Модемы и коммуникационные протоколы

Вопреки предсказанному спаду, связанному с введением цифровых сетей, в последние годы значительно расширилась сфера применения и увеличился объем выпуска модемов, предназначенных для организации передачи данных по телефонным каналам. Основной причиной этого стало существенное увеличение скорости передачи (до 40-60 кбит/с) при высокой надежности доставки информации, что делает экономичным использование широко доступных аналоговых телефонных каналов. Новыми областями применения модемов стали телематические службы (телетекс, электронная почта, видеотекст, телефакс и др.), связь между персональными компьютерами, локальными сетями, Internet.

Такой прогресс в области модемов стал возможен только благодаря тому, что за последнее десятилетие были разработаны новые методы модуляции и цифровой обработки сигналов (адаптивная коррекция, эхокомпенсация, сверточное кодирование и декодирование), введены в модемы коррекция ошибок и сжатие данных, найдены высокоэффективные способы реализации модемов на базе микропроцессоров (МП), цифровых сигнальных процессоров (ЦСП). В серийном производстве были освоены специализированные БИС для модемов, а также высокопроизводительные ЦСП, что позволило создать более совершенные модемы, имеющие меньшие габариты, вес, энергопотребление, стоимость и лучшие потребительские характеристики.

Модемы классифицируются, в основном, по величине скорости и типу канала, для которого они предназначены (выделенная или коммутируемая линия). Cовместимость модемов разных изготовителей обеспечивается соответствием их нормам международных Рекомендаций серии V Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии МККТТ. В таблице приведены основные характеристики модемов на разные скорости и соответствующие номера Рекомендаций, в которых изложены технические требования к модемам. При этом приняты следующие условные обозначения:

ЧМ – частотная модуляция;

ДОФМ, ТОФМ – двухкратная (4-позиционная), трехкратная (8-позиционная) относительная фазовая модуляция, соответственно;

КАМ-n – "n"-позиционная квадратурная амплитудная модуляция;

АФМ-n – "n"-позиционная амплитудно-фазовая модуляция;

КК – коммутируемый телефонный канал общего пользования;

КА – некоммутируемый, или арендованный телефонный канал;

дупл. – дуплексный;

п/дупл – полудуплексный;

фикс. – фиксированный;

автом. – автоматический

Таблица 1

Аналоговые каналы тональной частоты характеризуются тем, что спектр передаваемого по ним сигнала ограничен диапазоном от 300 Гц до 3400 Гц. Именно это ограничение спектра и является основной преградой в использовании телефонных каналов для высокоскоростной передачи цифровой информации. Скорость передачи информации по каналу с ограниченным спектром не может превосходить ширины этого спектра, т.е. 3100 бод в нашем случае. Но как же тогда быть с модемами, передающими информацию со скоростями 4800, 9600, 14400 бит/с и даже больше? В аналоговой технике передачи данных бод и бит/с не одно и то же. Для прояснения этого тезиса стоит рассмотреть внимательнее физический уровень работы модема.