|
Vārds modem ir radies no agļu valodas vārdu MOdulator un DEModulator salikuma. Tā ir ierīce, kas datus ciparu formā (digital data) pārkodē par skaņu (analog data) un spēj veikt arī pretēju procesu. Šāda pārviedošana ir nepieciešama, lai no viena datora uz otru varētu raidīt pa telefona līnijām. Ir iekšējie un ārējie modemi. Iekšējie modemi ir spraužama plate, bet ārējos pievieno RS232 asinhronajam komunikāciju portam (COM).
Datu pārraidei ar modema palīdzību nepieciešamie līdzekļi ir: modems, programmu nodrošinājums un pieslēgums telefona līnijai.
| Iekšējais (internal) modems ir karte uz kuras atrodas visas datu
apmaiņu nodrošinošās komponentes. To ievieto tāpat kā visas pārējās plates.
Kartes ārējā daļā atrodas telefona līnijas pieslēgšanas RJ11 standarta ligzda. Iekšējā modema priekšocība ir tām ka uz galda nav jātur papildus ārējā iekārta. Mīnuss ir tas, ka, lai mainītu tādus plates parametrus kā pārtraukuma numura un porta adrese, ir jāatver PC korpuss. |
 |
 |
Ārējais modemsĀrējais (external) modems ir vieglāk uzstādāms. To ar speciālu kabeli pieslēdz virknes portam. Bez tam ārējam modemam ir gaismas diožu (LED) indikātori ar kuru palīdzību vizuāli var kontrolēt tā darbību. To var viegli pārvietot pie cita datora. |
PCMCIA modemsPCMCIA standarta modemi ir mazi ar plakanu korpusu. Tādus izmanto piezīmju (notebook) tipa datoros. Modemam tiek pieslēgta lineāra sajūgšanas iekārta, kurā atrodas raidītājs un relejs, kas nodrošina interfeisu starp modemu un telefona līniju. Tādi modemi bez sajūgšanas iekārtas sver ~30 grami. |
 |
Pirms modemu parādīšanās datu pārraidei pa telefonu līnijām izmantoja speciālas akustiskās iekārtas. To pārraides ātrums bija ierobežots līdz 2400 bitiem sekundē. Modems pārveido elektriskos signālus toņos un tiek pieslēgts tieši telefona līnijai. Akustiskajā metodē nosūtāmais (saņemtais) signāls nonāca klausulē, tāpēc traucējumi šo sakaru veidu paradīja nestabilu.
Modemā notiek signālu pārveidošana no ciparu formas analogajā un otrādi. Raidītāja (PC) ciparu informācija tiek modulēta pārraidei telefonu tīklā skaņas diapazona tonālo pakešu veidā. Saņēmējs pārveido (demodulē) šos analogos signālus ciparu formā, lai tos varētu izmantot PC.
Ciparu analogais pārveidotājs tiek izmantots ne tikai modemos, bet arī videokartēs un skaņas kartēs.
Kā datoram tā arī modemam ir noteikti stingri standarti, jo citādi sakari starp diviem datoriem būtu neiespējami. Bez tam ir jāizšķir šādi modema darba režīmi:
Komandu režīmam par normu ir atzīts tā saucamais Hayes komandu komplekts, ko izstrādājusi tāda pat nosaukuma firma. Šis komandu komplekts sastāv no AT komandām un nodrošina visiem modemiem kopēju datu apmaiņas pamatu. Baz dažiem izņēmumiem, visas komandas sākas ar AT (Attention - uzmanība) un tālāk sekojošo komandu un tās parametriem.
Pastāv divi modema datu pārraides režīmi:
Informācijas pārraide var notikt:
Modemi, kuri strādā pusdupleksa režīmā ir vienkāršāki, jo jo tos nav jāizsargā pret pretējā virziena signāla parādīšanos. Tomēr šādiem modemiem ir mazaka efektivitāte.
Protokols ir noteikumi, pēc kuriem tiek nodibināts savienojums un sūtīti dati. Precīzāk, divi modemi savienošanās laikā "noskaidro", kādi protokoli ir otram un "vienojas", ar kuru strādās. Bez tam modems var saturēt protokolus, kuri paredzēti datu saspiešanai (data compression) un kļūdu korekcijai (error correction).
Pats par sevi saprotams, ka pārraidot datus pa telefona līniju lielos attālumos, rodas kļūdas. Šo kļūdu novēršanai tika izstrādāti kļūdu labošanas protokoli. Parasti kopā ar kļūdu labošanas protokoliem izmanto arī pārraidāmo datu saspiešanas protokolus.
MNP (Microcom Networking Protocol) protokolu datu apmaiņai starp datoriem izstrādāja firma Microcom. Tika izstrādātas vairākas kļūdu korekcijas un datu saspiešanas specifikācijas. Katra nākamā specifikācija iekļāva sevī arī iepriekšējās (savietojamība no apakšas).
MNP protokoli faktiski ir standarts modemu ražotājiem. V protokoli nosaka dažādus modemu darba raksturlielumus un ir iedalīti vairākās grupās. Datu saspiešanu un korekciju nosaka protokoli V.41, V.42, V.42bis.
Šādas modema specifikācijas ir novecojušas un tās vairs nelieto.
Šo protokolu izmanto informācijas pārraidei pa kanālu sinhronajā režīmā. Nosūtāmās binārās paketes sākuma un beigu signāli tiek noņenti un no datiem tiek veidoti kadri. Lai saņemošā puse varētu pārbaudīt saņemtā kadra pareizību, katrs kadrs satur 16 bitu kontrolsummu CRC (Cyclic Reduncancy Check). Ja saņemtajos datus modems konstatēs kļūdu, tas pieprasīs atkārtoti atsūtīt visu kadru.
MPN 4 protokolam ir divas būtiskas atšķirības no MPN 3 protokola. Datu optimizācijas fāze (Data Phase Optimization), kas nodrošina vadības informācijas apjoma samazināšanos. Adaptīvā paketes veidošana (Adaptive Packet Assemblay) izmaina pakešu garumu, atkarībā no telefona līnijas traucējumu līmeņa: jo labāka līnija, jo garākas paketes. Lielākais iespējamais paketes garums ir 256 baiti, bet mazākas - 32 baiti.
Abi protokoli nodrošina datu saspiešanu: MPN 5 divreiz, V.42bis - četreiz. Taču atkarībā no pārraidāmo datu tipa, pārraide ar MNP 5 protokolu var palēlināt pārraidi.
MNP 5 specifikācija paredz divas datu saspiešanas metodes. Pirmajā metodē, paketē vairākkārt sastopamie vienādie baiti no 8 bitiem tiek samazināti līdz 4 bitiem, bet retāk sastopamie - pagarināti. Otras metodes pamatā ir princips, ka, ja baits paketē atkārtojas pēc kārtas vairāk kā 3 reizes, to kodē ar dieviem baitiem. Pirmais no tiem satur pašu datu baitu, otrais - atkārtošanās reižu skaitu.
Datu saspiešana šajā protokolā ir līdzīga MNP 5 specifikācijai. Bez tam šeit tiek izmantota statiskā datu dupleksēšana (Statistical Duplexing). Tas dod iespēju pusdupleksajā datu pārraidē emulēt duplekso režīmu un palielināt ātrumu.
MNP 7 protokolā salīdzinot ar MNP 5 tiek izmantota uzlabota datu saspiešanas procedūra, kura palielina saspiešanas koeficientu no 2 līdz 4.
MNP 8 izmanto MNP 7 pielietoto datu saspiešanas metodi kopā ar jaunu algoritmu Fast Train un jaunām procedūrām Piggiback Acknowledgments un Multiple Selectibve Negative.
Palīdz optimizēt duplekso pārraidi. Bāzejas un MNP 8 un ir papildināts ar pilnveidotāku datu saspiešanu. Saspiešanas koeficients var sasniegt 3.
Balstās uz iepriekšējiem protokoliem, taču vislabāk izmantojams līnijās ar lieliem traucējumiem - radiotīklā un starpkontinentālās līnijās. Šajā specifikācijā sakaru nodibināšanas brīdī (Negotiated) raidītājā un saņēmēja uzstāda mazāko pārraides ātrumu, kurš, ja vien līnija to ļauj, pārraides laikā palielinās.
Režīmā Robust Auto Reliable Mode paaugstinās sakaru nodibināšanas mēģinājumu skaits, tai pašā laikā režīmā Aggresive Packet Adaptive Assemblay pēc stabilas saites nodibināšanas atkarībā no līnijas kvalitātes palielina paketes garumu, sākot no mazākā izmēra (8 biti) līdz 256 bitiem.
Modema ātrumu (Hyes savietojamiem modemiem) mēra bitos sekundē (BPS - Bits Per Second). Ātrumu nosaka tas protokols, ar kādu ir noticis savienojums. Ātrums ar kādu modemi strādā ir atkarīgs no to tehniskajiem parametriem un līnijas kvalitātes. Reālais ātrums pēc savienojuma var arī mainīties, ja līnijas kvalitāte pasliktinās vai uzlabojās. Lai ārējais modems varētu izmantot maksimālo ātrumu, tad portam, pie kura tas ir pieslēgts, jābūt ar ārdarbīgo mikroshēmu UART.
Modema datu apmaiņas protokolu parametri
| Protokols | Pārraides režīms | Lielākais pārraides ātrums biti/s | Piezīmes |
| V.17 | Pusdupleksa | 14400 | Faksimila |
| V.21 | Dupleksais | 300 | |
| V.22 | Dupleksais | 1200 | |
| V.22bis | Dupleksais | 2400 | |
| V.23 | Pusdupleksa | 1200 | |
| V.27ter | Pusdupleksa | 4800 | Faksimila |
| V.29 | Pusdupleksa | 9600 | Faksimila |
| V.32 | Dupleksais | 9600 | |
| V.32bis | Dupleksais | 14400 | |
| V.32terbo | Dupleksais | 19200 | |
| V.34 | Dupleksais | 28800 | |
| v.34bis (V.34+) | Dupleksais | 36000 | |
| V.Fast | Dupleksais | 28800 | Startstandarts |
| HST (HighSpeed Tehnology) | Dupleksais | 16800 | Izstrādāts firmā U.S.Robotronics ātrai datu pāaraidei. |
| ZyX | Dupleksais | 19200 | Izstrādāts firmā ZyXEL par pamatu izmantots V.32 un ir traucejumunoturīgs. |
Termināla programmatūras galvenais uzdevums ir ar saskaņot ar pārraides partneri datu vai faksa (ja modems to var) pārraides veidu un ātrumu. Pazīstamākās programmas ir TELIX, Telmate, QuickLink, QModem, Winfax uc.
Ar programmatūras palīdzību bez pārraides parametru saskaņošanas (datu bitu skaitu, paritāti, stop bitu skaitu) ir jānorāda arī failu pārraides protokols, kuram arī ir jābūt saskaņotam ar partneri.
Failu pārraides protokoli ir paredzēti:
Pirmie failu pārraides protokoli parādījās jau ilgi pirms modemiem, kuri nodrošināja kļūdu novēršanu ar aparatūras palīdzību.
Lai pārraidītu datus šajos protokolos bez kļūdām, izmanto speciālas kļūdu labošanas metodes. Datus pārraida pa blokiem (kadriem) un katrā no tiem ir iekļauta kļūdu fiksēšanas pārbaudes kombinācija (CRC). Šī kombinacija tiek formēta pēc pārraidāmo informācijas bitu noteiktiem likumiem. Saņemošā puse šo pārbaudes kombināciju aprēķina vēlreiz, izmantojot to pašus likumus, ko raidošā. Ja šīs vērtības sakrīt, saņemošā puse raidošajai nosūta apstiprinājumu par saņemtā bloka pareizību. Nesakrišanas gadījumā tiek pierasīts bloku sūtīt atkārtoti.
Pirms tiešās faila pārraides ir nepieciešams nodibināt sakarus kanāla līmenī, nodot informāciju par failu - nosaukumu, garumu, pēdējo izmainīšanas laiku uc., bet pēc pārraides atslēgt kanālu. To visu veic pa sakaru kanālu pārraidītā dienesta informācija.
Jaunākajos failu pārraides protokolos ir iekļauta arī pārraides aizsardzība, piemēram, ar paroli.
Protokoli, kurus var izmantot, ja nav aparatūras aizsardzība pret kļūdām, ir Xmodem, Xmodem-CRC, Xmodem 1K, Ymodem, Kermit, Zmodem. Ja tiek izmantoti modemi, kuri kļūdas koriģē ar aparatūras palīdzību (uztur MNP vai V.42 protokolus), tad labāk izmantot protokolus YmodemG un Zmodem. Tie palielinās pārraides ātrumu, jo netiek tērēts laiks atkārtotai datu pieprasīšanai.
Xmodem protokolu izstrādāja 1977. gadā. Pateicoties plašai tā izmantošanai izziņu dienestos un dažās sakaru programmās, šis protokols kļuva par PC sakaru standartu.
Raidošais PC sāk faila pārraidi tikai pēc tam, kad ir no saņemošā datora saņēmis signālu NAK (Negative AcKnowledge). Saņemošais PC sūta NAK signālus, kamēr nesākas paša faila raidīšana. Pēc NAK saņemšanas raidošais PC nosūta datu paketi, kura sastāv no bloka sākuma simbola SOH (Start of Header), diviem bloka numuriem, 128 baitu datu bloka un kontrolsummas CS (Check Sum).
Kontrolsumma ir vienu baitu gara un tas ir atlikums no visu datu blokā esošo ASCII simbolu summas dalījuma ar 255. Saņemošā puse arī aprēķina kontrolsummu un salīdzina to ar saņemto. Ja bloks ir saņemts pareizi, saņemošais PC nosūta apstiprinājuma signālu ACK.
Ja salīdzināmās vērtības atšķiras vai arī ir pagājušas vairāk kā 10 sekundes, bet bloka saņemšana vēl nav beigusies, saņemošais PC nosūta raidošajai pusei signālu NAK, kas nozīmē to, ka pēdējā bloka sūtīšana ir jāatkārto. Pēc 9 neveiksmīgiem bloka raidīšanas mēģinājumiem sakari tiek pārtraukti. Par 1 sekundi garāks pārtraukums bloka raidīšanas laikā tiek uzskatīts par sakaru pārtrūkumu.
Ja 10 sekunžu laikā pēc ACK nosūtīšanas netiek saņemts nākamais datu bloks, ACK signāls tiek noraidīts atkārtoti.
Dubultā bloka numura raidīšana izslēdz viena un tā paša bloka nosūtīšanu atkārtoti apstiprinošā paziņojuma pazušanas gadījumā. Saņemošā puse pārbauda saņemto bloku numurus. Pēc veiksmīgas visu datu pārraides, paziņojot par sakaru seansa beigšanu, dators nosūta datu pārraides beigu signālu EOT (End of Transmission).
Protokola priekšrocības:
Galvenie trūkumi:
Šis protokols no parastā Xmodem protokola atšķiras ar to, ka 8 bitu kontrolsumma ir aizstāta ar 16 bitu ciklisko pārbaudes virkni un tas palielina datu pārraides drošumu. Xmodem protolokls garantē kļūdas noteikšanu gandrīz ar 100% garantiju. Ja pretējā puse neizmanto šo protokolu, notiek automātiska pāreja uz Xmodem protokolu.
Atšķirībā no Xmodem ptotokola, datu bloka lielums tiek palielināts līdz 1024 baitiem. Datu pārraides ātruma palielināšanās no šī jauninājuma būs tikai tad, ja sakari ir bez kļūdām. Taču, ja sakari ir slikti, ātrums būtiski samazinās, jo būs atkārtoti jāsūta lieli datu bloki.
Izstrādāts uz Xmodem 1K bāzes. Bloku izmērs ir 1024 baiti, taču pēdējais bloks papildināts vairs netiek. Bez tam tiek nosūtīts faila nosaukums, atribūti, kā arī informācija par to, vai aiz šī faila sekos vēl kāds fails.
Kermit ir protokols, kuru visbiežāk izmanto UUCP tīklos (Unix to Unix Copy). Tika izstrādāts 80. gados. Tas ir universiāls datu pārraides protokols starp dažāda tipa datoriem. Kermit protokolu izmanto datu pārraidei ar mainīga garuma datu blokiem (lielākais 94 baiti). Kermit protokols arī ļauj nosūtīt vairākus failus pēc kārtas. Neskatoties uz to, ka protokols ir neefektīvs, UNIX sistēmās to izmanto ļoti plaši.
Izmanto līnijās bez traucējumiem modemiem, kuros kļūdas koriģē ar aparatūras palīdzību (MNP un V.42 protokoli). Kontrolsummu noraida un aprēķina tikai seansa beigās. Tādējādi par kļūdām var uzzināt tikai pēc seansa.
Ātrs protokols, kurš datu pārraidei izmanto logus (vairākas datu paketes). Saņemošā puse neraida apstiprinājuma un pieprasījuma signālus, līdz nav saņemtas visas loga paketes. Protokols, atkarībā no līnijas kvalitātes, var mainīt paketes lielumu no 64 līdz 1024 baitiem. Pārraidei protokols failus saspiež. Protokolam ir vēl viena pozitīva īpašība - ja faila pārraides laikā noticis pārrāvums sakaros, un viss fails vēl netika noraidīts, tad nākošās pāaraides laikā var atsākt pārraidi no šīs vietas. Tādā veida liela izmēra failus var raidīt pa blokiem. No visiem iepriekš uzskaitītajiem protokoliem šis ir visātrākais un ērtākais.
Līdzīgs Zmodemam, taču tas spēj raidīt divus failus dažādos virzienos. Bez tam pārraides laikā ar klaviatūras palīdzību var sarunāties ar šī otra datora operatoru.
Elektronisko ziņojumu dēlis BBS (Bulletin Board System) ir ar vienu vai vairākiem modemiem apgādāts dators. Šī datora speciālais programmu nodrošinājums ļauj attālinātiem lietotājiem caur telefona līnijām pieslēgties pie šī datora un apmainīties ar failiem un ziņojumiem. Sakarus nodrošina ar MTE, COMIT vai BITCO telekomunikāciju programmām.
Liela daļa BBS ir apvienoti FidoNet tīklā. BBS vadības programma nodrošina dialogu ar lietotāju, ļauj saņemt tam domātos ziņojumus (pastu), sūtīt pastu citiem šīs BBS stacijas vai FidoNet tīkla abonentiem. Bez tam lietotājs var apskatīt BBS failu arhīvu, saņemt viņu interesējošos failus, nosūtīt BBS savus failus, kuri varētu būt interesanti citiem lietotājiem.
BBS ir pats vienkāršākais informācijas apmaiņas veids, tāpēc populārāki ir globālie tīkli. Viens no globālo tīklu izmantošanas veidiem ir elektroniskais psts. Ja dators ir pieslēgts globālajam tīklam un tam ir speciāls programmu nodrošinājums, tad ir iespējams apmainīties ar vēstulēm.
Pēc būtības vēstule ir parasts fails, kurš satur vēstules tekstu un speciālu virsrakstu, kurā ir norādīts, kas vēstuli sūta un kam tā tiek sūtīta, vēstules raksturojumu un nosūtīšanas laiku. Nosūtot elektronisko vēstuli, ir nepieciešams zināt tikai saņēmēja adresi. Atkarībā no līniju noslodzes, elektroniskā pasta sitēma pati nosaka vēstules sūtīšanas maršrutu. Pēc kāda laika (dažām minūtēm vai dienām) vēstule nonāk adresāta datorā.
Otrs globālo tīklu izmantošanas veids ir telekonferences. Informācijas apmaiņas veids ir līdzīgs BBS, taču lietotāju loks ir plašāks un arī iespēju vairāk. Telekonforences parasti dalās grupās pa tēmām vairākās ziņu grupās (Newsgroup). Sistēmas abonents var "parakstīties" uz viņu interesējošām konferencēm. Pēc tam viņam ir iespēja sūtīt savus ziņojumus un automātiski saņemt citu šīs tēmas abonentu ziņojumus.
Daudzus modemus var izmantot arī kā faksa aparātus. Rezultātā nav nepieciešams atsevišķs faksa aparāts. Problēmas rodas, ja ir jānosūta dokuments, kurš nav izveidots datorā. Saņemto faksu izdrukai var izmantot printeri.
ISDN (Integrated Services Digital Network) standarts piedāvā pilnīgi jaunas iespējas. ISDN standarta nodrošināšana nozīmē to, ka caur atvērtu ciparu tīklu var sūtīt dažāda tipa datus: skaņu, tekstu, attēlus utt. ar datu pārraides ātrumu no 64 Kb/s līdz 2Mb/s. ISDN izmantošanai bez datora ir nepieciešama arī speciāla ISDN karte.
Pie galvenajiem modemu ražotājiem var pieskaitīt 3Com, Boca Research, Cardinal, Diamond Multimedia, Hayes, Logicode, Motorola, Practical Peripherals, Zoom Telephonics.