На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Модемы DSL и кабельные

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 10.07.2012. Сдан: 2010. Страниц: 17. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Модемы (кабельные  модемы ,DSL – модемы)
Моде?м (акроним, составленный из слов модулятор и демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации (то есть переносе его на несущую с модуляцией), и выполняющее функцию модуляции и демодуляции этого сигнала (чаще всего в речевом диапазоне).
Модулятор в модеме осуществляет модуляцию несущего сигнала, то есть изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор — осуществляет обратный процесс. Модем выполняет функцию оконечного оборудования линии связи. Само формирование данных для передачи и обработку принимаемых данных осуществляет т. н. терминальное оборудование (в его роли может выступать и персональный компьютер).
Модемы широко применяются для связи компьютеров (одно из их периферийых устройств), позволяющее одному из них связываться с другим (также оборудованным модемом) через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем). Также модемы ранее применялись в сотовых телефонах (пока не были вытеснены цифровыми способами передачи данных).
Содержание
    1 Типы компьютерных модемов
    2 Устройство
    3 Дополнительные функции
    4 История

 
Типы компьютерных модемов

 

Внешний аппаратный модем
 

Внутренний модем  для шины PCI
 

Ещё один внутренний модем
По исполнению:
    внешние — подключаются через COM или LPT[1], USB порт или стандартный разъем в сетевой карте RJ-45, обычно имеют отдельный блок питания (существуют и USB-модемы с питанием от шины USB).
    внутренние — дополнительно устанавливаются внутрь аппарата (в слот ISA, PCI, PCI-E, PCMCIA, AMR, CNR)
    встроенные — являются частью аппарата, куда встроены (например ноутбука или док-станции).
По принципу работы:
    аппаратные — все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена, производятся встроенным в модем вычислителем (например с использованием DSP, контроллера). Так же в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.
    программные (софт-модемы, Host based soft-modem) — все операции по кодированию сигнала, проверке на ошибки и управление протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. В модеме находится только входные аналоговые цепи и преобразователи (ЦАП и АЦП), также контроллер интерфейса (например USB).
    полупрограммные (Controller based soft-modem) — модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.
По виду соединения:
    Модемы для коммутируемых телефонных линий — наиболее распространённый тип модемов
    ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий
    DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов тем, что используют другой частотный диапазон, а также тем, что по телефонным линиям сигнал передается только до АТС. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.
    Кабельные — используются для обмена данными по специализированным кабелям — к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.
    Радио — работают в радиодиапазоне, используют собственные наборы частот и протоколы.
    Сотовые — работают по протоколам сотовой связи — GPRS, EDGE, и т. п. Часто имеют исполнения в виде USB-брелка. В качестве таких модемов также часто используют терминалы мобильной связи.
    Спутниковые
    PLC — используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.
Наиболее распространены в настоящее время:
    внутренний программный модем
    внешний аппаратный модем
    встроенные в ноутбуки модемы.
Устройство
 

Плата модема Acorp Sprinter@ADSL LAN120M
    Порты ввода-вывода — схемы, предназначенные для обмена данными между телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером — с другой. Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется трансформатор.
    Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) Обычно модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с используемым протоколом передачи данных. Может также выполнять другие функции.
    Контроллер управляет обменом с компьютером.
    Микросхемы памяти:
      ROM — энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом — прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего служит специальная процедура описанная в руководстве пользователя. Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш-память (EEPROM). Флэш-память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.
      NVRAM — энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема (профиль модема)[2]. Пользователь может изменять установки, например используя набор AT-команд.
      RAM — оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.
Дополнительные  функции
Факс-модем — позволяет компьютеру, к которому он присоединён, передавать и принимать факсимильные изображения на другой факс-модем или обычную факс-машину.
Голосовой модем — с функцией оцифровки сигнала с телефонной линии и воспроизведения произвольного звука в линию. Часть голосовых модемов имеет встроенный микрофон. Такой модем позволяет осуществить:
    передачу голосовых сообщений в режиме реального времени на другой удалённый голосовой модем, приём сообщений от него и воспроизведение их через внутренний динамик;
    использование в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.
История
 

Акустический  модем
Компания AT&T Dataphone Modems в Соединённых Штатах была частью SAGE (ПВО системы) в 50-х годах. Она соединяла терминалы на различных воздушных базах, радарах и контрольных центрах с командными центрами SAGE, разбросанными по США и Канаде. SAGE использовала выделенные линии связи, но устройства на каждом из концов этих линий были такими же по принципу как современные модемы.
Первым модемом  для персональных компьютеров стало устройство компании Hayes Microcomputer Products, которая в 1979 году выпустила Micromodem II для персонального компьютера Apple II. Модем стоил 380 долл. и работал со скоростью 110/300 б/сек.
В 1981 году фирма Hayes выпустила модем Smartmodem 300 б/сек, система команд которого стала стандартом де-факто. 

 


   Кабельная сеть

   Кабельное телевидение появилось как способ доставки десятков, а затем сотен  аналоговых видеоканалов на 6 МГц в квартиры и дома. С технической точки зрения выделить канал на 6 МГц для цифровых данных и с помощью известных методов модуляции передавать их со скоростью 30 Мбит/с по коаксиальному кабелю не составляет труда. (Общий диапазон рабочих частот коаксиального кабеля близок к 1 ГГц.) Канал на 20 Мбит/с способен поддерживать любую мыслимую информационную услугу, и при этом еще останется место для поддержки видеоконференций и одного-двух каналов видео по запросу. Однако на практике пропускная способность кабельных информационных систем ограничена 10 Мбит/с ввиду использования ими интерфейсов Ethernet.
   Применение  систем кабельного ТВ для интерактивного обмена данными осложняют следующие  два архитектурных вопроса. Во-первых, в большинстве своем они предназначены  для передачи сигналов только в одном  направлении, а во-вторых, используются обычно совместно десятками, а то и сотнями пользователей в  одном доме.
   Бум сетей кабельного ТВ в Америке  пришелся на 80-е годы. Однако только после 1990 года операторы КТВ стали  устанавливать усилители для  разделения используемого диапазона  частот кабеля на два - прямой и обратный, чтобы обратный трафик не блокировался ранее установленными однонаправленными  усилителями. Такие усилители необходимо размещать через каждые полкилометра, или даже чаще, так что подобная задача оказывается весьма непростой.
   Кроме того, сети кабельного ТВ и, в частности, частотный диапазон между 5 МГц и 42 МГц, выделенный для обратных информационных каналов, чрезвычайно чувствительны  к внешним помехам со стороны  радиопередатчиков, бытовых приборов и регуляторов освещенности. Усилители  обратного трафика вместе с сигналом усиливают и шум, так что иерархическая "шинная" топология способствует концентрации шумов по мере приближения  сигнала к распределительному устройству (см. Рисунок 1).
   
    
Рисунок 1. В гибридной оптической/коаксиальной сети КТВ оптический кабель прокладывается между распределительным устройством и блоком оптической сети (Optical Network Unit). Оставшуюся часть пути сигнал передается по коаксиальному кабелю.

   Некоторые операторы КТВ просто отступили  перед таким количеством проблем  организации обратного потока и  устанавливают кабельные модемы со встроенными аналоговыми модемами для передачи обратного трафика  по обычным коммутируемым телефонным линиям. Но такое решение увеличивает общую стоимость, вносит обычную задержку на ожидание ответа модема на другом конце и ограничивает максимальную скорость прямого канала (в общем случае, подтверждениям TCP о приеме требуется обычно 10% от пропускной способности прямого соединения; таким образом, прямой поток не может быть больше               288 Кбит/с, если обратный представляет собой модемное соединение на 28,8 Кбит/с). Однако данное решение может рассматриваться только в качестве временной меры. Для пользователей оно имеет целый ряд неудобств. Для работы в Internet им по-прежнему нужна будет телефонная линия, а это не может не вызывать недовольство других домочадцев. Кроме того, им придется ждать какое-то время, пока будет установлено модемное соединение, тем самым они лишатся такого преимущества использования кабельных модемов, как мгновенный доступ. Наконец, это решение недостаточно или вообще непригодно для симметричных приложений — ICQ, видеоконференции и т. п. Использование обратной телефонной линии может причинять неудобства и самому оператору. Это и усложнение конфигурации системы, и необходимость выделения двух портов маршрутизатора для одного клиента, и усложнение диагностирования и поддержки системы.
   Вместе  с тем внешние шумы (шумы ингрессии) ограничивают пропускную способность обратного канала рамками 200-2000 Кбит/с.
   Опасность представляют:
   ·         небрежно инсталлированные или корродированные домовые и распределительные разъемы;
   ·         абонентские кабели низкого качества;
   ·         абонентские терминалы;
   ·         прокладка кабеля самими абонентами;
   ·         поврежденный распределительный кабель;
   ·         поврежденное распределительное оборудование, недостаточно надежное заземление системы.
   Основными источниками шумов ингрессии являются:
   ·         системы радиокоммуникаций;
   ·         электромоторы;
   ·         переключатели;
   ·         выключатели;
   ·         высоковольтные линии передач;
   ·         электростатические разряды.
    Наиболее  широко используемый метод модуляции,  Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), недостаточно эффективен, но его применение зачастую неизбежно, ввиду высокой зашумлённости. QPSK модуляция теоретически обеспечивает эффективность использования канала 2 Мбит/Гц. Так как шум создает помехи передаче данных, то необходимо устранить его влияние. Механизм, используемый для этой цели, называется канальным кодированием FEC (forward error correction). Так как канальное кодирование предполагает избыточность, то на него тратится часть пропускной способности, и скорость передачи полезных данных ниже эффективности канала. Механизмы канального кодирования и требования к избыточности в разных системах СКМ различны. СКМ, использующие QPSK, обычно обеспечивают эффективность передачи полезной информации от 1.5 до 1.8 Мбит/Гц.
   Одна  из наиболее неприятных особенностей шумов ингрессии — случайный характер их появления. Это значит, что и в тех случаях, когда удается обнаружить чистый участок спектра при установке СКМ, нет гарантии, что шумы ингрессии не поразят этот участок позже. В этом случае может быть поврежден канал передачи данных и даже полностью нарушена связь. Шумы ингрессии могут негативно влиять даже на СКМ с мощным канальным кодированием, так как корректирующие возможности любой системы все же ограничены. Единственный способ избежать разрушающего действия этих шумов заключается в перемещении канала связи на чистый участок спектра. Эта способность СКМ называется механизмом уклонения от шумов ингрессии, или частотной отстройкой (frequency hoping). СКМ с частотной отстройкой обладает гораздо большей устойчивостью к разрушению канала во время появления шумов ингрессии.
   Во  избежание конфликтов в общем  кабеле, доступ каждого узла требуется  контролировать в обратном направлении. В большинстве случаев операторы  КТВ используют механизмы контроля доступа к среде с подачей  команд о выделении пользовательской системе квантов времени для  передачи трафика.

   Другие  методы устранения шума:

   ·        Фильтр блокировки шума, управляемый кабельным модемом. Фильтр представляет собой прибор, блокирующий сигналы обратного канала все время, за исключением моментов передачи данных. Фильтр обычно устанавливается около абонентского ответвителя и предохраняет от шумов ингрессии, наводимых через абонентский отвод или из квартиры абонента.

   ·        Комбайнер обратного канала. Комбайнер обратного канала представляет собой многопортовый переключатель радиосигналов, способный объединять несколько обратных каналов в единый поток, не накапливая при этом шум из индивидуальных обратных каналов. Для этого можно использовать и пассивный комбайнер, однако такое решение не позволяет объединять более 4 индивидуальных каналов без превышения допустимого уровня аккумулируемого шума.
   ·        Прокладка оптического кабеля. Одно из решений проблемы внешних помех состоит в прокладке оптического кабеля от распределительных устройств как можно ближе к абонентам. Помимо всего прочего, это позволяет увеличить совокупную емкость кабельной сети, снизить стоимость владения и устранить необходимость использовать множество усилителей для восстановления сигнала. Однако лишь сравнительно небольшая доля кабельной инфраструктуры США (вероятно, менее 20% от всех домов, к которым она была проложена) модернизирована с помощью оптических кабелей. С технической точки зрения модернизация не представляет трудностей, но с финансовой - она оказывается весьма обременительной.
   ·        Сокращении числа подключённых к данному сегменту кабеля. Другое потенциальное решение для уменьшения внешних помех состоит в сокращении числа подключенных к данному сегменту кабеля квартир (домов). Трудности здесь все те же - чисто экономические, потому что при прочих равных условиях кабельным операторам выгоднее иметь крупные разделяемые сегменты.
   Кабельным модемом называется абонентское  устройство, обеспечивающее высокоскоростной доступ к Интернету по сетям кабельного телевидения, они используют ассиметричную  технологию, которая наиболее оптимально подходит для пользовательского  доступа к Интернету. При этом максимально возможная скорость приема данных таким модемом, может достигать порядка 40 Мбит/с и скорость передачи данных порядка 10 Мбит/с. Как и модем, предназначенный для соединения по коммутируемым телефонным линиям, это устройство представляет собой двунаправленный аналогово-цифровой преобразователь данных, использующий в процессе передачи информации принцип наложения на несущую частоту модулированного аналогового сигнала. Существенным отличием данного аппаратного средства от обыкновенного модема является то, что кабельный модем не требует установки каких-либо драйверов, поскольку он подключается к компьютеру посредством сетевой карты и является абсолютно прозрачным для системы: машина считает, что она работает в локальной сети.
   Для передачи данных используется один или  несколько свободных от телепередач  телевизионных каналов. Передача данных и телевизионных программ ведутся  одновременно, по одному и тому же кабелю, совершенно не мешая друг другу.
   Применение  подобных модемов ориентировано прежде всего на домашних пользователей, поскольку линии кабельного телевидения существуют в основном в жилых кварталах, тем не менее в последнее время сети кабельного телевидения начинают охватывать и административно-промышленные районы.
   Подключение кабельного модема осуществляется обычно через разделитель. Разделитель, в  соответствии со своим названием, делит  сигнал между телевизором и кабельным  модемом. К одному из выходов разделителя  и подключается кабельный модем. Несмотря на многочисленные отличия  в конструкции, все модемы имеют  одну и ту же базовую архитектуру (см. Рисунок 2).
   
  Рисунок 2. Схема подключения  и устройства кабельного модема. 1 – Тюнер, 2 – Демодулятор, 3 – Блок MAC, 4 – Интерфейс, 5 – Модулятор  

     К разделителю (фактически —  телевизионной антенне) модем  подключается через тюнер. Обычно  тюнер имеет встроенный диплексер для приема и передачи сигналов. Принятый сигнал подается на демодулятор. Данный блок выполняет функции преобразования сигнала из аналоговой в цифровую форму, демодуляции QAM-64/256, синхронизации кадров MPEG и коррекции ошибок в соответствии с кодом Рида-Соломона.
   Его двойником является пакетный модулятор; он соответствующим образом модулирует сигнал для его последующей передачи на оконечную станцию и выполняет  все те же операции, но в обратной последовательности. Исходящий сигнал пропускается через задающий усилитель  для обеспечения требуемой мощности сигнала. Часто и демодулятор, и  модулятор реализуются в виде одной микросхемы.
   Блок  контроля доступа к  среде передачи (Media Access Conrol, MAC) служит, с одной стороны, начальной точкой для исходящего пути, а с другой — конечной точкой для входящего пути. Ввиду сложности применяемых алгоритмов реализация функций уровня MAC требует применения микропроцессоров. Для этого используются микропроцессоры PowerPC компании Motorola или другие RISC-процессоры.

   MAC протокол:

   Протокол MAC уровня управляет доступом к обратному  каналу. Иногда данные для передачи имеются у нескольких модемов  одновременно. В этих случаях MAC протокол предоставляет критерии, в соответствии с которыми системный терминал определяет последовательность доступа модемов  к обратному каналу, а также  время доступа для каждого  модема.
   Если  кабельные модемы ведут передачу по очереди, никаких столкновений в  обратном канале не возникает, и система  работает эффективно. Столкновения вынуждают  модемы посылать данные повторно, что  снижает эффективность работы системы. Это, в частности, означает, что MAC протокол влияет на эффективность использования  полосы обратного канала СКМ.
   На  сегодняшний день существуют две  категории СКМ. Одна категория объединяет системы с индивидуальными версиями MAC протоколов. Некоторые из них предлагают сильные решения, базирующиеся в  основном на АТМ протоколе. Другие чаще всего базируются на стандарте IEEE 802.14 для СКМ протоколов MAC уровня. Они имеют ограниченные возможности организации работы обратного канала в области избежания столкновений, обеспечения качества услуг и т.д.
   После обработки в блоке MAC данные передаются на компьютер через интерфейс. Помимо Ethernet на 10 Мбит/с это может быть также USB, PCI.

Как работают кабельные  модемы

   В настоящее время в мире существует 2 класса оборудования для передачи данных через сети кабельного телевидения. Эти классы сформировались исторически  и отличаются способом организации  приема данных от абонента.
   Первые  попытки использовать сети кабельного телевидения для доступа к  Интернету были предприняты довольно давно. Сети кабельного телевидения  в то время строились на основе коаксиального кабеля по технологии которая обеспечивала только однонаправленную передачу информации (ведь задачи организации обратной связи от абонента в сети CATV в то время не ставилось).
   Поэтому первые кабельные модемы использовали технологию, при которой абонент  получал данные по высокоскоростному  каналу сети CATV, а исходящий поток  данных к интернет-провайдеру организовывался с использованием обычного коммутируемого соединения по телефонной линии (например, с использованием дополнительного аналогового или ISDN-модема).
   Данная  технология получила название TELCO-Return и широко используется в настоящее время.
   К достоинствам технологии TELCO-Return можно отнести:
   ·  отсутствие необходимости изменять существующую кабельную инфраструктуру оператора CATV;
   ·  минимальные начальные затраты для ISP при любой кабельной инфраструктуре оператора CATV.
   К недостаткам можно отнести:
   ·  наличие соединения по коммутируемой линии, что снижает общую надежность, т.к проблемы с передачей данных по телефонной линии отразятся и на высокоскоростном приеме данных;
   ·  затруднительно организовать постоянное подключение (24 часа в сутки) по коммутируемой линии;
   ·  низкоскоростной поток данных от пользователей (до 33,6 Кбит/с при использовании аналогового модема на обратном канале).
   В настоящее  время наибольшее распространение  получают гибридные сети, состоящие  из участков оптического и коаксиального  кабеля (так называемые "сети HFC").
   В таких сетях, при использовании  двунаправленных промежуточных  усилителей достигается возможность  не только передавать поток данных к абоненту, но и получать обратный поток (данные от абонента). При этом можно сказать, что абонент получает возможность интерактивной работы.
   Это открывает новые возможности  для организации передачи данных и доступа к Интернету, позволяет  использовать кабель системы кабельного телевидения уже для двунаправленной  передачи данных пользователя. При  этом как высокоскоростной входящий поток, так и более медленный  исходящий поток передаются по одному и тому же коаксиальному кабелю.
   Данная  технология получила название Cable-Return
   К достоинствам технологии Cable-Return можно отнести:
   ·  отсутствие трафика через коммутируемую телефонную сеть;
   ·  высокоскоростной поток данных от пользователя (до 10 Мбит/с);
   ·  высоконадежная связь с возможностью организации доступа в течение 24 часов в сутки.
   К недостаткам можно отнести:
   ·  необходимость изменять традиционную однонаправленную кабельную инфраструктуру и обеспечивать переход к двунаправленной технологии;
   ·  ограничено количество подключенных в каждом сегменте пользователей из-за дополнительных шумов, вносимых в кабель при каждом дополнительном подключении и ограниченности диапазона частот выделенного для организации обратных каналов.
   Обе эти технологии позволяют пользователю получать высокоскоростной поток данных со скоростью порядка 40 Мбит/с. Но реальная скорость принимаемых данных обычно не превышает 10 Мбит/с, в связи с  ограничением, накладываемым максимальной скоростью для интерфейса Ethernet 10BASE-T, и количеством пользователей, одновременно работающих на данном канале (чем больше пользователей в сегменте одновременно использует этот частотный канал, тем меньше итоговая скорость поступления данных к каждому конкретному пользователю). Например, при 5 пользователях, одновременно принимающих файлы, скорость поступления данных к каждому отдельному пользователю будет порядка 40/5=8 Мбит/с (что в любом случае значительно превышает скорость, обеспечиваемую аналоговыми или ISDN-модемами, и делает применение кабельных модемов очень перспективным).

Архитектура кабельной сети и  ее реализация в распространенных моделях кабельных  модемов

   Существует  две архитектуры кабельной сети — симметричная и асимметричная. При использовании симметричной архитектуры для передачи данных оба сигнала — прямой и обратный — передаются по одному кабелю. Чтобы разделить прямой и обратный сигналы, их необходимо передавать в различных диапазонах частот. Учитывая это, прямая и обратная передачи происходят с разными скоростями, что, собственно, является существенным недостатком.
   Симметричная  архитектура имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих ее применение:
   ·         Устанавливать высокоскоростную связь через симметричную кабельную сеть сложно и дорого, так как обратная передача сигнала выполняется неэффективно.
   ·         Прямая передача сигнала сильно влияет на обратную, поскольку вся информация передается по одному каналу.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.