Програмування модемів

Після випуску американською фірмою Hayes модемів серії Smartmodem, система команд, використана в ній, стала деяким стандартом, якого дотримуються інші фірми – розробники модемів. Система команд, використовувана в цих модемах, носить назву hayes-команд, або AT-команд. З часу випуску перших AT-сумісних модемів набір цих команд трохи розширився, але всі основні команди залишилися без зміни.

Набір команд АТ, що приводиться в інструкціях з експлуатації зарубіжних модемів (наприклад, модему RM9632 компанії Racal-Milgo) дозволяє встановлювати:

1) конфігурацію модему і необхідні параметри: швидкість роботи, вид модуляції, режим роботи;

2) режим набору номера: тональний, імпульсний;

3) режим відповіді модему на команди КОД і відображення відповідей: кодами, словами, набір використовуваних команд;

4) включення і відключення функцій захисту від помилок і стиснення даних, перемикання різних варіантів протоколів;

5) алгоритм керування потоком даних на стику модем-КОД;

6) режими виявлення несучої, функціонування інших кіл стику;

7) режими перевірки (встановлення шлейфів, підключення тестера);

8) режим синхронізації модему;

9) статус команд і відповідей;

10) включення, відключення і рівень гучності контрольного гучномовця.

11) регулювання рівня передачі.

Структура команд інтелектуальних модемів

Всі команди, що передаються комп'ютером модему, треба починати префіксом AT (ATtention – увага) і закінчувати символом повернення каретки (< CR>). Тільки команда А/ і Escape-послідовності " +++" не вимагають для себе префікса AT.

Після префікса AT можуть йти одна або відразу кілька команд. Для ясності ці команди можуть бути відокремлені один від одного символами пробіл, тире, дужками. У більшості випадків команди можуть бути написані як великими, так і малими літерами.

При передачі модему команд вони спочатку заносяться у внутрішній буфер, який, як правило, має розмір 40 символів. Команди, записані в буфер модему, виконуються після надходження символу повернення каретки. Внаслідок обмеженості розміру буфера не слід передавати модему занадто довгі команди (більше розміру буфера). Довгі команди можна розбивати на частини і передавати в декілька заходів. При цьому кожна частина повинна починатися префіксом АТ і закінчуватися символом повернення каретки. Якщо ви допустили помилку при наборі команди, то її можна виправити, використовуючи клавішу BackSpace.

Після виконання кожної команди модем посилає назад комп'ютеру відповідь у вигляді числа або слова. Ця відповідь означає, виконана команда чи відбулася помилка.

Якщо у вас зовнішній модем, то на його лицьовій панелі знаходиться вісім світлових індикаторів. Хоча їх розташування на різних моделях може змінюватися, їх позначення є стандартним:

MR Modem Ready – Модем готовий до обміну даними. Якщо цей індикатор не горить, то треба перевірити лінію живлення модему.

TR Terminal Ready – Комп'ютер готовий до обміну даними з модемом. Цей індикатор горить, коли модем отримав від комп'ютера сигнал DTR.

CD Carrier Detect – Індикатор запалюється, коли модем виявив несучу частоту на лінії. Індикатор повинен горіти протягом всього сеансу зв'язку й гаснути, коли один з модемів звільнить лінію.

SD Send Data – Індикатор блимає, коли модем отримує дані від комп'ютера.

RD Receave Data – Індикатор блимає, коли модем передає дані до комп'ютера

HS High Speed – Модем працює на максимально можливій для нього швидкості.

AA Auto Answer – Модем перебуває в режимі автовідповідача. Тобто модем автоматично відповідатиме на дзвінки, які приходять. Коли модем виявить дзвінок на телефонній лінії, цей індикатор заблимає.

OH Off-Hook – Цей індикатор горить, коли модем зняв трубку (займає лінію).

8. Внутрішні та зовнішні модеми.

Зовнішні модеми – окремий пристрій, що живляться від мережі і має роз’єми для підключення телефонної лінії і телефонного апарату, що з'єднуються шнуром з послідовним портом (інтерфейсом) комп'ютера. На передній панелі модему виведені світлодіодні індикатори, що відображають його стан.

Внутрішні модеми виконані у вигляді окремої плати, що вставляється в слот на материнській платі комп'ютера. Підключення живлення і з'єднання з комп'ютером внутрішніх модемів відбувається безпосередньо через шину. Це, з одного боку, дозволяє заощадити на з'єднувальних проводах, а з іншого – веде до уповільнення роботи комп'ютера, так як внутрішній модем створює додаткове навантаження на центральний процесор. Одним з недоліком внутрішніх модемів є і складність налаштування конфігурації інтерфейсів COM3 і COM4.

Останнім часом намітилася тенденція до переведення внутрішніх модемів із шини ISA на PCI. При цьому залишилася актуальною одна з основних проблем інсталяції цього виду модемів: правильно сконфігурувати базову адресу і використовувані пристроєм переривання. Крім цього, при установці спочатку необхідно мати вільний порт на материнській платі комп'ютера.

Внутрішній модем не дозволяє здійснювати контроль його стану, що зручно реалізовано за допомогою ряду світлодіодних індикаторів на лицьовій панелі зовнішнього модему, а емуляційні програми споживають частину і без того використовуних внутрішнім модемом ресурсів центрального процесора (близько 10%), що не відбувається при роботі модему зовнішнього. Причому для коректної роботи внутрішніх модемів пред'являються досить жорсткі вимоги до ресурсів комп'ютера. На початок 2000 року – це процесор з тактовою частотою 166 Мгц і ОЗП як мінімум 32Мб. При " зависанні" внутрішнього модему його не можна перезавантажити окремо – доводиться вдаватися до перезавантаження всього комп'ютера.

З іншого боку, зовнішні модеми досить громіздкі, з'єднувальні дроти так само не надають їм привабливості. Внутрішні ж обходяться без додаткового джерела живлення і вставляються у відповідний порт комп'ютера, не займаючи місце на робочому столі. Крім цього, вони як правило на $ 10-15 дешевші від зовнішніх аналогів

9. Класифікація модемів.

Модеми можуть бути класифіковані:

1) за типом використовуваного каналу

· модеми для комутованих каналів – найбільш поширені, використовуються на комутованих телефонних лініях.

· модеми для орендованих каналів – використовуються на виділених лініях.

· комбіновані – поєднують в собі властивості двох попередніх.

· ISDN – модеми для цифрових комутованих телефонних ліній

· DSL – використовуються для організації виділених (некомутованих) ліній використовуючи звичайну телефонну мережу. Відрізняються від комутованих модемів тим, що використовують інший частотний діапазон, а також тим, що по телефонних лініях сигнал передається тільки до АТС. Зазвичай дозволяють одночасно з обміном даними здійснювати використання телефонної лінії в звичайному порядку.

· кабельні – використовуються для обміну даними по спеціалізованих кабелях – наприклад, через кабель колективного телебачення по протоколу DOCSIS.

· радіо – працюють у радіодіапазоні, використовують власні набори частот і протоколи.

· стільникові – працюють по протоколах стільникового зв'язку – GPRS, EDGE, 3G, 4G і т. п. Часто мають виконання у вигляді USB-брелока. В якості таких модемів також часто використовують термінали мобільного зв'язку.

· супутникові

· PLC – використовують технологію передачі даних по дротах побутової електричної мережі.

2) за швидкістю передачі інформації

· низькошвидкісні модеми (до 1200 біт/с) – " перша хвиля" модемів

· середньошвидкісних (від 1200 до 14400 біт/с) – як правило, модеми, вироблені до 1991 року.

· високошвидкісні (> 14400 біт/с) – велика частина сучасних модемів (за винятком спеціалізованих, яким не потрібні високі швидкості передачі даних і якими можна знехтувати на користь якості цієї передачі).

3) за сферою застосування

· для передачі даних

· факсимільні модеми (як правило інтегровані у факс-апарати або окремі пристрої, що забезпечують прийом і передачу факсимільних повідомлень з швидкістю до 14400 біт/с)

· комбіновані модеми (більшість модемів, що використовуються в побуті).

4) за виконанням

· внутрішні – встановлюються всередину комп'ютера в слот ISA, PCI, PCI-E, PCMCIA, AMR, CNR.

· зовнішні – підключаються через COM, USB порт або стандартний роз'єм в мережевій карті RJ-45 зазвичай мають зовнішній блок живлення (існують USB-модеми, що живляться від USB і LPT-модеми).

· вбудовані – є внутрішньою частиною пристрою, наприклад ноутбука або док-станції.

5) за реалізацією додаткових функцій

• інтелектуальні модеми – як правило сучасні типи модемів з можливостями управління їх роботою і установки конфігурації (тобто швидкості передачі, режиму роботи, типу синхронізації, протоколу захисту від помилок та ін.) Модеми часто мають можливість установки типових конфігурацій і управління набором одного зі збережених в пам'яті телефонних номерів за допомогою органів управління на лицьовій панелі модему.

• голосові модеми – отримали таку назву за здатність оперувати відповідними сигналами, тому що дозволяють одночасно передавати дані і голос. В основному, в призначених для користувача моделях застосовується метод аналогової передачі потоків голосу і даних, рознесених по частотах, що отримав назву ASVD (Analogue Simultaneous Voice/Data). Цей підхід підтримали провідні виробники модемних чіпсетів Rockwel Semiconductor Systems (нині Conexant) і AT& T Paradyne (тепер незалежна компанія Paradyne). Інший підхід – DSVD (Digital Simultaneous Voice/Data) – має на увазі оцифровку голосу і включення отриманих відліків в загальний потік даних. На відміну від попереднього методу, де швидкість передачі даних обмежена 14400 Kbps, цей дозволяє її підвищити до 28800 Kbps. Щоправда, якість переданого таким чином голосу набагато гірша. Специфікація DSVD була розроблена сумісно Intel, Rockwell і US Robotics. Такі модеми дозволяють під час передачі даних між моделями такого типу підключати до них телефонну гарнітуру і вести розмову. Перевага цього режиму полягає в тому, що розмова буде абсолютно конфіденційною: ви отримаєте закритий, захищений від прослуховування канал, що важливо. Ще однією корисною властивістю модему є можливість його застосування в складі електронного офісу. Автовідповідач, голосова пошта, видача документів на вимогу, факсимільний апарат – і все це з використанням модему і персонального комп'ютера. Хоча, може бути, і не дуже ефективним, з точки зору економії електроенергії, держати персональний комп'ютер включеним цілодобово. У такому випадку краще вибрати зовнішній модем з достатнім об'ємом оперативної пам'яті, щоб у ній тимчасово зберігалися прийняті факсимільні і голосові повідомлення.Звісно, такі моделі дорожчі, але їх сукупну вартість можна оцінити, враховуючи економію в платі за світло при відключенні персонального комп'ютера в неробочий час. " Просто" голосові, а також моделі з одночасною передачею голосу і даних мають у своїх технічних характеристиках відповідні параметри: Voice та ASVD або DSVD.

6) за засобами управління

· апаратні – всі операції перетворення сигналу, підтримка фізичних протоколів обміну, виробляються вбудованим в модем обчислювачем (наприклад з використанням DSP, контроллера). Так само в апаратному модемі присутній ПЗП, в якому записана мікропрограма, що управляє модемом.

· вінмодеми – апаратні модеми, позбавлені ПЗП з мікропрограмою. Мікропрограма такого модему зберігається в пам'яті комп'ютера, до якого підключений модем. Працездатний тільки при наявності драйверів, які зазвичай писалися виключно під операційні системи сімейства MS Windows. Винахід U.S. Robotics

· напівпрограмні (Controller based soft-modem) – модеми, в яких частину функцій модему виконує комп'ютер, до якого підключений модем.

· програмні (Host based soft-modem) – всі операції з кодування сигналу, перевірці на помилки і управління протоколами реалізовані програмно і виробляються центральним процесором комп'ютера. При цьому в модемі знаходиться аналогова схема й перетворювачі: АЦП, ЦАП, контролер інтерфейсу (наприклад USB).

10. Модеми для виділених ТК і фізичних з’єднувальних ліній.

Виділена лінія зв'язку (фізична лінія) – з'єднання кінцевих пристроїв за допомогою мідного телефонного кабелю, як правило міської телефонної мережі. Дальність і швидкість на таких лініях зв'язку визначаються виключно електричними характеристиками кабелю. До таких характеристик відносяться:

· довжина лінії зв'язку;

· діаметр жил мідного кабелю;

· опір ізоляції;

· якість з'єднань ділянок кабелю (в телефонних кросових шафах або кросах АТС);

· смуга пропускання.

Для досягнення максимально якісної передачі даних за такими лініями слід враховувати наступне:

· довжину і діаметр жил мідного кабелю можливо компенсувати збільшенням потужності переданого сигналу, однак при дуже великому рівні модем може почати забивати прийнятий сигнал і сигнали, що передаються по іншим парам того ж кабелю;

· опір ізоляції неможливо компенсувати параметрами модемів – низький опір мідного кабелю проявляється у вигляді перехідних перешкод між парами і різким погіршенням якості зв'язку у вологу погоду;

· неякісне з'єднання ділянок кабелю проявляється у вигляді " потріскувань", раптовим зникненням і появою зв'язку;

· стандартна смуга пропускання кабелю 300 – 3400 Гц і зменшується із збільшенням довжини лінії зв'язку через збільшення ємності та зменшення опору ізоляції

Рекомендоване значення потужності переданого сигналу -9.. -10 Дб на передачі та -10..- 18 на прийомі (працювало і на -30 дБ при меншій швидкості).

Низький опір ізоляції і неякісне з'єднання ділянок кабелю проявляються на слух як фон змінного струму, прослуховування телефонних переговорів або приглушених сторонніх сигналів з інших пар. При несправності кабелю, або його намоканні можлива поява " землі", яка проявляється також як і у випадку низького опору ізоляції, або на парі прослуховується мовлення радіостанції (виходить найпростіший детекторний приймач). Усунення цього дефекту можливе або заміною пари, неякісної муфти в місці спайки кабелю (просушкою кабелю і установкою муфти), або виявленням місця появи " землі" на парі.

Всі перераховані параметри впливають на співвідношення сигнал/шум, який повинен бути не менше -35..- 40 дб. При меншому співвідношенні може відбуватися втрата пакетів, яка знизить швидкість передачі даних, а у разі передачі голосової інформації за допомогою обладнання голос-дані випаданням окремих звуків. Можна простежити за показаннями параметра " якість лінії", який не повинен бути в межах 8.. 9 (по 9-бальній шкалі).

По закінченні установки модему, через деякий проміжок часу необхідно подивитися кількість " Training". Якщо виникає зміна швидкості модемів у результаті зміни параметрів лінії, необхідно вибрати меншу швидкість, причому якщо швидкість знижується до 14, 4 кБіт/с, то варто перейти на протокол V.32bis.

11. Модеми для цифрових систем передачі даних.

Використання цифрових ліній і PCM (V.90/92)

Наприкінці 1990-х Rockwell США і Robotics представив нові технології, засновані на цифровій передачі, що використовується в сучасних телефонних мережах. Стандартна цифрова передача даних в сучасних мережах, становить 64 кбіт/с, але деякі мережі використовують частину пропускної здатності для сигналізації віддалених офісів (наприклад, піднімання трубки), обмежуючи ефективну швидкість до 56 кбіт/с DS0. Ця нова технологія була прийнята в ITU-стандарті V.90 і розповсюджена у сучасних комп'ютерах. 56 кбіт/с швидкість можлива тільки з центрального офісу для користувачів сайту (прийом), а в Сполучених Штатах, державне регулювання обмежує максимальну потужність тільки 53, 3 кбіт/с. Передача (від користувача до центрального офісу) як і раніше використовує технології V.34 на 33.6k.

Пізніше в V.92, цифрова технологія PCM була застосована, щоб збільшити швидкість завантаження до максимуму 48 кбіт/с. Наприклад, 48 Кбіт/с потоку передачі призведе до скорочення зворотного потоку аж до 40 кбіт/с, через відлуння від телефонної лінії. Щоб уникнути цієї проблеми, модем V.92 пропонує можливість відключення цифрового висхідного потоку і використовувати замість 33, 6 кбіт/с аналогового зв'язку, з метою підтримки високого цифрового потоку до користувача від 50 кбіт/с або вище. V.92 також додає дві інші функції. Першим з них є можливість для користувачів, які очікують на виклик, покласти їхнє dial-up інтернет-з’єднання на утримування протягом довших періодів часу, коли вони відповідають на виклик. Другою особливістю є можливість швидко підключитися до свого провайдера. Це досягається за рахунок запам’ятовування аналогових і цифрових характеристик телефонної лінії, і використання цієї збереженої інформації для нового під’єднання у швидкому темпі.

12. Модеми для стільникових систем зв’язку.

Стандарти стільникових мереж зв'язку

В даний час у світі існує велика кількість стандартів на стільникові мережі зв'язку. Всі їх можна розділити на дві великі групи: аналогові та цифрові. До аналогових відносяться мережі типу AMPS (США), NMT (Північна Європа), HCMTS (Японія), С-450 (Німеччина), TACS (Англія), ETACS (Англія), RTMS-101H (Італія), Radiocom-2000 Франція). Основними цифровими стандартами на стільникові мережі є GSM (Європа), ADC або D-AMPS (США), CDMA (США), JDC і PHS (Японія).

GSM (від назви групи Groupe Spé cial Mobile, пізніше перейменованої в Global System for Mobile Communications) – глобальний стандарт для мобільного цифрового стільникового зв'язку з розділенням частотного каналу за принципом TDMA та середнім ступенем безпеки. Розроблений під егідою Європейського інституту стандартизації електрозв'язку (ETSI) наприкінці 80-х років.

Загальні відомості: GSM відноситься до мереж другого покоління (2 Generation), хоча на 2006 рік умовно знаходиться у фазі 2, 5G (1G – аналогова стільниковий зв'язок, 2G – цифровий стільниковий зв'язок, 3G – широкосмуговий цифровий стільниковий зв'язок, комутована багатоцільовими комп'ютерними мережами, в тому числі Інтернет).

Стільникові телефони випускаються для 4 діапазонів частот: 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц.

Залежно від кількості діапазонів, телефони поділяються на класи і варіацію частот залежно від регіону використання.

· Однодіапазоні – телефон може працювати на одній з частот. В даний час не випускаються, але існує можливість ручного вибору певної частоти в деяких моделях телефонів, наприклад Motorola C115, або за допомогою інженерного меню телефону.

· Дводіапазонні (Dual Band) – для Європи, Азії, Африки, Австралії 900/1800 і 850/1900 для Америки і Канади.

· Трьохдіапазонний (Tri Band) – для Європи, Азії, Африки, Австралії 900/1800/1900 і 850/1800/1900 для Америки і Канади.

· Чотирьохдіапазонний (Quad Band) – підтримують всі діапазони 850/900/1800/1900.

У стандарті GSM застосовується GMSK модуляція з величиною нормованої смуги ВТ – 0, 3, де В – ширина смуги фільтра за рівнем мінус 3 дБ, Т – тривалість одного біта цифрового повідомлення.

GSM на сьогоднішній день є найбільш поширеним стандартом зв'язку. За даними асоціації GSM (GSMA) на даний стандарт припадає 82% світового ринку мобільного зв'язку, 29% населення земної кулі використовує глобальні технології GSM. У GSMA в даний час входять оператори більш ніж 210 країн і територій.

GPRS (англ. General Packet Radio Service – пакетний радіозв'язок загального користування) – надбудова над технологією мобільного зв'язку GSM, що здійснює пакетну передачу даних. GPRS дозволяє користувачеві мережі стільникового зв'язку робити обмін даними з іншими пристроями в мережі GSM і із зовнішніми мережами, в тому числі Інтернет. GPRS припускає тарифікацію як за обсягом переданої/отриманої інформації, так і за часом, проведеним онлайн.