Модемы передачи данных. Принципы функционирования современных модемов, а также реализации этих принципов аппаратными средствами

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет транспорта

Кафедра “Системы передачи информации”

Н. Ф.

Модемы передачи данных

Учебное пособие

Одобрено методической комиссией

электротехнического факультета

г. Гомель

1999

ББК 32.943

Модемы передачи данных. Белорус. гос. ун-т транспорта. – Гомель, 1999. – 25 с.

Изложены принципы функционирования современных модемов, а также реализации этих принципов аппаратными средствами.

Для студентов, изучающих дисциплину “Каналообразующие устройства”, а также другие дисциплины, связанные с передачей дискретной информации.

Рецензенты: Кафедра “Автоматизированная обработка экономической информации” Гомельского государственного университета им. Ф. Скорины.

©

Введение

Происходящая в последнее десятилетие компьютеризация общества неизбежно влечёт за собой изменения в области телекоммуникаций и информатики. Значительное увеличение числа персональных компьютеров, устанавливаемых на предприятиях, в учреждениях и организациях, у частных пользователей, а также увеличение объёмов передаваемой информации неизбежно уже в ближайшее время потребует резкого роста числа высококачественных каналов передачи данных, как на магистральных, так и на абонентских участках сетей связи.

Расширение перечня услуг в сетях связи, включая широкополосные и мультимедийные услуги, с элементами интерактивности, требуют существенного увеличения пропускной способности их каналов связи. В этом направлении, особенно на магистральном участке, некоторые решения уже найдены. Например, переход от сетей X.25 к Frame Relay (где это возможно), и в дальнейшем – на АТМ.

Существенный вклад в эту «скоростную гонку» внесла всемирная сеть «ИНТЕРНЕТ», имеющая огромное число узлов и непрерывно растущий трафик. Её абонентам, в первую очередь, и требуется быстрый и качественный доступ. В полной мере это относится и к абонентам сети ИНТРАНЕТ.

Большую роль в столь быстром росте популярности указанных сетей передачи данных сыграла возможность подключения к ней пользователей по обычным телефонным каналам с помощью простых модемов, работающих со средними и высокими скоростями (1200-9600 и 14,4-28,8 кбит/с).

Весьма сложной является ситуация с доступностью для абонентов высокоскоростных каналов существующих и перспективных систем волоконно-оптической и спутниковой связи.

Проведение видеоконференций, получение видео-, графической и другой информации требует скорости передачи не менее 128 кбит/с. Из-за отсутствия высокоскоростных каналов, доходящих до пользователей сети (проблема «последней мили»), в настоящее время большинство интерактивных услуг имеют общую особенность: они не могут передаваться достаточно быстро и в больших объёмах.

Решение проблемы абонентского доступа к среднескоростным и высокоскоростным сетям передачи данных базируется на применении модемов, позволяющих организовать каналы по существующим телефонным линиям, в том числе и телефонным каналам. Современные модемы также широко используются на высокоскоростных магистралях связи (от 16 до 155 Мбит/с), организованных по волоконно-оптическим и спутниковым линиям связи. Поэтому модемы долгие годы будут входить в коммуникационную инфраструктуру, в том числе и на транспорте. Например, на железных дорогах Российской Федерации, намечается внедрить в ближайшее время около 80 тыс. автоматизированных рабочих мест (АРМ) и аппаратно-программных комплексов (АПК), обязательным элементом которых являются модемы.

Целью учебного пособия является изложение основных аппаратных средств модемов и принципов их построения с учётом последних рекомендаций Международного союза электросвязи (МСЭ - Т), теории связи и передачи сигналов.

1. Основы передачи данных

1.1 Типовая схема

Обобщённая структурная схема односторонней (симплексной) системы передачи данных (СПД) состоит из трёх основных составляющих:

·  передатчик (источник передачи информации);

·  канал связи (канал передачи);

·  приёмник (получатель информации).

При двусторонней (дуплексной) передаче источник и получатель могут быть объединены так, что их оборудование может передавать и принимать данные одновременно (дуплексная) или поочерёдно (полудуплексная) связь.

В обобщённой СПД можно выделить следующие элементы (рис. 1.1):

·  оконечное оборудование данных (ООД);

·  аппаратура передачи данных (АПД);

·  канал связи (канал передачи);

·  интерфейсы (стыки) соответственно между АПД и ООД, каналом связи и АПД.

Оконечное оборудование данных является источником и получателем информации одновременно.  Международный термин ООД – DTE (Data Terminal Equipment). В качестве DTE может использоваться терминал, кассовый аппарат, персональный компьютер, большая ЭВМ (mainframe computer) или другое оборудование, способное передавать или принимать данные.

Аппаратура передачи данных предназначена для передачи или приёма данных между DTE (терминалами, компьютерами и др.). На неё возлагаются функции организации канала передачи данных между терминалами, поддержания синфазности между передатчиком и приёмником сигналов (сообщений), повышения верности передачи, диагностики и др. Международный термин ООД Международный термин АПД – DCE (Data Communications Equipment).

В качестве канала связи могут использоваться аналоговые и цифровые каналы связи, которые могут быть выделенными для связи АПД или входить в состав коммутируемой сети передачи данных, коммутируемой сети телефонной связи общего пользования и др.

Важную роль во взаимодействии DTE, DCE и каналов связи играют их интерфейсы, которые называют также стыками (ГОСТ 18145 - 81). Например, соединение DTE и DTC происходит на стыке С2, соединение DCE и канала связи – на стыке С1 [11]. Распространённым международным интерфейсом DTE – DCE является