2.4.2. Классификация модемов

В связи с большим разнообразием конструктивного исполнения, сфер применения и режимов работы строгая классификация модемов весьма затруднительна. Тем не менее можно выделить ряд признаков, позволяющих провести их условную классификацию (рис. 2.17).

По области применения модемы можно разделить на следующие группы:

- для коммутируемых и выделенных аналоговых телефонных каналов;

- для цифровых каналов связи;

- для линий кабельного телевидения;

- для сотовых систем связи;

- для пакетных и локальных радиосетей;

- для передачи данных по сетям электропитания.

Большинство выпускаемых в настоящее время модемов предназначено для работы с аналоговыми коммутируемыми телефонными каналами, имеющими ограниченную полосу пропускания шириной 3,1 КГц (300 ‑ 3400 Гц). В них реализованы функции взаимодействия с автоматическими телефонными станциями (АТС), они способны различать их сигналы и передавать свои сигналы набора номера. Скорость передачи данных по таким линиям в настоящее время составляет до 56 Кбит/с. Выделенные телефонные линии имеют полосу пропускания более широкую, чем коммутируемые. Для них выпускаются специальные модемы, обеспечивающие передачу данных со скоростями до 2 Мбит/с и более.

Рис. 2.17. Классификация модемов

Модемы для цифровых каналов связи оперируют не с аналоговыми модулированными, а с дискретными импульсными сигналами. Они обеспечивают подключение абонентских систем к стандартным высокоскоростным цифровым телекоммуникационным каналам, таким как Е1/Т1 или ISDN [14] (будут рассмотрены в дальнейшем), и поддерживают функции соответствующих канальных интерфейсов. Обычно модемы для цифровых каналов связи ассиметричны, т.е. скорость приема данных из линии значительно выше скорости их передачи в линию. Так, например, модемы для работы в цифровых сетях ADSL (ADSL-модемы) обеспечивают скорость приема данных из канала до 10 Мбит/с, а передачи ‑ до 400 Кбит/с. Большинство цифровых модемов позволяют одновременно и независимо использовать одну и ту же физическую линию связи и для передачи дискретных данных и для аналоговых телефонных переговоров, чего не позволяют обычные аналоговые модемы для коммутируемых линий.

Модемы для линий кабельного телевидения (кабельные модемы) обеспечивают информационный обмен между абонентскими системами посредством коммуникаций кабельного телевидения. Кабельные модемы также как и цифровые обычно ассиметричны. Они позволяют осуществлять передачу дискретных данных к абонентским системам со скоростями до 40 Мбит/с и прием данных от них со скоростями до 2 ‑ 5 Мбит/с параллельно с видеовещанием. В основном предназначены для предоставления пользователям высокоскоростного доступа к ресурсам сети Интернет. В нашей стране широкого распространения не получили в виду ограниченного развития коммуникаций кабельного телевидения.

Модемы для сотовых систем связи предназначены для организации информационного обмена между абонентскими системами по беспроводным сотовым телефонным каналам. Такие модемы отличаются компактностью исполнения и поддержкой специальных протоколов модуляции и исправления ошибок, позволяющих эффективно передавать данные в условиях сотовых каналов с высоким уровнем помех и постоянно изменяющимися параметрами. Различают модемы для цифровых и аналоговых стандартов сотовой связи. Сотовые модемы обеспечивают относительно невысокую (до нескольких десятков Кбит/с) скорость передачи данных.

Пакетные радиомодемы предназначены для передачи данных по радиоканалу между мобильными абонентскими системами. Радиоканал по своим характеристикам близок к телефонному и организуется с использованием типовых радиостанций, настроенных на одну и ту же частоту в УКВ либо KB ‑ диапазоне. Пакетные радиомодемы реализуют различные методы аналоговой модуляции и множественного доступа к передающей среде. Реализуемая такими модемами скорость передачи данных также относительно невелика.

Радиомодемы локальных сетей ЭВМ, в отличие от пакетных, обеспечивают передачу данных на небольшие расстояния (до 500 м), но с высокой скоростью (до 50 Мбит/с), сопоставимой со скоростью передачи в проводных локальных сетях.

В настоящее время ведутся активные работы по созданию стандартов, технологий и аппаратных средств для передачи дискретных данных по сетям электропитания. В рамках этих исследований созданы специализированные силовые модемы. Их широкое применение в современных телекоммуникационных системах маловероятно, однако в перспективе они могут составить серьезную конкуренцию традиционным модемам.

По методу передачи данных модемы можно разделить:

- на асинхронные;

- синхронные.

Асинхронные модемы передают данные в линию связи в виде последовательности отдельных байтов данных (символов). Каждый байт передается независимо от остальных. Синхронизация принимающей абонентской системы в этом случае осуществляется в начале каждого получаемого байта. Для этого каждый передаваемый байт обрамляется дополнительным стартовым и одним или более стоповыми битами (рис. 9.3). Асинхронный метод передачи данных прост и дешев, но обладает низкой эффективностью, так как каждый байт данных сопровождается как минимум двумя служебными битами. Применяется главным образом для передачи данных, генерируемых в случайные моменты времени, например пользователем.

Рис. 2.18. Асинхронная передача данных

Синхронные модемы группируют передаваемые байты (символы) в информационные кадры. Каждый кадр передается как цепочка байтов без каких-либо задержек между отдельными байтами (рис. 2.19).

Для обеспечения синхронной работы передающей и принимающей абонентских систем должны выполняться следующие условия:

- передаваемые кадры не должны содержать длинных последовательностей нулей или единиц для того, чтобы принимающая абонентская система могла устойчиво выделять тактовую частоту синхронизации;

- каждый кадр должен иметь зарезервированные последовательности битов или символов, отмечающие его начало и конец (синхробайты).

Рис. 2.19. Синхронная передача данных

Существует два альтернативных метода организации синхронной связи: символьно- (байт-ориентированный) и бит-ориентированный. Особенности их реализации были рассмотрены ранее.

По конструктивному исполнению модемы можно разделить на [11]:

- внутренние модемы;

- внешние модемы;

- портативные модемы;

- групповые модемы.

Внутренние модемы выполняются в виде отдельных плат, которые устанавливаются в слоты расширения системной платы компьютера. Они не имеют собственного источника питания и получают электроэнергию от общего блока питания компьютера. Внутренние модемы компактны и требуют небольших материальных затрат на их приобретение, но обычно обладают ограниченными функциональными возможностями.

Внешние модемы выполняются в виде самостоятельных автономных устройств. Подключаются к компьютеру с помощью одного из портов (обычно последовательного), запитываются от собственного сетевого источника. Внешние модемы обычно более сложны, реализуют широкий спектр функциональных возможностей, снабжаются собственными индикаторами режимов работы и состояния канала в виде набора светодиодов или жидкокристаллического дисплея. Имеют более высокую стоимость по сравнению с внутренними модемами.

Портативные модемы предназначены для использования мобильными пользователями совместно с компьютерами класса Notebook. Они отличаются малыми габаритами и высокой ценой. Их функциональные возможности, как правило, не уступают возможностям полнофункциональных модемов. Часто портативные модемы оснащены интерфейсом PCMCIA.

Групповыми модемами (модемным пулом) называют совокупность отдельных модемов, объединенных в общий блок и имеющих общие блок питания, устройства управления и отображения. Отдельный модем группового модема представляет собой плату с разъемом, устанавливаемую в блок, и рассчитан на один или небольшое число каналов.

По функциональным возможностям модемы можно разделить на два класса:

- аппаратные модемы (hard-modem);

- программные модемы (soft-modem).

Аппаратные модемы самостоятельно реализуют большинство функций приема и передачи данных, факсов (графических изображений) и голоса. Имеют более сложную структуру и относительно высокую стоимость. Достоинством аппаратных модемов является простота их установки и настройки, выполнение всех операций приема и передачи различных видов информации без задействования ресурсов компьютера, высокоэффективная работа даже с плохими телефонными линиями.

Программные модемы реализуют часть своих функциональных возможностей не собственными аппаратными средствами, а программно с помощью центрального процессора компьютера. Такая замена существенно упрощает структуру и удешевляет модем, но обуславливает дополнительную нагрузку на оперативную память и процессор компьютера. Программные модемы требуют более сложной программной настройки при установке. Эффективность их работы сильно зависит от качества телефонной линии. Программные модемы, предназначенные для работы в компьютерах с операционной системой Windows, называются Win-модемами.