3.Modemy


3.1 Druhy přenosů a přenosová média

A) stejnosměrný mezi PC a modemem
B) střídavý po telefonní lince
C) světelný po optických kabelech

add A/ stejnosměrný přenos mezi PC (DTE) a modemem (DCE)
je tvořen většinou sériovým, nebo u rychlých modemů paralelním (méně časté), tokem dat ve formě stejnosměrného napětí určité velikosti pro "1" /obvykle 12V/ a nízkou hodnotou napětí pro "0", nebo +12V pro "1" a -12V pro "0", při proudu smyčkami 20mA /vysílací a přijímací smyčky jsou odděleny /, pak obvykle hovoříme o provozu dvojím proudem jak ho známe z dálnopisné techniky.
Toto propojení je definováno rozhraním RS-232, nověji RS-232C, od roku 1987 pak RS-232D. Tato norma definuje rovněž délku propojovacího kabelu PC-MODEM na max. 15 metrů.
Podle doporučení CCITT nově ITU /International Telekommunications Union/ odpovídá rozhraní RS-232 doporučení CCITT V.24 s tím rozdílem, že V.24 definuje pouze význam signálů ale nedefinuje typ konektorů a napěťové parametry.
add B/ střídavý po telefonní lince - využívá se dostupné šířky pásma telefonní linky 3100Hz /300 - 3400Hz/.
Modem vysílá podle druhu modulace jeden nebo několik střídavých signálů do vedení. Tyto signály představují vysílaná data a řídící signály ve formě střídavého signálu , vhodného pro zpracování telekomunikačními zařízeními.
Na straně příjmu tyto signály Demoduluje a směrem k PC vysílá stejnosměrné signály o úrovních "0" a "1".
Název MODEM vznikl ze zkratek MOdulátor/DEModulátor.
Modulační techniky můžeme rozdělit na dvoustavové /0,1/a více stavové, kdy na nosný signál modulujeme více jak dva stavy.
Druhy modulace pak na AM, FM, fázovou a další.
Tyto druhy modulace se mohou navzájem ještě kombinovat.

Modem je připojen k telefonní lince 2 drátově a musí tedy ze všech vodičů datových a ovládacích mezi ním a PC umět vyhodnotit příslušné informace a poslat je na protější stranu pouze po 2 vodičích.
Z pohledu oddělených směrů toku dat mezi PC a modemem musí tedy obsahovat zařízení umožňující sloučení a rozdělení signálů (podobné vidlici pro přechod z 2dr. okruhu na 4dr. a zpět).
Na pronajatá vedení se modemy připojují buď 2 drátově (na krátké vzdálenosti), nebo 4drátově, pak se vidlice v modemu vyřadí (programově).
Aby si modemy na vzdálených stranách a od různých výrobců rozuměly, musí být vybaveny shodnými informacemi, jak se při různém signálu zachovat, jak rozhodnou a co odeslat směrem k PC. Tomuto souboru instrukcí se říká "protokol".
(Podobně jako protokol diplomatů říká jak přijímat státní návštěvy, nebo svatební obřad probíhá podle protokolu ).
add C/ světelné po optických kabelech - podobně jak se moduluje slyšitelný tón v modemu pro přenos po telefonní lince, můžeme modulovat světlo. Takto modulovaný zdroj světla pak poslat po optickém kabelu. Tuto techniku známe z přenosů PCM.

3.2 Synchronizace

A) asynchronní provoz
· bitová synchronizace
· znaková synchronizace
B) synchronní provoz
add A/ synchronizace u asynchronního provozu- synchronizaci bychom mohli nazvat česky jako seřízení a nastavení shodného času, například délku trvání jednoho bitu, což na střídavé straně modemu představuje interval mezi dvěma změnami nosného signálu /AM/, nebo změny frekvence nosného signálu /FM/.
U asynchronního přenosu se používají start a stop bity.

3.2.1 Bitová synchronizace

Na jedné straně vyšle vysílač nulu a řadu jedniček. Na straně příjmu má modem z přijatého střídavého signálu získat původní data. Přijal informaci o nule a jedničce, ale k další změně v řadě jedniček nedochází. Přijímač si může myslet, že jde stále o tutéž jedničku a dochází k chybnému přijetí dat.
Řekneme-li ale, jak dlouho trvá jeden bit, pak pokud nedojde ke změně stavu přijímaného signálu po určitou dobu, znamená to, že jsou vyslány další bity téže hodnoty.
A vracíme se k potřebě synchronizace, protože obě zařízení musí používat stejný čas pro 1bit. Pokud tomu tak je, říkáme že zařízení jsou bitově synchronizována, někdy se používá také název "synchronizace na úrovni bitů".

3.2.2 Znaková synchronizace

Druhý problém je synchronizace na úrovni Byte /Bajtů/ / přesněji znaků, např. u dálnopisu kde znak má 5 bitů/.
Jde především o to, že mezi dvěma znaky může být různě dlouhá mezera.
V praxi je tento problém vyřešen pomocí START bitů.
V klidu se vysílá neustále jedna hodnota např. log.1 /STOP /.
V době, kdy je třeba vyslat nějaký znak se vyšle nejprve START bit / log.0/.
Podle start bitu přijímač pozná, že se začíná vysílat nějaký znak a současně si podle něho "nastaví" svoje hodiny, počítání času, a předpokládá se, že se po dobu 5 /nebo 8/ bitů se hodiny neodchýlí o tolik, aby to ohrozilo /synchronizaci na úrovni bitů/ a správné přijetí vyslaného znaku.
Po datových bitech se vyšle STOP bit a může následovat libovolná mezera.
Tak jak se provádí synchronizace na úrovni znaků u dálnopisu se provádí také u modemů.
add B) Synchronní provoz - u synchronního provozu se nepoužívají start a stop bity. Synchronizace se musí zajistit pomocí jiných principů.
Jedna z možností je použít samostatného kanálu, pak má modem jeden kanál hlavní datový a druhý pomocný pro synchronizaci a přenos povelů. Takto je řešen dříve používaný modem MDS 1200 Tesla Banská Bystrica.
U rychlých modemů ale potřebujeme větší šířku pásma pro data a tak se tato situace řeší například synchronizováním zařízení pomocí každého bitu, ale v tom případě nesmí následovat více týchž bitů bezprostředně po sobě. Protože se ale ve skutečnosti takto bity opravdu vysílají z PC, převedou se z dvoustavové informace na více stavovou /například třístavovou HDB3, 1,0,-1/ jak je známa z PCM.
Pak je možno odvodit synchronizaci z tohoto více stavového signálu.
U PCM známe synchronizaci pomocí synchronizačního kanálu, v rámci je to 16 kanál.

3.3 Způsob volby

Stejně jako u telefonních přístrojů, používají modemy pro volbu telefonního čísla volbu PULZNÍ v poměru Mezera / Impuls , délka impulsu =100ms.
- Možnosti 60 / 40 (USA) ČR pro 10pps (impulsů za vteřinu) pro Japonsko například 20pps, z čehož plyne pak interval jednoho impulsu 50ms

Poměr mezere - impuls 67 / 33 ms
69 / 31ms (UK) nebo 41/59ms Pozn. : nastaví se pomocí AT příkazu

Volba DTMF - dvoutónovou multifrekvenční.

3.4 Modulační rychlost

Definice
Modulační rychlost je (jednoduše a nepřesně řečeno) rychlost s jakou se mění modulovaný signál (tj. nosná frekvence).
Modulační rychlost se měří v baudech Bd !! a udává, kolik změn nosné vlny nastane za jednu sekundu.

3.5 Přenosová rychlost

je veličina, která nám říká jaké množství dat modem přenese za určitý časový úsek (obvykle 1sekundu).
Udává se v bitech za sekundu (bit per second) odtud zkratka bps.
Přenosová rychlost udává jak rychle se přenáší data MODEM-MODEM,
(nikoliv počítač-počítač).

Zabezpečení dat přenos prodlužuje.

Komprese dat přenos zkracuje.

Pro skutečnou rychlost jakou se přenáší data z jednoho PC do druhého se používá termín "efektivní rychlost přenosu" (Effective Data Transfer Rate), nebo termín "přenosový výkon" (throughput).
To znamená, že pokud chceme např. vědět jak dlouho bude trvat přenos bloku 100kB, musíme se zajímat o přenosový výkon, nikoli o přenosovou nebo dokonce modulační rychlost.
Modulační a přenosová rychlost jsou dvě různé veličiny.
U modemů bývá typicky přenosová rychlost několikrát větší než modulační.
V současné době se nejčastěji používají modemy s rychlostí 14 400bps, které komunikují podle standardu CCITT V.32bis.
Poznámka: vztah mezi bitovou a znakovou rychlostí : 14 400bps je přibližně 1400-1600cps.
Obdobným způsobem jako u faxů ECM, se zajišťují data i u modemů.
Zde se k tomu používají různé protokoly.
Jedním z nich je speciální protokol MNP (Microcom Network Protocols), v současné době MNP5. Protokoly dřívější (MNP1 - 4) jsou v něm samozřejmě obsaženy.
Jiné doporučení pro zabezpečení dat je doporučení CCITT V.42.
Protokol MNP 5 kompresuje data v ideálním případě 2:1, tedy na polovinu.
Protokol V.42 dosahuje v ideální případě komprese až 4:1.
Tento protokol pozná již zkomprimovaná data a o další komprimaci se nesnaží, na rozdíl
od MNP5, který zkomprimovaná data nepozná.!

3.6 Další vlastnosti modemů

Umí vytáčet čísla impulsně i tónově.
Umí "zvednout telefon".
Některé umí zpětné volání, souhlasí-li naše číslo s číslem uloženým.
Umí přejít na nižší přenosovou rychlost (fall-back), případně na jiný způsob zabezpečení nebo komprese, kvalitnější modemy umí rychlost také zvýšit (fall-forward), pokud se vlastnosti přenosové linky zlepší.
Mají reproduktor pro možnost sledování co se děje na lince.
Voice modemy umí pracovat s hlasem, záznamník.

3.7 Interoperabilita

je základní požadavek na modem, aby se dokázal spojit a komunikovat s protějším modemem. Znamená to, že oba modemy musí používat stejnou modulaci, přenosovou rychlost, kompresi, zabezpečení dat apod.
V praxi je tento požadavek těžko splnitelný a je proto třeba se zajímat o další vlastnosti modemu.
Situaci máme ulehčenu v tom, že existují mezinárodní normy chování modemů.
Pokud máme dva modemy, které splňují tutéž normu, máme jistotu (teoreticky, v praxi spíše vysokou pravděpodobnost), že tyto modemy jsou schopné se spolu "domluvit".
A to i tehdy, jsou-li od různých výrobců.