MODEM-URI TELEFONICE

MODEM-URI TELEFONICE

II.1. Generalitati privind modem-urile telefonice

Interconectarea echipamentelor terminale de date aflate la distanta necesita transmisia mesajelor prin anumite canale de comunicatii respectiv diferite medii de transmisie.

In primul rand este necesara conversia datelor intr-un semnal adecvat canalului de transmisie utilizat printr-o anumita tehnica de modulatie. Interconectarea echipamentului de transmisii de date (DTE) cu linia telefonica se face printr-un DCE, respectiv printr-un modem (Modulator Demodulator) propriu fiecarui terminal.

Modem-urile telefonice sunt de mai multe tipuri, astfel deosebim modem-uri:

● cu cuplare directa la linia telefonica, respectiv cu conectare la priza telefonica;

● cu cuplare acustica, datele fiind transmise prin intermediul telefonului, mai precis a microfonului, sub forma de semnal acustic.

In mod cert modem-urile cuplate direct sunt mai performante dar in cazul unui terminal portabil (laptop) este necesar un modem cu cuplaj acustic.

Modem-ul poate fi extern, daca se afla in exteriorul terminalului echipamentului de transmisie de date, sau intern daca se afla in interiorul terminalului.

In functie de tipul canalului de comunicatii modem-urile pot functiona in regim:

simplex

semi-duplex

duplex

Dupa modul de transmisie modem-urile se impart in doua categorii:

asincrone

sincrone

Dupa latimea benzii de frecvente disponibile rezulta urmatoarele tipuri de modem-uri:

de banda ingusta

de banda larga

pentru linii dedicate

telefonice in banda vocala.

Modem-urile da banda larga sau modem-urile multiport sunt in general utilizate pentru interconectarea mai multor terminale d 848h78i intr-o retea de comunicatii, cu mediul de transmisie in varianta multiplexata (vezi fig. II.1.1.). In astfel de situatii este necesara o buna sincronizare a DTE-urilor, iar proiectarea si intretinerea acestor retele este dificila.

Modem-urile se caracterizeaza si prin rata de transmisie care prin comparare cu latimea benzii se obtin modem-uri:

de mica viteza

de mare viteza

de viteza medie

Cresterea ratei de transmisie fata de valoarea maxima impusa pentru transmisii binare se poate face prin marirea numarului starilor modulatorului digital.

II.2. Parametrii modem-urilor digitale

Performantele modem-urilor digitale de modulatie se exprima prin urmatorii parametri:

1. Viteza (rata) de transmisie: R biti/s;bps];

2. Latimea benzii de frecvente utilizate pentru transmisie: B[Hz];

3. Eficienta spectrala (de banda):

4. Puterea in banda:

unde W(f) este functia densitate spectrala de putere a semnalului, iar B corespunde latimii benzii semnalului modulator in cazul modulatiilor de amplitudine.

5. Puterea totala:

6. Puterea in afara benzii:

Aceasta putere poate fi calculata pentru o anumita valoare a parametrului B sau poate fi reprezentata grafic ca functie de latimea benzii canalului de transmisie.

7. Eficienta de putere:

8. Banda semnalului modulat o definim ca fiind latimea benzii de frecvente, masurata unilateral in jurul frecventei purtatoare, in care este inclusa o anumita cota admisa (90%; 95%; 99%) di puterea totala a semnalului.

II.3. Exemple de modem-uri telefonice

Canalele telefonice sunt adecvate pentru modem-urile cu eficienta spectrala mare datorita cererii tot mai ridicate de transmisie. Este necesar ca raportul C N disponibil sa fie de cel putin 30 dB, deoarece latimea benzii canalului este mica (300..3400 Hz).

In sistemele digitale de transmisie pe linie telefonica cat si in cele de banda larga (transmisii prin satelit, sisteme de comunicatii terestre pe fibra optica) sunt folosite un numar mare de tehnici de modulatie cu eficienta mare de banda.

In numeroase aplicatii radio sau in transmisiile cu microunde se utilizeaza modulatii de tip QAM, TCM, QPR, cu numar mare de stari.

Semnalul de modulatie QPR datorita proprietatilor de corelatie pot fi utilizate la viteze mari de transmisie pe canale cu banda limitata sever.

Cateva tipuri de modem-uri telefonice si caracteristicile acestora sunt prezentate in tabelele II.1 si II.2.

Modem-urile in standardele CCITT utilizeaza frecvente de apel de 2100 Hz; 2400 Hz si 2250 Hz, in timp ce modem-urile din standardele Bell Systems transmit apelul pe 2225 Hz.

Pentru interconectarea a doua modem-uri telefonice realizate in standarde diferite trebuie asigurata compatibilitatea lor ca valoare a frecventei de apel, mod de transmisie, tip de modulatie, viteza de transmisie etc.. Compatibilitatea electrica in astfel de situatii este asigurata de interfata de comunicatii.

Tabel II.1.

Modem-uri telefonice (Standarde Bell Systems)

Tabel II.2

Modem-uri telefonice (norme CCITT)

In figura II.3.1 este prezentata schema bloc a unui modem in banda de baza cu egalizator adaptiv incorporat.

Aceste circuite realizeaza doar operatiile complementare unui modem privind procesarea datelor (codare, decodare, filtrare, egalizare, corectii de semnal, sincronizare de bit etc.). Circuitul poate fi folosit pentru transmisia datelor pe linii telefonice urbane, nepupinizate, la viteze de 1200, 2400, 4800, 9600 si 19200 bps.

Datele, sincronizate de tactul intern al modem-ului, sunt codate conform unui anumit cod de linie (Bifazic, Miller etc.). Cuplarea terminalului la linia telefonica se face printr-un transformator de linie.

La receptie, din semnalul egalizat cu un filtru adaptiv, se reface semnalul de date codat urmand a se reface in final decodarea.

Figura II.3.1.

II.4. Modem-uri inteligente

Aceste modem-uri sunt prevazute cu o unitate de apel (ACU - Automatic Colling Unit) realizata hard sau soft care plaseaza apelul pe linie si stabileste legatura, fie la anumite ore cand tarifele de transmisie sunt mai mici, fie cand numarul utilizatorilor este redus.

Modem-urile inteligente lucreaza cu secvente de control speciale pe baza unor protocoale specifice. Standardul RS-366 prevede caracteristicile ACU incorporate in modem-urile digitale.

Mode-urile inteligente Hayes sau compatibile Hayes" folosesc setul complet sau partial de instructiuni Hayes (Tabelul II.3), sau modificate cu prefix AT si parametrii exprimati binar. Modificarea acestor comenzi au avut ca scop cresterea vitezei de lucru peste 9600 bps, aceasta fiind valoarea specifica modem-urilor Hayes. Raspunsul la apel este coordonat prin asa numitele coduri rezultate.

Tabel II.3

Setul de instructiuni Hayes

Setul de comenzi Hayes sta la baza programelor soft de control a modem-urilor cu unitatea automata de raspuns si apel.

Programul soft ofera diferite optiuni care vizeaza:

tipul legaturii: prin posta electronica, transfer de fisiere, etc.;

monitorizarea continuitatii transmisiei cu sesizarea eventualelor intreruperi;

operatii de tip utilitar;

setarea unor echipamente;

efectuarea de teste de transmisie.

Comunicatiile intre modem-urile inteligente sunt coordonate prin diverse protocoale:

Protocolul MNP (MICROCOM PROTOCOL) este destinat transferului de fisiere de date, intre modem-uri, cu capacitate mare de detectie si corectie a erorilor de transmisie.

Protocolul MNP are trei nivele:

nivelul legaturilor de date

nivelul de sesiune

nivelul de transfer de fisiere.

Protocolul MNP are 9 clase de utilizare dezvoltate succesiv:

clasa 1. - transmisie sincrona semiduplex BOP;

clasa 2. - suplimentar mod de transmisie duplex;

clasa 3. - transmisie sincrona in pachet fara biti de START si STOP;

clasa 4. - se adauga clasei trei facilitati de optimizare a formatului pachetului si lungime adaptiva a grupelor de pachete de date;

clasa 5. - se utilizeaza metode de compresie a datelor;

● clasa 6. - se negociaza viteza de transmisie si se aplica transmisia duplex statica;

clasa 7. - se aplica metode de compresie a datelor cu predictie;

● clasa 8. - se adauga in structura modem-ului filtre de egalizare realizate in standarde CCITT;

clasa 9. - se combina avantajele in standard CCITT cu metodele de compresie a datelor obtinandu-se debite binare de 40 Kbps in transmisie duplex.

Observatie:

In momentul stabilirii legaturii intre doua terminale, protocolul considera ca acestea pot comunica doar pe nivelul logic inferior. Dupa aceasta etapa urmeaza a se negocia clasa MNP in care se poate incadra transmisia in functie de performantele modem-urilor folosite.

II.5. Controlul si testarea modem-urilor

Modem-urile, denumite generic DCE, permit transmisia pe canalul de comunicatie a semnalului de date aplicand o anumita tehnica de modulatie (ASK, FSK, PSK, QAM, TCM).

Modem-ul asociat terminalului care initiaza transmisia, DCE-ului apelant, se gaseste in modul de transmisie (ORIGINATE) iar cel care raspunde apelului si receptioneaza mesajul este modul de raspuns la apel (ANSWER).

Stabilirea propriu-zisa a legaturii cu echipamentul apelat se realizeaza in modul de apel (DIAL-MODE). Testarea functionarii se face in modul de autotest (SELF-TEST) iar intreruperea procesului de comunicatie datorita schimbarii parametrilor de transmisie se poate face prin deconectarea automata a modem-ului (AUTOMATIC-DISCONECT).

Controlul functionarii modem-ului se face prin intermediul UART. In general acesta admite un numar limitat de conexiuni prin modem si permite testarea unor conditii de transmisie prin registrul de control al modem-ului MCR (Modem Control Register) precum si determinarea starii modem-ului prin registrul de stare a modem-ului MSR (Modem Status Register).

MCR poate determina anumite intreruperi ale UART, poate actiona semnalele DTR (Data Terminal Ready)si RST (Request To Send) spre UART.

DTR activ semnifica faptul ca terminalul propriu este conectat la linia telefonica.

RST reprezinta cererea de transmisie in cazul comunicatiilor semi-duplex.

MSR este utilizat pentru sesizarea schimbarilor ce intervin in functionarea modem-ului care determina aparitia unei intreruperi in functionarea UART prin registrul de activare a intreruperii (IER) si cel de identificare a intreruperilor (HR).

Testarea functionarii modem-ului se poate realiza prin:

autotest (Self-Test) - reprezinta o secventa binara de test generata intern, ce este modulata, demodulata dupa care se compara secventa obtinuta cu cea initiala; se testeaza atat frecventele de emisie cat si de receptie (Vezi fig. II.5.1.a).

test de transmisie analogica - se testeaza legatura modem-ului cu terminalul propriu (Vezi fig. II.5.1.b).

● test de transmisie digitala - se verifica functionarea modem-ului apelant (Vezi fig. II.5.1.c), terminalul propriu fiind deconectat.

● test global - sunt testate ambele modem-uri precum si linia telefonica apelanta (Vezi fig. II.5.1.d).