3.1.3 Інтерфейси модему

У модему є два інтерфейси: один з телефонною мережею, а інший з DTE. Перший інтерфейс призначений для передачі і прийому даних тільки по двох проводах, які називають штирем (tip) і кільцем (ring). Один з цих контактів знаходиться на самому кінчику штекера, яким закінчується шнур (це штир), а інший має форму кільця і розташований трохи нижче першого. Для з'єднання двох абонентів оператор телефонного комутатора вставляє штекер у гніздо необхідній лінії, в результаті контакти штекера замикаються з відповідними контактами гнізда і з'єднання встановлюється. Можна сміливо сказати, що до тих пір, поки робота модему буде пов'язана з такими поняттями, як напруга, струм, потужність, а також з певними (встановлюваними телефонними компаніями) правилами використання частот, телефонний канал можна буде розглядати як транспортну магістраль , за якою аналогові сигнали передаються з одного місця в інше.

Інтерфейс між модемом і DTE більш складний, його параметри визначаються стандартами, які будуть розглянуті в цьому розділі. При встановленні з'єднання між терміналами потрібне дотримання певних процедур, які залежать від використовуваного протоколу і є його складовою частиною. Перш за все, між DTE і модемом передавальної сторони повинен бути встановлений зв'язок (здійснено обмін інформацією, яка керує). DTE посилає модему сигнал про те, що воно хоче передати якісь дані, а модем, у свою чергу, запрошує в модему приймаючої сторони, розташованого на другом кінці каналу, чи готовий він до прийому даних. Оскільки в більшості випадків в модемах відсутні блоки пам'яті для зберігання даних, модем приймаючої сторони має дізнатися у свого термінала (DTE), чи готовий він до прийому. Такий обмін інформацією, що керує між пристроями часто називається керівпотоком. (Ще одним прикладом рукостискання є процес обміну модемами інформацією про своїх характеристиках, в результаті якого виконується узгодження швидкості передачі даних.) Коли передавальний модем отримує підтвердження про те, що приймаючий модем і DTE прослуховують лінію, він інформує про це передавальне DTE, і воно починає пересилати дані модему для модуляції і передачі. Модем приймаючої сторони демодулює поступає сигнал і передає відновлені дані приймаєDTE.

При використанні напівдуплексного зв'язку передавача після завершення відправки даних потрібно отримати відповідь (підтвердження про прийом) протилежної сторони. Тому в даному випадку здійснюється «розворот» каналу, в процесі якого виконується велика частина процедури узгодження параметрів передачі в протилежному напрямлення. Така послідовність дій проводиться при кожній зміні направлення передачі. Якщо зв'язок дуплексний, то для передачі використовуються дві несучі частоти і процедура узгодження необхідна тільки при встановленні з'єднання.

Аналогова модуляція

Модуляцією називається процес зміни деяких параметрів переданого сигналу, що дозволяє представити за допомогою цих змін пересилаються дані відповідно середовищі передачі. Так, передача сигналів азбуки Морзе за допомогою кишенькового ліхтарика виконується шляхом його входження і вимкнення, тобто за допомогою модуляції світлового променя. У даному випадку змінювання властивістю є інтенсивність променя світла.

На рис. 3.2 показана синусоїдальна хвиля, яку можна використати в модемі в якості несучої. Синусоїдальні хвилі лежать в основі багатьох фізичних явищ, їх легко описати за допомогою математичних функцій.

Французький фізик Фур'є виявив, що будь-яку послідовність імпульсів, звуків, напруг або інших сигналів можна розкласти на окремі синусоїдальні хвилі різної частоти і амплітуди. Це означає, що передану людську мову по повітрю або телефонним проводам, можна також розкласти на окремі синусоїдальні хвилі. Розкладання Фур'є - це базовий метод, який застосовується при аналізі характеристик комунікаційних каналів та відтворюючих пристроїв.

Основними параметрами синусоїдальної хвилі є частота, амплітуда та фаза (рис. 3.2а). Частота визначається кількістю повних коливань в секунду і вимірюється в герцах (Гц). Якщо відбувається одне повне коливання в секунду, то частота такого процесу дорівнює 1 Гц. Під амплітудою сигналу, яка в даному випадку вимірюється у вольтах, розуміється позитивна / негативна напруга між основою і вершиною хвилі, напруга між верхньою і нижньою вершинами хвилі або середньоквадратичне значення напруги.

Напруга

Рис. 3.2. Синусоїдальна хвиля: а — амплітуда и частота; б — фаза

Так як фаза описує зсуви між піками двох синусоїдальних хвиль, він має сенс тільки при порівнянні хвилі з іншого синусоїдальної вільної тієї ж частоти. Оскільки період синусоїдальної хвилі становить 360 °, то зсув фаз між такими хвилями вимірюється в градусах (рис. 3.2б). Амплітуди двох порівнюваних хвиль, на відміну від їх частот, можуть бути різними.

Оскільки за допомогою таких параметрів, як частота, амплітуда і фаза, можна повністю охарактеризувати синусоїдальну хвилю, то ці показники використовуються при модуляції несущої з метою передачі інформації від одного модему до іншого. В модемах виконується модуляція амплітуди, частоти / фази або модуляція цих параметрів одночасно.

На рис. 3.3 показано, як три методи модуляції використовуються для передачі однієї і тієї ж послідовності нулів та одиниць. Видно, що кожен з цих методів по-різному впливає на параметри несучої електромагнітної хвилі. При модуляції імпульси перетворюються в сигнал змінного струму, частоти якого відповідають мовному діапазону, що дозволяє передавати дані по телефонних каналах. Насправді проста амплітудна модуляція не використовується для передачі даних, оскільки такий сигнал піддається впливу стороннього електромагнітного випромінювання, що призводить до появи помилок передачі. У низько швидкісних модемах застосовується частотна модуляція, у високошвидкісних модемах - фазова, а в модемах, які здатні передавати дані в каналах мовного діапазону з найвищою швидкістю, використовуються фазова і амплітудна модуляції одночасно.

а

0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0

Р ис. 3.3. Методи аналогової модуляції: а - несучий сигнал; б - амплітудна; а - частотна; г - фазовая