ПРИСТРІЙ СУЧАСНИХ МОДЕМІВ
Загальні відомості
Відомості про внутрішній архітектуру сучасних модемів не настільки доступні, як, наприклад, інформація про пристрій персональних комп'ютерів. Однією з причин цього є відсутність промислових стандартів на конструкцію модемів. Інша причина - сучасні модеми, як правило, будуються на наборах спеціалізованих мікросхем, які реалізують основні модемні функції. Число виробників наборів модемних мікросхем значно менше числа виробників власне модемів. Основними виробниками спеціалізованих наборів є фірми Rockwell, Intel, AT&T, Sierra Semiconductor, National Semiconductor, Motorola, Exar і деякі інші. Ряд відомих компаній, таких як U. S. Robotics, Telebit, ZYXEL, самостійно займається розробкою і виробництвом модемних мікросхем для своїх потреб. Деякі виробники при побудові модемів використовують мікросхеми загального призначення — цифрові процесори і мікроконтролери.
Модем складається з адаптерів портів канального і DTE—DCE інтерфейсів; універсального (PU), сигнального (DSP) і модемного процесорів; постійного (ПЗП, ROM), постійного незалежного перепрограмованого (ППЗУ, ERPROM) оперативного (ОЗУ, RAM) пристроїв, що запам'ятовують, і схеми індикаторів стану модему.
Порт інтерфейсу DTE—DCE забезпечує взаємодія з DTE. Можливі варіанти реалізації інтерфейсу DTE — DCE детально розглядаються в розділі 3. 1. Якщо модем внутрішній, замість інтерфейсів DTE—DCE може застосовуватися інтерфейс внутрішньої шини комп'ютера ISA. Порт канального інтерфейсу забезпечує узгодження електричних параметрів з використовуваним каналом зв'язку. Канал може бути аналоговим або цифровим, з двух- або чотирипровідним закінченням.
Універсальний процесор виконує функції управління взаємодією з DTE і схемами індикації стану модему. Саме він виконує посилані АТ-команди DTE і управляє режимами роботи решти складових частин модему. Також універсальний процесор може реалізовувати операції компресії/декомпресії передаваних даних.
Інтелектуальні можливості модему визначаються в основному типом використовуваного PU і мікропрограмою управління модемом, що зберігається в ROM. Шляхом заміни або перепрограмування ROM іноді можна досягти істотного поліпшення властивостей модему, тобто провести його модернізація, або апгрейд (upgrade). Такого роду модернізація деяких моделей може забезпечити підтримку нових протоколів або сервісних функцій, таких як автоматичне визначення номера (АОН) зухвалого абонента. Для полегшення такій модернізації останнім часом замість мікросхем ROM почали широко застосовуватися мікросхеми флеш-пам'яті (FLASHROM).
Схема ERPROM дозволяє зберігати установки модему в так званих профайлах або профілях модему на час його виключення. Пам'ять RAM інтенсивно використовується для тимчасового зберігання даних і виконання проміжних обчислень як універсальним, так і цифровим сигнальним процесорами.
На сигнальний процесор, як правило, покладаються завдання по реалізації основних функцій протоколів модуляції (кодування згортальним кодом, відносне кодування, скремблювання і т. д.), за виключенням хіба що власне операцій модуляції/демодуляції. Останні операції зазвичай виконуються спеціалізованим модемним процесором.
Описаний розподіл функцій між складовими частинами модему може бути, і швидше за все буде, зовсім не таким, яке реалізоване у вашому конкретному модемі. Проте внутрішньою начинкою сучасного модему всі ці функції в тій чи іншій мірі повинні виконуватися.
Пристрій цифрового модему
До цифрових модемів можна віднести такі пристрої, як CSU/DSU (Channel Service Unit/Data Service Unit), термінальні адаптери ISDN, а також модеми на короткі відстані (Short Range Modem). По виконуваних функціях цифрові модеми дуже схожі на модеми для аналогових каналів зв'язку. За винятком найпростіших, цифрові модеми володіють інтелектуальними функціями і підтримують набір АТ-команд. В першу чергу це відноситься до цифрових модемів, що працюють на комутованих лініях, наприклад, в мережах ISDN.
Лінійне кодування
Дані користувача, що поступають від DTE, вже є представленими в уніполярному або біполярному коді без повернення до нуля, — NRZ (NonReturn to Zero). При передачі даних на великі відстані в коді NRZ виникають наступні проблеми.
> З часом наростає постійний струм, що блокується деякими електричними пристроями цифрового тракту, наприклад, трансформаторами, що приводить до спотворення передаваних імпульсів.
> Зміна постійного струму в ланцюзі негативно позначається на функціонуванні пристроїв, одержуючих живлення з лінії (репітери або CSU).
> Передача довгих серіїв нулів або одиниць приводить до порушення правильної роботи пристроїв синхронізації.
> Відсутня можливість контролю виникаючих помилок на рівні фізичного каналу.
Перераховані проблеми вирішуються за допомогою лінійного кодування. Параметри отримуваного лінійного сигналу повинні бути узгоджені з характеристикою використовуваної лінії і відповідати ряду наступних вимог.
> Енергетичний спектр лінійного сигналу повинен бути якомога вужчий. У нім повинна бути відсутньою постійна складова, що дозволяє підвищити вірність або дальність передачі.
> Структура лінійного сигналу повинна забезпечувати можливість виділення тактової частоти на приймальній стороні.
> Необхідно забезпечити можливість постійного контролю за помилками на рівні фізичної лінії.
> Лінійний код повинен мати достатньо просту технічну реалізацію.
Формування необхідного енергетичного спектру може бути здійснене відповідною зміною структури імпульсній послідовності і вибором потрібної форми імпульсів. Наприклад, навіть скорочення тривалості імпульсів в два рази удвічі зменшує рівень постійної складової і збільшує рівень тактової складової в спектрі такого сигналу.
Розрізняють неалфавітні (1В1Т) і алфавітні (mBnT) коди (У — двійкове, Т — трійкова підстава коди). При m>n швидкість передачі знижується. Граничною перешкодостійкістю володіють сигнали, елементи яких рівні, але протилежні по полярності.
Сигнал з чергуванням полярності імпульсів AMI (Alter nete Mark Inversion) отримують з двійкового в результаті перетворення, при якому нулі початкової двійкової коди передаються імпульсами нульової амплітуди, а одиниці — імпульсами полярності, що чергується, і удвічі меншої тривалості. Сигнали з кодом AMI вимагають роздільної регенерації позитивних і негативних імпульсів при їх відновленні в приймачах і репітерах. Інформація про синхронізуючий сигнал, як правило, виділяється після випрямляння сигналу в резонансному пристрої синхронізації. Недоліком коди AMI є те, що при появі в інформаційній послідовності серії "нулів" різко знижується рівень синхронізуючої складової сигналу, що приводить до зриву синхронізації.
Найбільш широкого поширення набули дворівневі лінійні коди з подвоєнням швидкості передачі класу 1В2в (перетворення групи з одного дворівневого символу в групу з двох дворівневих символів), що володіють високими перешкодозахисними, простотою перетворення і виділення тактової частоти. Проте частота проходження імпульсів і необхідна смуга частот передачі удвічі перевищує частоту проходження початковій двійковій послідовності. До таких кодів відносяться коди манчестер, DMI, CMI, NEW, код Міллера (М), М, код вітчизняного стику С1-і (С1-фл-бі) і ряд інших менш популярних.
Код манчестер характеризується однозначною відповідністю послідовності чергування імпульсів усередині тактового інтервалу. А саме, "1" початкового цифрового сигналу передається нульовим імпульс в першому напівтактовому інтервалі і одиничним — в другому.
модем
