit einem Internet Service Provider (ISP) verbunden sein. Für eine solche Verbindung gibt es mehrere Optionen, die sich in Verfügbarkeit, Bandbreite und Kosten unterscheiden:

Die Verbindung über ein Modem über eine normale (geschaltete) Telefonleitung ist die beliebteste und kostengünstigste Methode. Dazu müssen Sie ein Modem (intern oder extern) installieren und den Internetbrowser (Anwendungsprogramm) für diese Verbindungsart konfigurieren (der Setup-Assistent in Windows stellt alle erforderlichen Fragen). Sie müssen auch einen Vertrag mit dem Anbieter abschließen und von ihm die Telefonnummer erhalten, unter der das Modem den Anbieter anrufen soll, Benutzername und Passwort. Der Anbieter kann sich im Prinzip überall befinden, aber Sie sollten keinen Anbieter wählen, der zu weit entfernt ist (in Bezug auf das Telefonnetz), insbesondere nicht im Ausland oder im Ausland (es wird zu teuer). Wenn der Browser gestartet wird, ruft das Modem außerdem automatisch (oder mit einer Bestätigungsanfrage) den Provider an und baut auf Befehl des Browsers eine Verbindung auf (dies kann Minuten dauern, es sei denn, der Provider ist natürlich leicht zu erreichen). Sobald die Verbindung hergestellt ist, können Sie alle Vorteile des Internets genießen. Die Zahlungsbedingungen können unterschiedlich sein: feste Zahlung mit einer begrenzten Menge an gesendeten Informationen (Traffic); Zeitzahlung für die Verbindung; Zahlung nach Verkehr und ihre verschiedenen Kombinationen. Wenn Sie stundenweise bezahlen, vergessen Sie nicht, die Verbindung zu trennen, wenn Sie mit dem Surfen im Internet fertig sind (das spart Geld). Die Verbindung über ein Modem hat eine Reihe von Nachteilen: Die Geschwindigkeit des Datenempfangs aus dem Netzwerk darf 56 Kbps nicht überschreiten, und die Übertragungsgeschwindigkeit ist noch niedriger. Mit der Telefonanlage eines schlechten Benutzers oder schlechten Kommunikationsleitungen sowie mit einem schlechten Anbieter wird die Verbindung instabil, Verbindungen werden unterbrochen und das Kopieren großer Dateien unter solchen Bedingungen kann nicht nur langwierig, sondern auch unmöglich sein. Während der Arbeit im Netz ist es natürlich unmöglich, diese Telefonleitung für Gespräche zu nutzen. Von außen ist es auch problematisch, zu einem begeisterten Abonnenten des Netzwerks durchzukommen (obwohl Sie verwenden können Email schickt ihm einen Brief). Abonnenten von gekoppelten Telefonen können technische Verbindungsprobleme sowie Schwierigkeiten beim Teilen der Telefonzeit mit Nachbarn haben. Die voraussichtliche Umstellung auf zeitbasiertes Bezahlen von Telefongesprächen kann die Kosten dieser bisher günstigsten Verbindungsmethode deutlich erhöhen.

Verbindung über xDSL-Modems über normale Telefonleitungen. Dazu müssen die entsprechenden Modems beim Benutzer und beim Provider installiert sein, aber der Provider muss sich zusätzlich physisch auf dem Gebiet der PBX befinden, die diesen Benutzer bedient. Solche Modems sind teurer als herkömmliche, bieten aber eine höhere Übertragungsrate. Darüber hinaus arbeitet das Modem unabhängig vom Telefon, das an derselben Leitung angeschlossen ist. An das xDSL-Modem kann auch ein kleines lokales Netzwerk von Computern angeschlossen werden (einige xDSL-Modems sind direkt über Ethernet verbunden).

Verbindung über eine dedizierte zwei- oder vieradrige Telefonleitung mit einem speziellen Modem. Dieser Anschluss wird nicht mehr mit dem Telefon verbunden, hier werden nur noch Telefonkabel verwendet. Der Anschluss kann organisatorisch schwierig sein, da bei Telefonkabeln nicht immer freie Adern vorhanden sind. Die Qualität und Geschwindigkeit der Kommunikation ist normalerweise höher als bei herkömmlichen Modems, aber der Preis der Ausrüstung ist auch höher.

Anschluss über Kabel-TV-Netz und Kabelmodem. Bisher ist dies kein sehr verbreitetes Verfahren, da es für den Anbieter (den Eigentümer des Kabelfernsehnetzes) nur bei einer erheblichen Anzahl von Teilnehmern, die sich mit dem Netz verbinden möchten, von Vorteil ist.

Verbindung über ISDN-Digitalnetz. Dies erfordert einen ISDN-Verbindungsadapter (häufig als ISDN-Modem bezeichnet) und die eigentliche ISDN-Leitung, die zum Benutzer geführt wird. Übertragungsgeschwindigkeit - 64 oder 128 Kbps (für Teilnehmer mit einer BRI-Schnittstelle), aber auch dafür Einstiegslevel ISDN-Netz ist teuer.

Satellitenverbindung. Der Anbieter bietet eine Hochgeschwindigkeitsübertragung des Downstream-Verkehrs (vom Netzwerk zum Benutzer) über Satellit, der Empfang erfordert eine Satellitenschüssel und einen speziellen Empfänger, der an einen Computer angeschlossen ist. Der Rückkanal wird durch eine der traditionellen drahtgebundenen Methoden organisiert (häufiger über Wähltelefonleitungen).

Die Verbindung über eine Glasfaser-Kommunikationsleitung ist die teuerste, aber auch qualitativ hochwertigste Verbindung. Dies erfordert die Installation von Glasfaserkabeln vom Anbieter zum Benutzer, wobei ein Benutzer nur ein Glasfaserpaar benötigt. Das Endgerät ist teuer, aber die Übertragungsgeschwindigkeit ist nur durch die physischen Möglichkeiten des Anbieters (und die finanziellen Möglichkeiten des Benutzers) begrenzt.

Verbinden mit einem lokalen Netzwerk, das ein IP-Subnetz des Internets ist. Technisch ist dies die einfachste Verbindung - die Sie brauchen Netzwerkadapter mit dem lokalen Netzwerk verbunden. Anschluss an Adapter Netzwerkprotokoll IP wird eine IP-Adresse zugewiesen und der Computer wird ein vollwertiges Mitglied des Netzwerks. Kommunikationsprobleme mit dem Anbieter fallen auf den Netzwerkadministrator, der sich darum kümmern muss, das lokale Netzwerk vom globalen Router zu trennen. Die Verbindung des Routers mit dem Provider kann auf eine der oben genannten Arten erfolgen.

Heutzutage ist Kommunikationsausrüstung ein fester Bestandteil des täglichen Lebens von 99 % der Bewohner des Planeten Erde. Die meisten modernen Geräte enthalten Elemente einer Art von Kommunikationsausrüstung.

Merkmale von Kommunikationsgeräten

Kommunikationsgerät ist ein Gerät, mit dessen Hilfe die Kommunikation zwischen mehreren Punkten des Netzwerks durchgeführt wird (das Netzwerk kann lokal oder global sein).

Das Hauptmerkmal von Kommunikationsgeräten besteht darin, dass verschiedene Geräte benötigt werden, um die Kommunikation sicherzustellen, einschließlich:

• Endgeräte für Daten – Endgeräte (Computer, Signalempfänger für globale Navigationssysteme, Datenerfassungsgeräte);
• Endgeräte für Kommunikationsleitungen - Datenkanalgeräte (Modems);
• Netzwerkausrüstung - Router, Hubs, Kabel, Patchpanels und mehr.

Auch Kommunikationsgeräte werden nach dem Funktionsumfang in aktive und passive Geräte unterteilt. Fehlen beide Arten dieser Geräte, kann keine Kommunikation im Netzwerk stattfinden.

Passive Mechanismen werden als Netzwerkmechanismen bezeichnet, die keine intelligenten Funktionen enthalten.

Aktive Geräte sind Mechanismen, deren Funktionsweise intelligente Details enthält. Aktive Geräte erfüllen mehrere Funktionen, können selbstständig zwischen diesen Funktionen umschalten und den Benutzer über Störungen und Netzzustände informieren.

Liste der Ausrüstung für Informations- und Kommunikationstechnologien

Aktiv:

• Netzwerkadapter;
• Verstärker;
• Repeater für mehrere Ports (Hub);
• Router;
• Netzwerk-Transceiver;
• Mediendateikonverter;
• Verstärker.

Passiv:

• System von Anschlüssen und Kabeln;
• Ausrüstung für die Wartung des Systems von Ports und Kabeln.

Herstellung von Kommunikationsgeräten

Die Herstellung von Kommunikationsgeräten wird nach mehreren OKVED-Codes klassifiziert: 26.30.1, 26.30.11, 26.30.12, 26.30.13, 26.30.3, 26.30.19 und andere. Die ganze Gruppe 26.30 bezieht sich auf die Produktion andere Art Kommunikationsausrüstung.

Aufgrund der Tatsache, dass das komplette Set beinhaltet verschiedene Typen Geräte, Kabel und andere Geräte, eine Vielzahl von Herstellern sind an der Erstellung der erforderlichen Elemente beteiligt.

Hersteller von Kommunikationsgeräten

Jetzt gibt es auf diesem Markt eine große Anzahl starker und entwickelter Unternehmen, mit denen es fast unmöglich ist, zu konkurrieren. Die bekanntesten globalen Marken sind: Acer, Asus, Canon, Dell, HP, Huawei, Intel, TP-Link und Ipcom. Die Produkte dieser Firmen sind dem Massenverbraucher gut bekannt. Im Laufe der Jahre hat sich dieses Produkt von der besten Seite bewährt.

Von inländischen Unternehmen ist es möglich zu bemerken:

• "Eltex" - Entwickler und Hersteller von Telekommunikationsgeräten Ethernet-Switches, VoIP-Gateways (FXS / FXO und SMG), MSAN, Softswitch, WLAN-Hotspots Zugriff;
• CJSC "Moskabel-Fujikura" beschäftigt sich mit der Herstellung von optischen Kabeln;
• Werk "Kirskabel" - eines der jüngsten Unternehmen in der Kabelindustrie;
• NetAP ist ein Unternehmen, das sich mit ISP-Abrechnung, OSS/BSS-Systemen und IPTV-Lösungen beschäftigt.

Reparatur von Computern und Kommunikationsgeräten

Unternehmen, die Reparaturdienste für Computer- und Kommunikationsgeräte anbieten, sind in den meisten Fällen Vertreter der Hersteller selbst. Reparaturen werden von spezialisierten Servicezentren durchgeführt. Informationen darüber, an welche Organisation Sie sich bei Störungen wenden können, sind im Reisepass der verwendeten Geräte oder im Vertrag enthalten.

Der Reparaturvorgang selbst nimmt in der Regel nicht allzu viel Zeit in Anspruch. Wenn es sich um passive Teile des Netzwerks handelt, ist normalerweise nur ein Austausch von Drähten erforderlich. Die aktiven Teile des Netzes erfordern im Störungsfall mehr Aufmerksamkeit.

Kommunikation, Kommunikation, Funkelektronik und digitale Instrumente

Der Datenaustausch ist für verschiedene Zwecke erforderlich: Übertragen von Dateien, gemeinsame Nutzung von Peripheriegeräten wie Druckern, Zugriff auf eine Vielzahl von Informationsdiensten im Internet und in privaten Netzwerken, Empfangen und Senden von Faxnachrichten, Senden von Nachrichten an Pager und Mobiltelefone, Herstellen von Sprachkommunikation, IP Telefonie, Videokommunikation und sogar Online-Spiele. COM-Port Eine serielle Schnittstelle zur Datenübertragung in eine Richtung verwendet eine Signalleitung, über die nacheinander Informationsbits übertragen werden ...

Vortrag 13

Fragen:

Kabelgebundene Kommunikationsschnittstellen.

Modems.

Literatur: 1. Haken. M.Hardware IBM-PC. Peter, 2005, S. 6 08-660.

PC-Kommunikationsgeräte dienen dazu, den Datenaustausch zwischen Computern, einem Computer und einem entfernten I/O-Gerät zu organisieren sowie einen Computer in ein lokales oder globales Netzwerk einzubinden. Der Datenaustausch ist für verschiedene Zwecke erforderlich: Dateiübertragung, gemeinsame Nutzung von Peripheriegeräten (z. B. Drucker), Zugriff auf verschiedene Informationsdienste im Internet und in privaten Netzwerken, Empfangen und Senden von Faxnachrichten, Senden von Nachrichten an Pager und Mobiltelefone, Sprachkommunikation aufbauen ( IP Telefonie), Videokommunikation und sogar gemeinsame Spiele über das Netzwerk. Moderne Technologien, die für diese Zwecke verwendet werden, konzentrieren sich speziell auf die Kommunikation: COM-Port, drahtlose Schnittstellen, Modems, LAN-Adapter. Die Kommunikation zwischen Computern kann jedoch mit einer Reihe von Einschränkungen auf andere Weise hergestellt werden: durch LPT -Ports, serielle Busse FireWire und USB.

1. Kabelgebundene Kommunikationsschnittstellen.

1.1. COM-Port

Die serielle Schnittstelle zur Datenübertragung in eine Richtung verwendet eine Signalleitung, über die Informationsbits nacheinander - sequentiell - übertragen werden. Englische Schnittstellen- und Portnamen − Serielle Schnittstelle und Serieller Port . Die serielle Übertragung reduziert die Anzahl der Signalleitungen und verbessert die Kommunikation über große Entfernungen.

Von den ersten Modellen, PC Es gibt eine serielle Schnittstelle - COM-Port (Kommunikationsport - Kommunikationsanschluss). Dieser Anschluss bietet asynchron Standardaustausch RS-232C. Synchroner Austausch im PC unterstützen beispielsweise nur spezielle Adapter SDLC oder V .35. COM-Ports sind auf Chips von universellen asynchronen Transceivern implementiert(UART), familienverträglich 18250/16450/16550. Sie belegen 8 benachbarte 8-Bit-Register im I/O-Raum und können standardmäßig angeordnet werdenBasisadressen:

3F8h (COM1), 2F8h (COM2), 3E8h (COM3), 2E8h (COM4).

Ports generieren könnenHardware-Interrupts IRQ 4 (normalerweise für COM1 und COM3 verwendet) und IRQ 3 (für COM2 und COM4). Von außen können die Ports serielle Datenleitungen senden und empfangen sowie eine Reihe von Steuer- und Statussignalen, die dem Standard entsprechen RS-232C . COM-Ports haben externe Stecker DB 25 P oder DB 9 P , gebracht zu Rückwand Computer. Ein charakteristisches Merkmal der Schnittstelle ist die Verwendung von Nicht-TTL-Signalen - alle externen Signale des Ports sind bipolar. Es besteht keine galvanische Trennung – die Schaltungsmasse des angeschlossenen Geräts ist mit der Schaltungsmasse des Computers verbunden. Die Übertragungsgeschwindigkeit kann 115,2 Kbps erreichen.

Der Name des Ports gibt seinen Hauptzweck an – das Anschließen von Kommunikationsgeräten (z. B. einem Modem) zur Kommunikation mit anderen Computern, Netzwerken und Peripheriegeräten. Der Port kann direkt angeschlossen werden und Peripheriegeräte mit serieller Schnittstelle: Drucker, Plotter, Terminals usw. Der COM-Port wird häufig zum Anschließen einer Maus sowie zum Organisieren der direkten Kommunikation zwischen zwei Computern verwendet. An den COM-Port werden auch elektronische Schlüssel angeschlossen.

DerzeitGeräte, die traditionell einen COM-Port verwenden, sollten auf serielle Busse übertragen werden USB und Firewire.

1.2. RS-232 C-Schnittstelle

RS-232C-Protokoll

RS-232C-Standard beschreibt unsymmetrische Sender und Empfänger - das Signal wird relativ zur gemeinsamen Leitung übertragen - Schaltungsmasse (symmetrische Differenzsignale werden in anderen Schnittstellen verwendet - z. RS-422). Schnittstelle bietet keine galvanische Trennung Geräte. logische Einheitentspricht der Spannung Empfängereingang im Bereich -12...-3 V.Logisch Nullentspricht dem Bereich +3...+12 V. Der Bereich -3...+3 V ist die Totzone, die die Hysterese des Empfängers bestimmt: Der Leitungszustand wird erst nach Überschreiten der Schwelle als geändert betrachtet. Die Signalpegel an den Ausgängen der Sender müssen in den Bereichen von -12...-5 V und +5...+12 V liegen, um Eins bzw. Null darzustellen.

Boolesche 0

Logik 1 0 U-Eingang

12V +3V +12V

Abbildung 13.1. Spannungspegel und Logiksignal

Die Schnittstelle geht von der Anwesenheit ausbeschützende Erdefür angeschlossene Geräte, wenn sie beide mit Wechselstrom versorgt werden und Netzfilter haben.

Anschließen und Trennen von SchnittstellenkabelnGeräte mit eigener Stromversorgung müssen seinwenn der Strom ausgeschaltet ist.Andernfalls kann die Differenz der unsymmetrischen Gerätepotentiale zum Zeitpunkt des Umschaltens an die Ausgangs- oder E(was gefährlicher ist) angelegt werden und die Mikroschaltungen deaktivieren.

Im Tisch. 13.1 zeigt die Pinbelegung der COM-Port-Anschlüsse (und aller anderen Datenübertragungsgeräte). Bei Modems ist der Name der Schaltungen und Kontakte gleich, aber die Rollen der Signale (Eingang-Ausgang) sind vertauscht.

Tabelle 13.1. Stecker und Schnittstellensignale RS-232C

Kettenbezeichnung

Steckerstift

Remote-Anschlusskabel Ader-Nr. PC

Richtung

COM-Port

RS-232

V.24 Gemeinsame 2

DB-25P DB-9P

AA

(10)

(10)

(10)

AB

VA

BB

SA

St.

108/2

1 8-Bit-Multicard-Flachbandkabel.

2 Flachbandkabel für 16-Bit-Multicards und Ports auf Motherboards.

3 Flachbandkabeloption für Anschlüsse auf Hauptplatinen.

4 Breites Flachbandkabel auf 25-poligen Stecker.

Teilmenge von Signalen RS-232 C im Zusammenhang mit dem asynchronen Modus aus Sicht des COM-Ports betrachten PC . Der Einfachheit halber verwenden wir die mnemonischen Namen, die in den Beschreibungen von COM-Ports und den meisten Geräten verwendet werden (sie unterscheiden sich von den gesichtslosen Bezeichnungen RS-232 und V .24). Der Zweck der Schnittstellensignale ist in Tabelle angegeben. 10.2.

Tabelle 13.2. Belegung der Schnittstellensignale RS-232C

Signal	Zweck
	Geschützter Boden- Schutzerde, verbunden mit Gerätegehäuse und Kabelschirm
	Signalmasse - Signalmasse (Schaltkreis), relativ zu der die Signalpegel wirken
	Daten übertragen - Serielle Daten - Senderausgang
	Empfange Daten- Serielle Daten - Empfängereingang
	Anfrage zum Senden — Datenübertragungsanforderungsausgabe: Der "Ein"-Zustand teilt dem Modem mit, dass das Terminal Daten zu übertragen hat. Im Halbduplex-Modus dient es zur Richtungssteuerung - der "Ein"-Zustand dient als Signal an das Modem, in den Sendemodus zu schalten
	Zum Senden freigeben Eingang, der es dem Terminal ermöglicht, Daten zu übertragen. Der "Aus"-Zustand deaktiviert die Datenübertragung. Das Signal wird zur Hardware-Flusskontrolle verwendet
	Datensatz bereit - Bereitschaftssignaleingang vom Datenübertragungsgerät (das Modem ist im Betriebsmodus mit dem Kanal verbunden und hat die Koordination mit dem Gerät am anderen Ende des Kanals abgeschlossen)
	Datenterminal bereit Kfür Datenaustausch. Der "Ein"-Zustand hält die Wählverbindung im verbundenen Zustand
	Datenträger erkannt - Signaleingang für die Trägererkennung des Modems
	Ringanzeige - Anrufanzeigeeingang (Anruf). In einem geschalteten Kanal signalisiert das Modem mit diesem Signal die Annahme eines Anrufs.

Die normale Folge von Steuersignalen für den Fall, dass das Modem an den COM-Port angeschlossen wird, ist in Abb. 2 dargestellt. 13.1. Erinnern Sie sich, dass ein positiver Pegel dem logischen Zustand „Aus“ entspricht und ein negativer Pegel Ein.

Abb. 13.1: Sequenz der Steuersignale der Schnittstelle RS-232C

1. Signaleinstellung DTR der Computer zeigt den Wunsch an, das Modem zu verwenden.
2. Signaleinstellung DSR das Modem signalisiert seine Bereitschaft zum Verbindungsaufbau.
3. RTS-Signal der Rechner bittet um Sendeerlaubnis und erklärt sich bereit, Daten vom Modem zu empfangen.
4. CTS-Signal Das Modem meldet, dass es bereit ist, Daten vom Computer zu empfangen und an die Leitung zu übertragen.
5. Entfernen des CTS-Signals Das Modem signalisiert die Unmöglichkeit eines weiteren Empfangs (z. B. ist der Puffer voll) - der Computer sollte die Datenübertragung unterbrechen.
6. Signalwiederherstellung CTS das Modem lässt den Computer weiter senden (es ist Platz im Puffer).
7. Entfernen des RTS-Signals kann bedeuten, dass entweder der Computerpuffer voll ist (das Modem muss die Datenübertragung zum Computer unterbrechen) oder dass keine Daten zum Modem übertragen werden können. Normalerweise sendet das Modem in diesem Fall keine Daten mehr an den Computer.
8. Das Modem bestätigt die Entfernung des Signals RTS Signal zurückgesetzt CTS.
9. Der Computer setzt das Signal zurück RTS um die Übertragung fortzusetzen.
10. Das Modem bestätigt seine Bereitschaft für diese Aktionen.
11. Der Computer zeigt den Abschluss des Austauschs an.
12. Das Modem bestätigt.
13. Der Computer nimmt das Signal auf DTR , was normalerweise ein Signal zum Trennen ("Auflegen") ist.
14. Reset des Modemsignals DSR meldet einen Verbindungsabbruch.

Beat starten, Beat stoppen, Gewährleistung einer Sendepause (Abb. 13.2). Das Startbit des nächsten Bytes wird jederzeit nach dem Stopbit gesendet, dh zwischen den Übertragungen sind beliebig lange Pausen möglich. Das Startbit, das immer einen fest definierten Wert (logisch 0) hat, bietet einen einfachen Mechanismus zum Synchronisieren des Empfängers mit dem Signal des Senders. Es wird davon ausgegangen, dass Empfänger und Sender mit der gleichen Baudrate arbeiten.

Bei der asynchronen Übertragung wird jedem Byte vorangestellt beginne zu schlagen, Signalisierung des Empfängers über den Beginn der Nachricht, gefolgt von Datenbits und möglicherweise ein Paritätsbit (Parität). Vervollständigt das Paket hör auf zu schlagen, Gewährleistung einer Sendepause (Abb. 13.2). Das Startbit des nächsten Bytes wird jederzeit nach dem Stopbit gesendet, dh zwischen den Übertragungen sind beliebig lange Pausen möglich.

Reis. 13.2. Asynchrones Übertragungsformat

Das Startbit, das immer einen fest definierten Wert (logisch 0) hat, bietet einen einfachen Mechanismus zum Synchronisieren des Empfängers mit dem Signal des Senders. Es wird davon ausgegangen, dass Empfänger und Sender mit der gleichen Geschwindigkeit arbeiten.

Das asynchrone Sendeformat ermöglicht Ihnen eine Identifizierung möglichÜbertragungsfehler:falsches Startbit, verlorenes Stoppbit, Paritätsfehler. Mit der Formatkontrolle können Sie einen Zeilenumbruch erkennen: In diesem Fall wird eine logische Null empfangen, die zunächst als Startbit und Nulldatenbits behandelt wird, dann wird die Stoppbitkontrolle ausgelöst.

Für den asynchronen Modus ist die SerieStandard-Baudraten:50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 und 115200 bps. Manchmal wird statt der Maßeinheit „bit / s“ „Baud“ verwendet ( Baud ), aber bei Betrachtung von binär übertragenen Signalen ist dies falsch.

In Baud ist es üblich, die Frequenz von Änderungen im Leitungszustandssignal zu messen, und bei einem nicht-binären Codierungsverfahren im Kommunikationskanal können sich die Bitrate (bps) und die Signaländerungen (Baud) um ein Vielfaches unterscheiden.

Anzahl der Datenbits kann 5, 6, 7 oder 8 sein (5- und 6-Bit-Formate sind nicht weit verbreitet). Menge Stoppbit kann 1, 1,5 oder 2 sein ("eineinhalb" bedeutet nur die Länge des Stoppintervalls).

Asynchroner Modus istbyteorientiert(zeichenorientiert) - die minimal übertragene Informationseinheit - ein Byte (Zeichen). Im Gegensatz dazu ist der synchrone Modus (wird von COM-Ports nicht unterstützt) bitorientiert – der darüber gesendete Frame kann eine beliebige Anzahl von Bits haben.

1.3. Anwendung von COM-Ports

Der COM-Anschluss wird häufig zum Anschließen verschiedener Peripherie- und Kommunikationsgeräte sowie zur Kommunikation verwendet technologische Ausstattung, Steuerung und Überwachung von Objekten, Programmierern, In-Circuit-Emulatoren und anderen Geräten über das RS-232C-Protokoll.

Der COM-Port kann auch als bidirektionale Schnittstelle fungieren

3 softwaregesteuerte Ausgangsleitungen u

4 softwarelesbare Eingangsleitungen mit bipolaren Signalen.

Ihre Verwendung ist Sache des Entwicklers. Es gibt zum Beispiel eine Schaltung für einen Ein-Bit-Pulsweitenwandler, mit dem Sie ein Audiosignal über die Eingangsleitung eines COM-Ports auf eine PC-Festplatte aufzeichnen können. Abspielen dieser Aufnahme über regelmäßiger Redner Mit dem PC können Sie Sprache übertragen.

Geräte direkt verbinden

a). Maus-Manipulator.

COM-Ports werden am häufigsten verwendet, um Manipulatoren (Maus, Trackball) anzuschließen. In diesem Fall wird der Port im seriellen Eingabemodus verwendet. Eine serielle Maus – Serial Mouse – kann an jeden guten Port angeschlossen werden. Um die Port- und Mausanschlüsse aufeinander abzustimmen, können Sie den Adapter DB-9S-DB-25P oder DB-25S-DB-9P verwenden. Für die Maus wird ein Interrupt benötigt, IRQ4 für den C0M1-Port, IRQ3 für den COM2-Port. Die Tatsache, dass der C0M1-Port einen IRQ4-Interrupt benötigt, damit die Maus funktioniert, ist eine Eigenschaft seines Treibers, aber die Tatsache der Einschränkung ist für den Benutzer wichtig. Jedes Ereignis – Bewegen der Maus oder Drücken und Loslassen einer Taste – wird durch eine binäre Nachricht über die RS-232C-Schnittstelle codiert. Es wird eine asynchrone Übertragung verwendet; Bipolare Energie wird von den Steuerleitungen der Schnittstelle bereitgestellt.

b). externes Modem.

Um externe Modems anzuschließen, ist ein vollständiges (9-adriges) ADF-AKD-Kabel erforderlich, dessen Diagramm in Abb. 13.3. Dasselbe Kabel wird verwendet, um die Anschlüsse (nach Anzahl der Pins) anzupassen; es ist möglich, die für Mäuse ausgelegten Adapter 9-25 zu verwenden. Interrupts werden normalerweise benötigt, damit die Kommunikationssoftware funktioniert, aber es gibt Freiheit bei der Wahl der Portnummer (Adresse) und der Interruptleitung. Wenn es mit Geschwindigkeiten von 9600 bps und höher funktionieren soll, muss der COM-Port auf einem UART 16550A-Chip oder kompatibel implementiert werden. Die Möglichkeiten, FIFO-Puffer zu verarbeiten und über DMA-Kanäle auszutauschen, hängen von der Kommunikationssoftware ab.

in). Kommunikation von Computern.

Um zwei räumlich entfernte Rechner miteinander zu verbinden, nutzen diese ebenfalls eine direkte Verbindung ihrer COM-Ports mit einem Nullmodemkabel (Abb. 13.4). Mit MS-DOS-Programmen wie Norton Commander und Interlnk können Sie Dateien mit Geschwindigkeiten von bis zu 115,2 Kbit/s ohne Verwendung von Hardware-Interrupts austauschen.

Reis. 13.3. Modemkabel

Abbildung 13.4 Nullmodemkabel a) - minimal, b) - voll.

Serielle Konvertierungen

Auf der physikalischen Ebene hat die serielle Schnittstelle verschiedene Implementierungen, die sich in der Art und Weise unterscheiden, wie elektrische Signale übertragen werden. Dazu gibt es eine Reihe internationaler Standards RS-232C . Auf Abb. 13.5 zeigt die Anschlussdiagramme ihrer Empfänger und Sender und zeigt auch die Beschränkungen bezüglich der Länge der Leitung (L) und der maximalen Datenrate (V). Unsymmetrische RS-232C- und RS-423A-Schnittstellenleitungen haben die niedrigste Gleichtaktimmunität. Beste Optionen verfügt über eine Punkt-zu-Punkt-RS-422A-Schnittstelle und ihr Amtsleitungs-(Bus)-Gegenstück RS-485 Betrieb auf symmetrischen Kommunikationsleitungen. Sie verwenden Differenzsignale für jedes Signal mit einem separaten (verdrillten) Adernpaar für jeden Signalpfad. Da diese Schnittstellen logisch zusammenhängen, können einfache Signalumsetzer verwendet werden, die einen Übergang von einer Schnittstelle zur anderen ermöglichen.

Reis. 13.5. Serielle Standards

In den obigen Standards wird das Signal durch ein Potential dargestellt. Es gibt serielle Schnittstellen, bei denen der Strom, der durch die gemeinsame Sender-Empfänger-Schaltung fließt, aufschlussreich ist - die „Stromschleife“ und MIDI

"Current Loop" ist eine gängige Variante der seriellen Schnittstelle. Das elektrische Signal ist dabei nicht der Spannungspegel gegenüber der gemeinsamen Ader, sondern der Strom in der Zweidrahtleitung, die Empfänger und Sender verbindet. Eine logische Eins („Ein“-Zustand) entspricht einem Strom von 20 mA, und eine logische Null entspricht der Stromlosigkeit. Diese Darstellung der Signale für das obige asynchrone Sendeformat ermöglicht es Ihnen, einen Leitungsbruch zu erkennen – der Empfänger erkennt das Fehlen eines Stoppbits (der Leitungsbruch fungiert als permanente logische Null).

Bei der Stromschleife handelt es sich in der Regel um eine galvanische Trennung der Eingangskreise des Empfängers vom Gerätekreis. In diesem Fall ist die Stromquelle in der Schleife der Sender (diese Option wird als aktiver Sender bezeichnet). Es ist auch möglich, den Empfänger mit Strom zu versorgen (aktiver Empfänger), während die Ausgangstaste des Senders auch galvanisch vom Rest des Senderkreises getrennt werden kann. Es gibt vereinfachte Versionen ohne galvanische Trennung, aber das ist schon ein degenerierter Fall der Schnittstelle.

Eine Stromschleife mit galvanischer Trennung ermöglicht die Übertragung von Signalen über Entfernungen von bis zu mehreren Kilometern. Die Entfernung wird durch den Widerstand eines Adernpaares und den Störpegel bestimmt. Da die Schnittstelle für jedes Signal ein Adernpaar benötigt, werden typischerweise nur zwei Schnittstellensignale verwendet. Im Fall eines bidirektionalen Austauschs werden nur die Signale gesendeter und empfangener Daten verwendet, und die Flusssteuerung wird durch ein Softwareverfahren implementiert. Wird keine bidirektionale Kommunikation benötigt, wird eine Datenleitung belegt und zur Flusskontrolle die Rückwärtsleitung für das CTS-Signal (Hardwareprotokoll) oder die gegenüberliegende Datenleitung (Softwareprotokoll) verwendet. Mit der richtigen Software kann eine einzelne Stromschleife eine bidirektionale Halbduplex-Kommunikation zwischen zwei Geräten ermöglichen. In diesem Fall "hört" jeder Empfänger sowohl die Signale des Senders auf der gegenüberliegenden Seite des Kanals als auch die Signale seines eigenen Senders. Sie werden von den Kommunikationspaketen einfach als Echo betrachtet. Für einen fehlerfreien Empfang müssen die Sender daher abwechselnd arbeiten.

2. Modems

Um Daten über große Entfernungen (innerhalb der ganzen Welt) zu übertragen, werden seit langem öffentliche Fernsprechnetze (PSTN) verwendet. Für die direkte Übertragung digitaler Daten sind herkömmliche analoge Telefonnetze jedoch ungeeignet – es werden Modems auf beiden Teilnehmerseiten benötigt.

Ein Modem (Modulator-Demodulator) wird verwendet, um Informationen über große Entfernungen zu übertragen, die für lokale Netzwerke nicht zugänglich sind, wobei dedizierte und Wähl-Telefonleitungen verwendet werden. Der Modulator wandelt die vom Computer kommenden binären Informationen in analoge Signale mit Frequenz- und (oder) Phasenmodulation um, deren Spektrum der Bandbreite herkömmlicher Sprachtelefonleitungen entspricht. Der Demodulator extrahiert aus diesem Signal die codierte binäre Information und überträgt sie an den empfangenden Computer.

Das Faxmodem (Fax-Modem) ermöglicht das Senden und Empfangen von Faxbildern, die mit herkömmlichen Faxgeräten kompatibel sind. Bei der Faxübertragung werden auch digitale Daten übertragen, wobei die „Ziffer“ für Endbenutzer nicht sichtbar ist: Das Faxgerät scannt das Bild, digitalisiert es (1 Bit pro Punkt), komprimiert die Daten und überträgt sie über ein Modem an das Telefon Linie. Auf der Empfangsseite werden inverse Transformationen durchgeführt. Ein Faxmodem funktioniert ähnlich, aber anstatt zu scannen, akzeptiert seine Softwareunterstützung Grafik- oder Textdaten von anderen Programmen. Empfangene Faxe werden als grafische Dateiformate formatiert, die Anwendungen zur weiteren Verarbeitung oder zum Drucken zur Verfügung stehen.

Moderne Modems verfügen über eine Reihe zusätzlicher Funktionen, die den Anwendungsbereich erweitern. Ein Sprachmodem (Sprachmodem) ist in der Lage, ein Audiosignal in eine digitale Form umzuwandeln, in der es über eine Kommunikationsleitung übertragen wird. Auf der Empfangsseite werden inverse Transformationen durchgeführt. Das Audiosignal wird beispielsweise nach dem ADPCM-Verfahren (Adaptive Differential Pulse Code Modulation - Adaptive Differential Pulse Code Modulation, ADPCM) komprimiert.

Modems können während einer Kommunikationssitzung im Simplex-, Vollduplex- oder Halbduplexmodus arbeiten. Um die effektive Geschwindigkeit zu erhöhen, werden verschiedene Methoden der Informationskomprimierung verwendet, die sowohl von den Modems selbst als auch von Kommunikationssoftware implementiert werden.

2.1. Moderne Designs

ITL DS SOS SP

USG K

KU

USPK

Reis. 10.7 Blockschaltbild des Modems

Auf Abb. 10.7 zeigt ein typisches Blockdiagramm eines externen Modems mit:

ITL - Telefonleitungsschnittstelle;

DS - Differentialsystem zur Trennung von Ein- und Ausgangssignalen, Übergang von 2-Draht- auf 4-Draht-Leitung;

SOS - Signalverarbeitungssystem von DAC und ADC.

SP - Signalprozessor der Signalcodierung;

K - SP-Steuerungscontroller, der Folgendes bereitstellt: Fehlerkorrektur, Informationskomprimierung, Arbeit mit dem Speicher;

USP - Lautsprecherschnittstellengerät;

KU - Steuertasten;

USPK ist ein Gerät zur Verbindung mit einem Personalcomputer.

1 . Telefonleitungsschnittstelle - ITL

(Direct Access Arrangement - DAA)

In den GOSTs der Ex-UdSSR ist "Joint 1 PM" geregelt. In den USA werden Modems auf Konformität mit FCC Teil 65, Teil 15 getestet, in Großbritannien ist der entsprechende Standard BS6305... Telefongesellschaften auf der ganzen Welt regeln streng die Anforderungen an an Kanäle angeschlossene Geräte.

Physische Verbindung, Überspannungs- und Funkstörungsschutz, Wählen und Fixieren von Telefongesprächen, galvanische Trennung und Impedanzanpassung – dies ist keine vollständige Liste der von der DAA-Schaltung unterstützten Funktionen. Die aufgeführten Funktionen werden wie folgt bereitgestellt.

1) RJ11-Anschlüsse stellen die physische Verbindung zur geschalteten Telefonleitung und zum Telefon her. Bei günstigen Produkten wird das Telefon parallel zum Modemeingang geschaltet, bei hochwertigen Produkten wird eine auf einem Relais implementierte Telefon/Modem-Umschaltung unterstützt.

Es gehört zum guten Ton, die Modi von Telefonsystemen mit mehreren Leitungen (Key Telephone System) zu implementieren - RJ12, RJ13 und Unterstützung für vieradrige Standleitungen RJ45, JM8. Tabelle 1 listet die Stiftbelegungen für diese Anschlüsse auf.

Kontakt Nummer	RJ11	RJ12, RJ13	RJ45	Kontakt Nummer
					Klingeln übertragen
			Trinkgeld erhalten		Tipp übermitteln
			Klingeln übertragen
	Ring	Ring	Tipp übermitteln
			Klingeln erhalten
					Trinkgeld erhalten
					Klingeln erhalten

Tabelle 1

2) Die Eingangsleitungen sind durch einen Varistor vor Überspannung geschützt, der seinen Widerstand bei einer Spannung von 400 ... 500 V stark reduziert. Die zweite Stufe des Hochgeschwindigkeitsschutzes ist in der Sekundärwicklung des Transformators installiert und wird weiter implementiert Back-to-Back-Zenerdioden.

3) Der Schutz der Leitung vor Funkstörungen des Modems erfolgt über herkömmliche LC-Filter (1000 pF plus drei Windungen auf dem Ferrit).

4) Für Wählleitungen werden die Funktionen Impulswahl, „Clear“ (Gleichstrom kleiner 0,5 mA) und „Line Hold“ (Gleichstrom größer 8 mA) unterstützt.

Die vielseitigste Implementierung besteht darin, dass das Relais wählt und der Gleichstrom durch den Transformator fließt.

Neue Designs verwenden oft den Electronic Holding Coll Circuit (EHCC). Es hat einen niedrigen Gleichstromwiderstand, der ausreicht, um die Leitung zu halten, behält jedoch eine hohe Wechselstromimpedanz des gewünschten Signals bei. In diesem Fall wird die Anwahl durch das Relais oder den EHCC-Knoten selbst mit Optokoppler-Steuertrennung durchgeführt.

Das EHCC-System ist auf einige Arten von Börsen (z. B. „Kvant“) nur begrenzt anwendbar.

5) Der konservativste Knoten zum Reparieren von Telefonanrufen. Daran hat sich in den letzten zehn Jahren nicht viel geändert. Eine Hochspannungskapazität, ein Widerstand, eine Zenerdiode, eine Optokoppler-LED (mit einem leichten Spiel bei Nennwerten und Typen) - das ist wahrscheinlich alles.

6) Eine wichtige Anforderung an die Schnittstelle mit der Leitung ist die Sicherstellung der Symmetrie des Eingangs und seiner galvanischen Trennung. Dazu werden Transformatoren verwendet. Optokoppler sind heute eher als Exoten interessant.

Transformatoren selbst, die sich ständig verbessern, haben zwei Modewellen durchlaufen. Zunächst kamen herkömmliche zum Einsatz - mit kapazitiver AC-Entkopplung. Dann wurden Modelle entwickelt, die die Parameter nicht signifikant verschlechtern Gleichströme Voreingenommenheit. Bei hohen Geschwindigkeiten kehrte alles zum Anfang zurück ...

7) Impedanzanpassung. Eingangs- und Ausgangswiderstand des Modems gegen Wechselstrom (300...3400 Hz) sollten 600 Ohm +-15% betragen.

Ein hochwertiger Trafo und ein akkurater Lastwiderstand sind eine Garantie. Um die Abhängigkeit der Impedanz von der Frequenz zu verringern, wird parallel zur Sekundärwicklung des Transformators eine zusätzliche Kapazität installiert.

2. Differenzialsystem (HYBRID) - DS

Der Zweck des Differentialsystems besteht darin, von einer Zweidrahtleitung zu einer analogen Vierdraht-Modem-Abschlussschaltung zu wechseln. Der Knoten kompensiert das Eindringen des Ausgangssignals in den Eingang (Near Echo), was die tatsächliche Empfindlichkeit erhöht.

Es sind mehrere Arten von "passiven" Implementierungen bekannt:

• Transformator, bei dem die Sekundärwicklung des Transformators einen Mittelpunkt aufweist, der über einen Ballastwiderstand mit Masse verbunden ist;
• elektronisch, für Schaltungen mit unipolarer und bipolarer Stromversorgung; dabei wird das Ausgangssignal am Operationsverstärker vom Eingangssignal subtrahiert und die Frequenzabhängigkeit durch eine Boost-Stufe minimiert.

Der wunde Punkt dieser Schemata ist die Abhängigkeit vom Widerstand einer bestimmten Telefonleitung. Einige Arten von Modems verfügen über Hardware-Tuning, aber es ist nicht möglich, die Abhängigkeit des Widerstands von der Frequenz in passiven Systemen vollständig zu bewältigen.

Bei teuren Modellen kommt ein aktives Differenzial zum Einsatz. Das zur Kompensation benötigte Signal wird ständig vom Signalprozessor berechnet. Von einem zusätzlichen DAC gebildet und von einem Filter geglättet, wird es vom Eingangssignal subtrahiert und bietet eine hochwertige Kompensation.

SOS-Signalverarbeitungssystem.

Durch einen Transformator galvanisch von der Außenwelt getrennt und durch ein Differenzsystem in Ein- und Ausgang aufgeteilt, gelangt das Signal an die „analoge Front“, wo sich der Kampf um Millivolt und Dezibel entfaltet.

Das Ausgangssignal wird vom DAC erzeugt. Bei mittleren Übertragungsraten sind es in der Regel 10 Bit, bei schnellen Modems 14...16 Bit. Datenabtastrate von 7,2 bis 9,6 kHz. Das Glättungsfilter basiert in der Regel auf der integrierten „Switching Capacitor“-Technologie. Es bietet über 32 dB Dämpfung bei Frequenzen über 4,6 kHz.

Das Eingangssignal geht zu einem Bandpassfilter. Bei Modems entsprechend V.22bis sind dies 900 ... 1500 Hz bzw. 2100 ... 2700 Hz. Bei hohen Geschwindigkeiten kann die Bandbreite 300...4000 Hz (V.34) erreichen. Das „geadelte“ Signal wird von einer softwaregesteuerten AGC-Schaltung verstärkt und vom ADC gemessen. Die Abtastrate und Bittiefe des ADC entsprechen in etwa dem DAC.

4. Signalprozessor (Digitaler Signalprozessor - DSP) Gemeinschaftsunternehmen

Die Zeiten, in denen „Einsen“ und „Nullen“ mit Hilfe von Hardware-Komparatoren von Störungen unterschieden wurden, sind längst vorbei. Die Übertragungsgeschwindigkeit und deren Qualität werden nun durch die an der Signalverarbeitung beteiligten Rechenressourcen bestimmt. Ihre Durchschnittswerte sind in Tabelle 2 dargestellt.

DSP-ROM wird entweder durch Maskentechnologie auf dem Prozessorchip oder in Form von RAM-Chips ausgeführt, in die das Programm aus dem Controller-ROM geladen wird. Der Daten-RAM ist auf dem Prozessor implementiert oder wird mit dem Befehls-RAM geteilt.

	V.22bis	V.32bis	V.34
Baudrate b/s	2400	14400	28800
Bittiefe (Bit)
Leistung (MIPS)
ROM / RAM-Ressource (kbit * res.)	2*16/0.124*16	8*16	32*16
DSP-Beispiel	TMS320C10	ADSP2115	DSP1633F

Tabelle 2

5 . Controller (Modemcontroller - MC) - K

Unterstützung für Computerschnittstelle, DSP-Steuerung, Implementierung von Fehlerkorrektur- und Informationskomprimierungsprotokollen, Steuerung Benutzeroberfläche und Interaktion mit nichtflüchtigem Speicher - dies ist eine unvollständige Liste von Controller-Funktionen.

Die Durchschnittswerte der benötigten Ressourcen sind in Tabelle 3 dargestellt.

Die Unterstützung der „Upgrade“-Ideologie hat zu einer allmählichen Konzentration der DSP-„Firmware“ und des Controller-Speichers auf einem Chip mit der Möglichkeit seines Austauschs geführt.

	V.22bis	V.32bis	V.34
Baudrate b/s	2400	14400	28800
Bittiefe (Bit)
Leistung (MIPS)
ROM-Ressource (kbps)	32*8	256*8	256*8
RAM-Ressource (kbps)	32*8	32*8	32*8
EEPROM-Ressource (kbps)
Beispiel Controller	i80C51	68000	AT&T C882

Tisch 3

6. Vorrichtung zum Verbinden mit einem Computer (Data Interface - DI) USPD

Externe Modems interagieren mit dem Computer über RS-232C / V.24-Schnittstellenschaltungen. Ein vollständiger Satz von Schaltungen ermöglicht es Ihnen, sowohl im asynchronen als auch im synchronen Modus zu arbeiten. Die 1488-, 1489-Pegelwandler-ICs bieten eine Schnittstelle zwischen bipolarer Logik und internen TTL-Pegeln.

Interne Produkte können nur im asynchronen Modus arbeiten, da Sie enthalten einen asynchronen Chip COM-Port- UART (16C450 oder 16C550, das einen eingebauten Empfangspuffer hat). Es gibt Implementierungen, bei denen der Port vom Controller emuliert wird. Ein Puffer und ein Decoder reichen aus, um den UART mit dem gemeinsamen Bus des Computers zu verbinden. Mit den Jumpern können Sie die COM-Port-Nummer (COM1...COM4) mit einer Standard- oder erweiterten Interrupt-Nummer einstellen.

7. Schnittstellen zum Benutzer (User Interface)

1) Ton (LAUTSPRECHER) – Lautsprecher-Schnittstellengerät – USG.

Der im Modem eingebaute Lautsprecher gibt die im Telefonkanal ablaufenden Vorgänge wieder. Gute Modelle verwenden magnetoelektrische Lautsprecher mit einem linearen Wiedergabeband, günstigere verwenden piezoelektrische Lautsprecher. Zur Bequemlichkeit des Benutzers kann die Lautstärke eingestellt werden (der Lautstärkeknoten).

Meistens wird der Soundknoten nach folgendem Schema aufgebaut:

• das Signal wird nach dem Filter, aber vor der AGC genommen;
• die Lautstärke wird vom Controller mit dem 4052-Spannungsschaltchip gesteuert;
• das Filter führt eine Vorverzerrung des Frequenzgangs ein, um die Eigenschaften eines bestimmten Lautsprechertyps zu linearisieren;
• LM386-Chip, versorgt mit +5 V, verstärkt das Signal;
• bei Vierdrahtgeräten werden Eingangs- und Ausgangssignal gleichzeitig wiedergegeben.

2) Anzeigefeld (INDICATOR). Interne Modems haben keine Anzeigefelder. Im Außenbereich werden am häufigsten Leuchtdioden (LED) verwendet. In relativ teuren Geräten werden zweizeilige Zeichen-Flüssigkristallanzeigen (LCD) verwendet. Über das Bedienfeld können Sie den Modemstatus, die physikalischen Leitungseigenschaften und ein Menü für Programmiermodi anzeigen. Die Verwendung von Standardindikatoren (HD44780A00-kompatibel) erhöht die Kosten nicht wesentlich, ermöglicht dem Hersteller jedoch eine deutliche Preiserhöhung.

3) Bedienfeld (STEUERTASTE).

Bei den meisten Modems ist das Bedienfeld auf eine Reihe von Jumpern und Schaltern (SW) reduziert, die beide ohne Demontage des Produkts nicht zugänglich sind und spezielle "Fenster", "Deckel" aufweisen, die einen "Dummkopfschutz" bieten.

Bei Produkten mit LCD-Bedienteil (KEY) sind alle Funktionen zur Steuerung der Betriebsmodi konzentriert.

8. Macht

Eingebaute Modems werden vom Computer mit Spannungen + -5 versorgt

Verwenden Sie in und nur in einigen Fällen + -12 V.

Externe Modems der Massenproduktion verwenden externe Adapter, die die Primärspannung von 220 V in eine Sekundärspannung von 9..12 V umwandeln. Der eingebaute Stabilisator bildet:

• Hauptversorgung +5 V; normalerweise verwendet, um die Spannung von +12 V an einem linearen Regler zu dämpfen, werden jetzt Schaltregler eingeführt;
• 5 V für analoge Schaltungen;
• +-12V für RS-232C-Schnittstelle.

Ältere Konstruktionen verwendeten Halbwellen-Gleichrichterschaltungen, um positive und negative Spannungen zu erzeugen. Die neuen verwenden Vollwellen, und die negative Spannung wird durch Trennkapazitäten gebildet.

9. Hersteller

Ein Überblick über die Architektur von Modems ist nicht vollständig, wenn Sie nicht auf die Frage ihrer Hersteller eingehen. Alle Firmen können bedingt in drei Gruppen eingeteilt werden.

1) Entwickler von "Modemherz" - eine Reihe von spezialisierten LSI (Chipsatz).

Bei mittleren Geschwindigkeiten sind relativ viele Firmen ins Rennen um den Preis gegangen (obwohl nicht alle gewonnen haben): Intel, Rockwell, ATI, EXAR, Sierra Semiconductor, Silicon Sistems, Hayes, Sharp, Cermetek, Texas Instrument und andere.

Bei Hochgeschwindigkeitsmodems waren die Spitzenreiter klarer definiert. Es ist der Kommunikations- und Telekommunikationsgigant auf dem amerikanischen Kontinent AT&T und das "amerikanische Umstellungsprodukt" Rockwell International. Die Anwesenheit von Führungskräften schmälert in keiner Weise die von anderen Unternehmen erzielten Ergebnisse.

2) Hersteller, die universelle Prozessoren verwenden und daher ihre eigenen Signalverarbeitungsalgorithmen entwickeln: Motorola Codex, Telebit Corp., U.S. Robotics Inc., ZyXEL usw. Um Komprimierungs- und Fehlerkorrekturprotokolle zu implementieren, kaufen sie normalerweise eine Lizenz von der R. Scott Association. Alle diese Firmen unterstützen zusätzlich ihre eigenen Physical-Layer-Protokolle.

Etwas abseits stehen die sogenannten Soft-Modems, deren Software von einem Computer geladen wird - schön von der zugrunde liegenden Idee, sie haben sich noch nicht durchgesetzt.

3) Modembauer basierend auf dem Chipsatz. Verstehen Sie den Begriff "Sammler" nicht in einem abschätzigen Ton. Die Qualität der Arbeit wird maßgeblich davon bestimmt, wie gut die im Chipsatz eingebetteten Fähigkeiten unterstützt werden, wie "still" der analoge Übertragungsweg implementiert wird, und tausend andere Gründe. Viele Firmen nehmen ihre eigenen Korrekturen vor und implementieren sie zusätzliche Funktionen in Software grundlegende Chipsätze.

Hier sind nur einige große Hersteller : AMT International Industries Inc., Archtek America Corp., ATI Technologies, AT&T Paradyne, Boca Research Inc., Calpak Corp., Cardinal Technologies Inc., GVC Technologies Inc., Hayes Microcomputer Products Inc., Microcom Inc., MultiTech Systems, Practical Peripherals Inc., Racal-Datacom Inc., Zoom Telephonics Inc.

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