4.7.3. Модеми для цифрових систем передачі даних.

У основі послідовного порту передачі даних комп'ютера лежить мікросхема INTEL 8250 або її сучасні аналоги - INTEL16450, 16550, 16550A. Ця мікросхема є універсальним асинхронним приймачем (UART - Universal Asynchronous Receiver Transmitter), забезпечують швидкість прийому/передачі даних до 115200 бод (для сучасної мікросхеми INTEL16550A). Мікросхема містить декілька внутрішніх регістрів, доступних через команди введення/виводу.

Мікросхема 8250 містить|утримує| регістри|реєстри| передавача і приймача даних. При передачі байта він записується|занотовує| в буферний регістр|реєстр| передавача, звідки потім переписується в сдвиговый| регістр|реєстр| передавача. Байт "висувається" з|із| сдвигового| регістра|реєстру| по бітах.

Програма має доступ тільки|лише| до буферних регістрів|реєстрів|, копіювання інформації в сдвиговые| регістри|реєстри| і процес зрушення|зсуву| виконується мікросхемою UART| автоматично.

До зовнішніх пристроїв асинхронний послідовний порт підключається через спеціальний роз'єм. Існує два стандарти на роз'єми інтерфейсу RS-232C, це DB-25 (5 виводів) і DB-9 ( 9 виводів) (- см таб.3 застосування).

Інтерфейс RS-232C| визначає обмін між пристроями|устроями| двох типів:

1. DTE (Data Terminal Equipment - термінальний пристрій)

2. DCE (Data Communication Equipment - пристрій зв'язку).

В більшості випадків, але|та| не завжди, комп'ютер є|з'являється| термінальним пристроєм|устроєм|. Модеми, принтери, графічні пристрої завжди є|з'являються| пристроями|устроями| зв'язку.

4.7.4. Модеми для стільникових систем зв’язку.

Стільникові мережі зв’язку.

Стільникові телефонні мережі (СТМ) являють собою телефонні мережі загального користування (ТМЗК) в якості фіз. ліній яких використовується радіоканали (РК). Ці РК у вигляді апаратури, яка їх утворює, розміщені по певній території, яка обслуговується СТМ таким чином, що периметр території обслуговування може бути у вигляді певних геом. фігур, таких як трикутник, квадрат або 6-кутник. Найбільш часто використовуються розміщені у вигляді шестикутника шляхом утворення деяких мікрозон обслуговування, при цьому сукупність мікрозон геометрично нагадує форму бджолиного стільника. В кожній комірці такого стільника розміщена базова станція обслуговування, яка містить в своєму складі перш за все радіоприймальний – радіопередавальний пристрій з антеною (частіше кругового направлення) та пристрій комутації управління. Як правило в центр. мікрозони розміщується центральна станція, яка з’єднується лініями зв’язку з базовою станцією. У якості цих ліній можуть бути виділені лінії, комутовані, радіорелейні. По цих лініях забезпечується зв’язок кожної базової станції з центральною станцією.

Розрізняють аналог. та цифр. СТМ. На відміну від звичайної ТМЗК канали аналогової СТМ мають ряд особливостей, до яких відносяться:

1) при переміщенні абонентського радіотелефону з однієї комірки стільника мережі в ін. відбувається перемикання баз. станцій та радіоканалів. Також, в залежності від відстані між абонентом та баз. станцією відбувається перемикання потужності перемикачів. Все це ініціює виникнення в процесі з’єднання та розмов можливість перемикання (розриву) каналу на час до 1,2 с.

2) реальний РК, відрізняється від звичайного телефонного каналу загального користування наявністю ефекту завмирань та ефекту багатопроменевого поширення радіохвиль. Як правило, ефект завмирань призводить до періодичної зміни рівня сигналів на вході приймального пристрою і зміну відношення сигнал / шум. А ефект багатонапр. поширення радіохвиль призводить до флуктуації фази сигналів в точці приймання, що теж приводить до погіршення відношення сигнал / шум.

3) аналогові мережі стільникового зв’язку розробляли в свій час в основному для забезпечення голосового зв’язку. І тому в них з точки зору підвищення рівня відношення сигнал / шум застосовували компандування (стискання) динамічного діапазону сигналу та корекцію АЧХ каналів. Все це призвело до зниження ефективності передачі дискретних даних через аналогові стільникові канали (СК).

Розробка цифрових СТМ досить успішно вирішує проблему передачі дискретних даних через СК у зв’язку з тим, що як голосова, так і ін. інформація передається у цифровому вигляді.

На даний момент часу існує досить велика кількість стандартів, що описують функціонування стільникових мереж зв’язку. Частина стандартів описують аналогові СТМ Наприклад, стандарти:

AMPS – США; NMT – 450 - Європа; Radiocom – 2000 – Франція.

До цифрових відносяться стандарти:

GSM – Європа; ( GSM – 900 - Україна); ADS – США; PHS – Японія.

Так, наприклад, стандарт NMT – 450 забезпечує наступні параметри:

1. Частоти передачі баз. станцій: 463 – 467 МГц;

2. Частоти абонентських телефонів: 453 – 457 МГц;

3. Рознесення телефонних каналів: 1) 20 кГц; 2) 25 кГц;

4. Число дуплексних каналів, що забезпечуються в першій комірці стільника: 180 – 225;

5. Потужність передавача базової станції: 50 Ватт;

6. Потужність абонентського радіотелефону: 0,15 – 1 Ватт;

7. Модуляція – частотна;

8. Радіус однієї комірки стільника: 1 – 40 км (в залежності від висоти антени).

Цифровий стандарт GSM – 900 забезпечує:

1. Діапазон частот базових станцій: 890 – 915 МГц;

2. Діапазон частот абонентного радіотелефону: 915 - 9–5 МГц;

3. Рознесення несучих частот каналів: 200 кГц;

4. Використовується метод багатонапрямного доступу в канал з часовим розподілом;

5. Кількість каналів на одну несучу: 8 – 16;

6. Інформаційна швидкість обміну інформацією: 13 – 6,5 (13 – для 8 каналів, 6,5 – для 16 каналів);

7. Радіус комірки стільника (соти): 0,5 – 35 км.

В загальному випадку СТМ побудована на принципі розподілу зон обслуговування та частот обслуговування на велику кількість мікрозон (комірок стільникового типу), кожна з яких обслуговується своєю базовою станцією в складі радіостанції порівняно невеликої потужності, яка сприймає інформацію та управляється спеціальним контролером, що взаємодіє з апаратурою приймання та передачі даних. Базова станція, як правило, знаходиться в центрі мікрозони і взаємодіє з центральною станцією, що знаходиться в центрі зони обслуговування. Функціональну основу центр. станції, як правило, складають електронні АТС, що мають необхідне додаткове апаратне та програмне забезпечення для виконання процедур перемикання частотних каналів у випадку переміщення абонента з однієї комірки в іншу, для діагностування технічного стану системи в цілому, а також для адміністративного управління роботою системи. В загальному випадку таку систему можна зобразити так:

Абонентські станції, що розміщуються в комірках стільника можуть зв’язуватись з базовою станцією (БС), яка з’єднана з центральною станцією (ЦС) за допомогою спец. ліній (кабелі, радіоканали, виділені телеф. лінії). ЦС з’єднана з телефонною мережею загального користування (ТМЗК). Таким чином забезпечується зв’язок не тільки в рамках стільникової мережі, а також будь-який абонент ТМЗК може викликати абонента СТМ шляхом набирання його номеру з виходом на ЦС, яка ініціює виклик на БС тієї мікрозони, де знаходиться абонент.

В СТМ_ах необхідно попередньо визначити яка БС повинна бути під’єднана до зв’язку з абонентом, тобто визначити розташування абонента на території обслуговування. При цьому не обов’язково точно визначати розташування, а необхідно визначити ту мікрозону, на якій забезпечується максимально якісний зв’язок. Місце розташування визначається за рівнем сигналу абон. станцій, причому у якості БС вибирається та, яка має найбільший рівень приймання. Цей рівень постійно контролюється Базовою станцією як в процесі сеансу зв’язку, так і в процесі очікування, якщо абон. станція увімкнена в робочий режим. При переході з однієї зони в іншу автоматично перемикається напрям з’єднання. Передавач БС має порівняно невелику потужність, яка знаходиться на рівні, що забезпечує надійний зв’язок в даній мікрозоні. Такий рівень потужності призводить до порівняно невеликих перешкод при переході від однієї БС до іншої, якщо ці БС працюють на однакових частотних каналах. В той же час це не можуть бути суміжні мікрозони, в яких, як правило, використовуються різні частотні канали. Вважається допустимо щоб в 6-гранній структурі комірки з однаковими частотами повтор. через 2 комірки. Виходячи з цього необхідно мінімум 7 частотних каналів, що забезпечують перекриття всієї зони обслуговування. Як правило, концентрація абонентів в СТМ зменшується зі збільшенням відстані від центру мережі. Тому доцільно так конфігурувати комірки, щоб їхні розміри збільшувались при переміщенні від центру до периферії. Це дозволить зменшити кількість БС і зменшити вартість побудови системи. У цьому випадку також необхідно регулювати потужність передавачів БС.

Крім голосового зв’язку через цифрові СТМ можна забезпечити передачу дискретних даних. В зв’язку з тим, що така передача проводиться зі зміною хвиль в телефонних радіоканалах, то необхідно застосовувати спец. модеми, які підтримують один з стільникових протоколів передачі (обміну даними). До таких протоколів відносяться: ETS, MNP – 10, ZyCell. Ці протоколи реалізуються за допомогою спец. стільникових модемів, які підтримують механізм адаптації під реальний фіз. канал шляхом селективного повторення інформації та відпрацювання АЧХ радіоканалу. Відомі модеми підтримують швидкість передачі на рівні 14,4 кБіт / сек. Такі модеми компактні, дозволяють забезпечити передачу даних між мобільними користувачами по радіоканалам.