Модемы

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Факультет Автоматики и вычислительной техники
Кафедра Информатики, вычислительной техники и связи
Курс: "Введение в специальность
220200 Автоматизированные системы
обработки информации и управления"
РЕФЕРАТ
тема: "Модемы".
Выполнил:
студент гр. АС 13
Чернецов Андрей
Проверила:
д.т.н., проф.
Петрова И.Ю.
г. Астрахань 1998
Содержание
1. Введение
1.1 Терминология
2. Типы модемов
3. Программирование модемов
4. Протоколы обмена данными
4.1. Коррекция ошибок
4.2. Передача файлов
5. Телекоммуникационные программы
6. Использование модемов
6.1. Электронная доска объявлений
6.2. Электронная почта
6.3. Факс-модемные платы
1. Введение
В последнее время модемы становятся неотъемлемой частью компьютера. Установив модем на свой
компьютер, вы фактически открываете для себя новый мир. Ваш компьютер превращается из обособлен-
ного компьютера в звено глобальной сети.
Модем представляет собой устройство, преобразующее цифровые данные в аналоговые сигналы за счет
МОДуляции на передающей стороне и выполняющее обратное преобразование за счет ДЕМодуляции на
приемной стороне.
Модем позволит вам, не выходя из дома, получить доступ к базам данных, которые могут быть удалены
от вас на многие тысячи километров, разместить сообщение на BBS (электронной доске объявлений), дос-
тупной другим пользователям, скопировать с той же BBS интересующие вас файлы, интегрировать до-
машний компьютер в сеть вашего офиса, при этом (не считая низкой скорости обмена данными) создается
полное ощущение работы в сети офиса. Кроме того, воспользовавшись глобальными сетями (RelCom,
FidoNet) можно принимать и посылать электронные письма не только внутри города, но фактически в лю-
бой конец земного шара. Глобальные сети дают возможность не только обмениваться почтой, но и участ-
вовать во всевозможных конференциях, получать новости практически по любой интересующей вас тема-
тике.
1.1 Терминология
Так как большинство терминов, связанных с технологией передачи данных, происходит из английского язы-
ка, при написании данного документа было решено, везде, где перевод мог вызвать затруднения, оставить
английские термины. В других случаях использовались общепринятые русские аналоги. Ниже объясняются
некоторые из них.
BPS - сокращение от bits per second (бит в секунду). Это единица измерения скорости работы модема.
IRQ - сокращение от Interrupt ReQuest (запрос прерывания) - вход контроллера прерываний IBM - совмести-
мого компьютера. Внутренние модемы и COM-порты используют его для прерывания центрального процес-
сора. Каждый из этих входов имеет свой номер. (Например: IRQ7 - вход, используемый обычно для парал-
лельного порта.)
NVRAM - сокращение от non-volatile ram (перезаписываемое ПЗУ) Модемы хранят телефонные номера и
значения некоторых регистров в специальной микросхеме, содержимое которой не пропадает при отключе-
нии питания.
Escape (выход) - это слово обозначает команду, по которой модем переключается из режима передачи дан-
ных в режим команд, при этом не разрывается установленное соединение.
Терминал - это приблизительный аналог термина DTE (Data Terminal Equipment), означающий устройство, с
которого поступают в модем данные и команды. Им может быть компьютер или просто
'неинтеллектуальный' терминал, работающий по интерфейсу RS-232.
Dumb-режим ("неинтеллектуальный" режим) - режим работы модема, в котором он не реагирует на AT-
команды.
2. Типы модемов
В настоящее время выпускается огромное количество всевозможных модемов, начиная от простей-
ших, обеспечивающих скорость передачи около 300 бит/сек, до сложных факс-модемных плат, поз-
воляющих вам послать с вашего компьютера факс или звуковое письмо в любую точку мира.
Аппаратно модемы выполнены либо как отдельная плата, вставляемая в слот на материнской плате
компьютера, либо в виде отдельного корпуса с блоком питания, который подключается к последователь-
ному асинхронному порту компьютера. Первый из низ называется внутренним модемом, а второй - внеш-
ним.
Типичный модем содержит следующие компоненты: специализированный микропроцессор, управ-
ляющий работой модема, оперативную память, хранящую значения регистров модема и буферизующие
входную/выходную информацию, постоянную память, динамик, позволяющий выполнять звуковой кон-
троль связи, а также другие вспомогательные элементы (трансформатор, резисторы, конденсаторы, разъе-
мы). Если у вас достаточно современный модем, то он скорее всего дополнительно содержит электриче-
ски перепрограммируемую постоянную память, в которой может быть сохранена конфигурация модема
даже при выключении питания.
Чтобы модемы могли обмениваться друг с другом информацией, надо, чтобы они использовали
одинаковые способы передачи данных по телефонным линиям. Для разработки стандартов передачи дан-
ных был создан специальный международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии
(CCITT).
Стандарты CCITT:
Стандарт
Год принятия
Скорость
Тип линии
Модуляция
V.21
1964
200
HDX/FDX Общего пользования
FSK
V.22
1980
1200
FDX (FDM)Общего пользования
PSK
V.22 bis
1984
2400
FDX (FDM)Общего пользования
QAM
V.23
1964
1200
FDX (FDM) Общего пользования
FSK
V.26
1968
2400
HDX Частные
PSK
V.26 bis
1972
2400
HDX Общего пользования
PSK
V.26 ter
1984
2400
FDX (EC) Общего пользования
PSK
V.27
1972
4800
HDX Частные
PSK
V.27 bis
1976
4800
HDX Частные
PSK
V.27 ter
1976
4800
HDX Общего пользования
PSK
V.29
1976
9600
HDX Частные
QAM
V.32
1984
9600
FDX (EC) Общего пользования
QAM
V.32 bis
1991
14400
TCM
V.32 Ter
19200
TCM
V.FC
28800
TCM
V.34
1994
28800
V.34M
1995
33600
Существуют и другие стандарты, определяющие функции, связанные с модемами. Некоторые из этих стан-
дартов и протоколов перечислены ниже.
CCITT V.21 - 300 bps. Модем, регламентированный данной рекомендацией, предназначен для пере-
дачи данных по выделенным и коммутируемым линиям.
Он работает в асинхронном дуплексном режиме. Для передачи и приема данных используется спо-
соб частотной модуляции.
CCITT V.22 - 1200 bps. Модем, работающий в соответствии с данной рекомендацией, использует
асинхронно-синхронный дуплексный режим передачи. Асинхронно-синхронный режим означает, что
компьютер передает модему данные в асинхронном режиме. Модем удаляет из потока данных компьюте-
ра стартовые и стоповые биты. И уже в синхронном виде передает их удаленному компьютеру. Для моду-
ляции передаваемого сигнала применяется метод дифференциальной фазовой модуляции.
CCITT V.22bis - 2400 bps. Дуплексный модем, со скоростью передачи данных 2400 bps. При переда-
че со скоростью 2400 bps используется метод квадратурной модуляции, а при скорости 1200
- метод дифференциальной фазовой модуляции. На скорости 1200 bps модем CCITT V.22bis совместим с
CCITT V.22.
CCITT V.23 - 600/1200 bps. Асинхронный модем, использующий метод частотной модуляции. Мо-
дем может работать в дуплексном режиме со скоростью передачи данных по прямому каналу - 600/1200
bps, а по обратной - только 75 bps. Этот стандарт не совместим с CCITT V.21, V.22, V.22bis.
Bell 103 - 300 bps, Bell 212A - 1200 bps.
Bell - это американский стандарт, не совместимый со стандартами CCITT.
3. Программирование модемов
После выпуска американской фирмой Hayes модемов серии Smartmodem, система команд, исполь-
зованная в ней, стала неким стандартом, которого придерживаются остальные фирмы - разработчики мо-
демов. Система команд, применяемая в этих модемах, носит название hayes-команд, или AT-команд.
Со времени выпуска первых AT-совместимых модемов набор их команд несколько расширился, но
все основные команды остались без изменения.
Все команды, передаваемые компьютером модему, надо начинать префиксом AT (ATtention - вни-
мание) и заканчивать символом возврата каретки ( ). Только команда А/ и Escape-последо-
вательность "+++" не требуют для себя префикса AT.
После префикса AT могут идти одна или сразу несколько команд. Для ясности эти команды могут
быть отделены друг от друга символами пробела, тире, скобками. В большинстве случаев команды могут
быть написаны как заглавными, так и строчными буквами.
При передаче модему команд они сначала заносятся во внутренний буфер, который, как правило,
имеет размер 40 символов. Команды, записанные в буфер модема, исполняются после поступления сим-
вола возврата каретки. Вследствие ограниченности размера буфера не следует передавать модему слиш-
ком длинные команды ( больше размера буфера). Длинные команды можно разбивать на части и переда-
вать в несколько заходов. При этом каждая часть должна начинаться префиксом АТ и заканчиваться сим-
волом возврата каретки.
Если вы допустили ошибку при наборе команды, то ее можно исправить, используя клавишу
BackSpace.
После выполнения каждой команды модем посылает обратно компьютеру ответ в виде числа или
слова. Этот ответ означает, выполнена ли команда или произошла ошибка.
Если у вас внешний модем, то на его лицевой панели находится восемь световых индикаторов. Хотя
их расположение на различных моделях может меняться, их обозначения являются стандартными:
MR Modem Ready - Модем готов к обмену данными. Если этот индикатор не горит, то надо прове-
рить линию питания модема.
TR Terminal Ready - Компьютер готов к обмену данными с модемом. Этот индикатор горит, когда
модем получил от компьютера сигнал DTR.
CD Carrier Detect - Индикатор зажигается, когда модем обнаружил несущую частоту на линии. Ин-
дикатор должен гореть на протяжении всего сеанса связи и гаснуть, когда один из модемов освободит ли-
нию.
SD Send Data - Индикатор мигает, когда модем получает данные от компьютера.
RD Receave Data - Индикатор мигает, когда модем передает данные к компьютеру
HS High Speed - Модем работает на максимально возможной для него скорости.
AA Auto Answer - Модем находится в режиме автоответа. То есть модем автоматически будет отве-
чать на приходящие звонки. Когда модем обнаружит звонок на телефонной линии, этот индикатор замига-
ет.
OH Off-Hook - Этот индикатор горит, когда модем снял трубку ( занимает линию).
Основные команды модема
AT - Начало (префикс) командной строки. После получения этой команды модем автоматически под-
страивает скорость передачи и формат данных к параметрам компьютера.
A - Автоответ. Если режим автоматического ответа выключен (S0=0), команда используется для от-
вета на звонок от удаленного модема. Команда заставляет модем снять трубку ( подключиться к линии ) и
установить связь с удаленным модемом.
A/ - Модем повторяет последнюю введенную команду. Команда передается на модем без префикса
AT и исполняется модемом немедленно, не ожидая прихода символа возврата каретки. Если вы передади-
те модему строку AT A/ , то модем укажет на ошибку и вернет слово ERROR.
Bn - Команда производит выбор стандарта, согласно которому будет происходить обмен данными
между модемами. При скорости передачи 300 бит/с происходит выбор между стандартами BELL 103 и
CCITT V.21, при скорости 1200 bps - между BELL 212A и CCITT
V.22bis. При скорости 2400 bps эта команда игнорируется и используется стандарт CCITT V.22. Если n=0,
устанавливаются стандарты CCITT V.21/V.22, а если n=1 - стандарты BELL 103/212A.
Ds - Команда используется для набора номера. После получения этой команды модем начинает на-
бор номера и при установлении связи переходит в режим передачи данных. Команда состоит из префикса
AT, символа D и телефонного номера, в состав которого могут входить следующие управляющие моди-
фикаторы: P или T. Эти модификаторы производят выбор между импульсной и тоновой системой набора (
в нашей стране используется импульсная система).
, - Символ запятой вызывает паузу при наборе номера. Длительность паузы определяется содержи-
мым регистра S8.
; - Символ точки с запятой, если он находится в конце командной строки, переводит модем после
набора номера в командный режим.
@ - Модем ожидает пятисекундной тишины на линии в течение заданного промежутка времени.
Промежуток времени, в течение которого модем ожидает тишины, задается в регистре S7. Если в течение
этого времени паузы тишины не было, модем отключается и отвечает NO ANSWER.
! - Если знак ! стоит перед знаками последовательности набора, модем переходит в состояние ON
HOOK (кладет трубку) на 1/2 секунды, а затем снова переходит в состояние OFF HOOK ( снимает трубку).
S - Модем набирает телефонный номер, записанный в его памяти. Эта команда выполняется только
для модемов, имеющих встроенную энергонезависимую память и возможность записи в нее номеров те-
лефонов.
R - После набора номера переводит модем в режим автоответа. Этот модификатор должен нахо-
диться в конце набираемого номера.
W - Перед дальнейшим набором телефонного номера модем ожидает длинный гудок из линии.
Причем время ожидания гудка содержится в регистре S7. Если в отведенное время гудок не появился, мо-
дем прекращает набор номера и возвращает сообщение NO DIALTONE. Этот параметр может быть поле-
зен при наборе междугородних номеров.
En - Управление эхо-выводом команд, передаваемых модему. После команды Е1 модем возвращает
каждый знак, передаваемый ему, обратно компьютеру, что позволяет узнать, как работает связь модема и
компьютера. Команда Е0 запрещает эхо-вывод.
Fn - Переключение между дуплексным/полудуплексным режимами. При n=0 переход в полудуп-
лексный режим, а при n=1 - в дуплексный.
Hn - Эта команда используется для управления телефонной линией. Если n=0, то происходит от-
ключение модема от линии, если n=1, модем подключается к линии.
In - Выдает идентификационный код модема и контрольную сумму содержимого памяти модема.
Если n=0, модем сообщает свой идентификационный код, если n=1, модем проводит подсчет контрольной
суммы EPROM и передает ее компьютеру, n=2 - модем проверяет состояние внутренней памяти ROM и
возвращает сообщение OK или CHECKSUM ERROR (ошибка контрольной суммы). При n=3 выдается со-
стояние модема.
Ln - Установка громкости сигнала внутреннего динамика: n=0,1 соответствует низкой громкости,
n=2 - средней и n=3 - максимальной.
Mn - Управление внутренним динамиком. При n=0 динамик выключен. При n=1 динамик включен
только во время набора номера и выключен после обнаружения несущей. При n=2 динамик включен все
время. При n=3 динамик включается после набора последней цифры номера и выключается после обна-
ружения несущей отвечающего модема.
Qn - Управление ответом модема на AT-команды. При n=0 ответ разрешен, при n=1 ответ запрещен.
Независимо от состояния Q0 или Q1 модем всегда сообщает содержание S-регистров, свой идентифика-
ционный код, контрольную сумму памяти и результаты теста.
On - Команда переводит модем из командного режима в режим передачи данных. При этом модем
отвечает CONNECT. Команда О и О0 переводят модем в режим передачи данных без инициирования по-
следовательности сигналов проверки линии связи. Команда О1 переводит модем в режим передачи дан-
ных и заставляет модем передать последовательности сигналов проверки линии связи, т.е. производить
повторное квитирование с удаленным модемом.
Sr? - Чтение содержимого регистра модема, имеющего номер r.
Sr=n - Запись в регистр модема с номером r числа n. Число n может иметь значения от 0 до 255. Все
команды модифицируют содержимое одного или более S-регистров. Некоторые S-регистры содержат
временные параметры, которые можно поменять только командой S.
Vn - Производит выбор вида ответа модема на AT-команды. При n=0 ответ происходит цифровым
кодом, а при n=1 модем отвечает в символьном виде на английском языке. Использование цифровой фор-
мы ответа облегчает обработку результатов выполнения команды при написании собственных программ
управления модемом.
Стандартный набор ответов модема
OK 0 Модем выполнил команду без ошибок
CONNECT 1 Модем установил связь со скоростью 300 bps
RING 2 Модем обнаружил сигнал звонка
NO CARRIER 3 Модем потерял несущую частоту
ERROR 4 Ошибка в командной строке
CONNECT 1200 5 Модем установил связь со скоростью 1200 bps
NO DIALTONE 6 Отсутствие сигнала станции при снятии трубки
BUSY 7 Модем обнаружил сигнал "занято"
NO ANSWER 8 Нет ответа после ожидания сигнала
CONNECT 600 9 Модем установил связь со скоростью 600 bps
CONNECT 2400 10 Модем установил связь со скоростью 2400 bps
Yn - Способ отключения модема от линии. Существуют два способа отключения модема от линии:
стандартный, когда модем получает неактивный сигнал DTR от компьютера, и принудительный, когда
модем получает от удаленного модема сигнал перерыва BREAK. Команда ATH0 направляет удаленному
модему сигнал прерыва BREAK, который длится 4с. При n=0 модем отключается стандартно, при n=1 мо-
дем отключается после получения из линии сигнала BREAK.
Z - Сбрасывает конфигурацию модема. При этом во все регистры загружаются значения, принятые
по умолчанию. Значения регистров, принятые по умолчанию берутся из энергонезависимой памяти моде-
ма или, если модем такой памяти не имеет, из постоянной памяти или определяется исходя из переключа-
телей на плате модема.
+++ - Escape-последовательность, используемая для перехода в командный режим работы модема.
Благодаря этой команде можно перейти из режима передачи данных модемом в командный режим работы
без разрыва связи. Модем требует тишины перед и после направления этой Escape-последовательности.
Величина этого промежутка тишины определена в регистре S12.
&Cn - Данная команда управляет сигналом DCD порта RS-232-C. При n=0 сигнал DCD всегда акти-
вен, а при n=1 сигнал DCD устанавливается только тогда, когда модем обнаруживает несущую частоту от
удаленного модема.
&Dn - Управление сигналом DTR. При n=0 модем игнорирует DTR, n=1 - при потере сигнала DTR
модем переходит в командный режим работы, n=2 - при потере сигнала DTR модем прекращает связь, от-
ключается от линии, отключает режим автоответа и переходит в командный режим работы, n=3 - при по-
тере сигнала DTR автоматически сбрасывается конфигурация модема, как при выполнении команды ATZ.
Модем обнаруживает потерю сигнала DTR, если сигнал DTR отсутствует дольше времени, определенного
в регистре модема S25.
&F - модем устанавливает конфигурацию, записанную в постоянную память.
&Gn - Включение/выключение защитной частоты. n=0 - защитная частота выключена, n=1 - модем
генерирует защитную частоту 550 Hz, n=2 - модем генерирует защитную частоту 1800 Hz. Использование
данной команды зависит от особенностей телефонной линии.
&Ln - Вид линии связи. При n=0 передача по обычным (коммутируемым) линиям связи, n=1 пере-
дача по выделенным каналам.
&Mn - Установка асинхронно/синхронного режима работы. При n=0 устанавливается асинхронный
режим, при n=1,2,3 устанавливается синхронный режим.
&Pn - Установка импульсного коэффициента набора номера в соответствии с различными стандар-
тами. При n=0 - коэффициент заполнения замыкание/интервал 39/61 (Америка), при n=1 - 33/67 (Англия).
&Rn - Управление сигналом CTS: n=0 - сигнал переходит в активное состояние после получения
сигнала RTS. Данные, передаваемые модему до поступления сигнала RTS, игнорируются. Если n=1 модем
игнорирует RTS.
&Sn - Управление сигналом DSR порта RS-232-C. При n=0 сигнал DSR активен всегда, а при n=1
сигнал DSR активизируется только после окончания этапа установления связи между модемами.
&Tn - Тестирование модема. От n зависит вид теста.
&V - Модем показывает свою текущую конфигурацию и телефонные номера, записанные в энерго-
независимой памяти.
&W - Модем записывает свою текущую конфигурацию в энергонезависимую память. При сбросе
модема будет загружена именно эта конфигурация.
&Zn - Используется для записи телефонного номера в энергонезависимую память модема. Количе-
ство телефонов зависит от модели модема.
Основные принципы программирования модемов
Доступ к модему происходит через последовательный асинхронный порт. При этом для передачи
модему команд их необходимо просто записать в регистр данных COM-порта, на котором находится мо-
дем. Ответ от модема также поступает через последовательный порт. Передавая модему команды, его
можно проинициализировать, перевести в режим автоответа или заставить набрать номер.
Когда модем наберет номер удаленного абонента или когда модему в режиме автоответа придет вы-
зов, он попытается установить связь с удаленным модемом. После установления связи модем передает
компьютеру через COM-порт специальное сообщение и переключится из командного режима в режим пе-
редачи данных. После этого данные, передаваемые модему, перестают восприниматься им как команды и
сразу передаются по телефонной линии на удаленный модем.
Итак, после установления связи с удаленным модемом, коммуникационная программа может начи-
нать обмен данными. Обмен данными так же, как и передача команд, осуществляется через COM-порт.
Затем при помощи специальной Escape-последовательности можно переключить модем из режима пере-
дачи данных обратно в командный режим и положить трубку, разорвав связь с удаленным модемом.
Последовательность действий для установления связи
а) Инициализация COM-порта
Проводим инициализацию COM-порта, к которому подключен модем. Для этого программируем
регистры микросхемы UART, задавая формат данных и скорость обмена. Заметим, что модем будет про-
водить соединение с удаленным модемом как раз на этой скорости. Чем скорость выше, тем быстрее будет
происходить обмен данными с удаленным модемом.
Однако при увеличении скорости на плохих телефонных линиях сильно возрастает количество
ошибок.
б) Инициализация модема
Передавая модему AT-команды через СОМ-порт, производим его инициализацию. При помощи
АТ-команд можно установить различные режимы работы модема - выбрать протокол обмена, установить
набор диагностических сообщений модема и т.д.
в) Соединение с удаленным модемом
Передаем модему команду набора номера (ATD). В этом случае модем набирает номер и пытается
установить связь с удаленным модемом. Или передаем модему команду AT S0=1 для перевода его в ре-
жим автоответа. После этого модем ожидает звонка от удаленного модема, а когда он приходит, пытается
установить с ним связь.
г) Ожидаем ответ от модема
В зависимости от режима, в котором находится модем, он может передавать компьютеру различные
сообщения. Например, если модем производит вызов удаленного модема (АТ-команда ATD), то модем
может выдать следующие сообщения:
CONNECT Успешное соединение
BUSY Номер занят
NO DIALTONE На линии отсутствует сигнал коммутатора
NO ANSWER Абонент не отвечает
NO CARRIER Неудачная попытка установить связь
Когда приходит звонок, модем передает компьютеру сообщение RING, если регистр модема S0 ра-
вен нулю. В этом случае для ответа на звонок надо послать модему команду АТА. Если модем находится в
режиме автоответа и регистр модема S0 не равен нулю, то модем автоматически пытается ответить на
звонок и может выдать следующие сообщения:
CONNECT Успешное соединение
NO DIALTONE Нет несущей частоты удаленного модема
NO CARRIER Неудачная попытка установить связь
Если модем передал компьютеру сообщение CONNECT ,значит, он успешно произвел соединение и
теперь работает в режиме передачи данных. Теперь все данные, которые вы передадите модему через
СОМ-порт, будут преобразованы модемом в форму, пригодную для передачи по телефонным линиям, и
переданы удаленному модему. И наоборот, данные, принятые модемом по телефонной линии, переводятся
в цифровую форму и могут быть прочитаны через СОМ-порт, к которому подключен модем.
Если модем передал компьютеру сообщения BUSY, NO DIALTONE, NO ANSWER, NO CARRIER
значит, произвести соединение с удаленным модемом не удалось и надо попытаться повторить соедине-
ние.
д) Подключение модема в командный режим
После окончания работы коммуникационная программа должна перевести модем в командный ре-
жим и передать ему команду положить трубку (ATH0). Для перевода модема в командный режим можно
воспользоваться Escape-последовательностью "+++". После того как модем перешел в командный режим,
можно опять передавать ему АТ-команды.
е) Сбрасываем сигналы на линиях DTR и RTS
Низкий уровень сигналов DTR и RTS сообщает модему, что компьютер не готов к приему данных
через COM-порт.
При работе с асинхронным последовательным адаптером вы можете использовать механизм преры-
ваний. Так как передача и прием данных модемом представляют собой длительный процесс, то приме-
нение прерываний от порта позволяет использовать процессорное время для других нужд.
4. Протоколы обмена данными
4.1.Протоколы коррекции ошибок нижнего уровня
При передаче данных по зашумленным телефонным линиям всегда существует вероятность, что дан-
ные, передаваемые одним модемом, будут приняты другим модемом в искаженном виде. Например, неко-
торые передаваемые байты могут изменить свое значение или даже просто исчезнуть.
Для того, чтобы пользователь имел гарантии, что его данные переданы без ошибок, используются про-
токолы коррекции ошибок.
Общая форма передачи данных по протоколам с коррекцией ошибок следующая: данные передают-
ся отдельными блоками (пакетами) по 16-20000 байт, в зависимости от качества связи. Каждый блок
снабжается заголовком, в котором указана проверочная информация, например контрольная сумма блока.
Принимающий компьютер самостоятельно подсчитывает контрольную сумму каждого блока и сравнивает
ее с контрольной суммой из заголовка блока. Если эти две контрольный суммы совпали, принимающая
программа считает, что блок передан без ошибок. В противном случае принимающий компьютер передает
передающему запрос на повторную передачу этого блока.
Протоколы коррекции ошибок могут быть реализованы как на аппаратном уровне, так и на про-
граммном. Аппаратный уровень реализации более эффективен. Быстродействие аппаратной реализации
протокола MNP примерно на 30% выше, чем программной.
MNP-протоколы
MNP (Microcom Network Protocols) - серия наиболее распространенных аппаратных протоколов,
впервые реализованная на модемах фирмы Microcom. Эти протоколы обеспечивают автоматическую кор-
рекцию ошибок и компрессию передаваемых данных.
Сейчас известны 10 протоколов:
MNP1. Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный полудуплексный метод передачи
данных. Это самый простой из протоколов MNP.
MNP2. Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный дуплексный метод передачи
данных.
MNP3. Протокол коррекции ошибок, использующий синхронный дуплексный метод передачи дан-
ных между модемами (интерфейс модем - компьютер остается асинхронным).
Так как при асинхронной передаче используется десять бит на байт - восемь бит данных, стартовый
бит и стоповый бит, а при синхронной только восемь, то в этом кроется возможность ускорить обмен дан-
ными на 20%.
MNP4. Протокол, использующий синхронный метод передачи, обеспечивает оптимизацию фазы
данных, которая несколько улучшает неэффективность протоколы MNP2 и MNP3. Кроме того, при изме-
нении числа ошибок на линии соответственно меняется и размер блоков передаваемых данных. При уве-
личении числа ошибок размер блоков уменьшается, увеличивая вероятность успешного прохождения от-
дельных блоков.
Эффективность этого метода составляет около 20% по сравнению с простой передачей данных.
MNP5. Дополнительно к методам MNP4, MNP5 часто использует простой метод сжатия передавае-
мой информации. Символы часто встречающиеся в передаваемом блоке кодируются цепочками битов
меньшей длины, чем редко встречающиеся символы. Дополнительно кодируются длинные цепочки оди-
наковых символов. Обычно при этом текстовые файлы сжимаются до 35% своей исходной длины. Вместе
с 20% MNP4 это дает повышение эффективности до 50%.
Заметим, что если вы передаете уже сжатые файлы, а в большинстве это так и есть, дополнительно-
го увеличения эффективности за счет сжатия данных модемом этого не происходит.
MNP6. Дополнительно к методам протокола MNP5 автоматически переключается между дуплекс-
ным и полудуплексным методами передачи в зависимости от типа информации. Протокол MNP6 также
обеспечивает совместимость с протоколом V.29.
MNP7. По сравнению с ранними протоколами использует более эффективный метод сжатия дан-
ных.
MNP9. Использует протокол V.32 и соответствующий метод работы, обеспечивающий совмести-
мость с низкоскоростными модемами.
MNP10. Предназначен для обеспечения связи на сильно зашумленных линиях, таких, как линии со-
товой связи, междугородними линиями, сельские линии. Это достигается при помощи следующих мето-
дов:
- многократного повторения попытки установить связь
- изменения размера пакетов в соответствии с изменением уровня помех на линии
- динамического изменения скорости передачи в соответствии с уровнем помех линии
Все протоколы MNP совместимы между собой снизу вверх. При установлении связи происходит
установка наивысшего возможного уровня MNP-протокола. Если же один из связывающихся модемов не
поддерживает протокол MNP, то MNP-модем работает без MNP-протокола.
Режимы MNP-модемов.
MNP-модем обеспечивает следующие режимы передачи данных:
- Стандартный режим. Обеспечивает буферизацию данных, что позволяет работать с различными
скоростями передачи данных между компьютером и модемом и между двумя модемами. В результате для
повышения эффективности передачи данных вы можете установить скорость обмена компьютер-модем
выше, чем модем-модем. В стандартном режиме работы модем не выполняет аппаратной коррекции оши-
бок.
- Режим прямой передачи. Данный режим соответствует обычному модему, не поддерживающему
MNP-протокол. Буферизация данных не производится и аппаратная коррекция ошибок не выполняется.
- Режим с коррекцией ошибок и буферизацией. Это стандартный режим работы при связи двух
MNP-модемов. Если удаленный модем не поддерживает протокол MNP, связь не устанавливается.
- Режим с коррекцией ошибок и автоматической настройкой. Режим используется, когда заранее не
известно, поддерживает ли удаленный модем протокол MNP. В начале сеанса связи после определения
режима удаленного модема устанавливается один из трех других режимов.
Протоколы V.42 и V.42bis.
Протокол с коррекцией ошибок и преобразованием асинхронный-синхронный. Протокол использу-
ет метод компрессии, при котором определяется частота появления отдельных символьных строк и проис-
ходит их замена на последовательности символов меньшей длины. Этот метод компрессии носит название
Lempel-Ziv. Данный метод компрессии обеспечивает 50% сжатие текстовых файлов. Вместе с 20% выиг-
рышем от синхронного преобразования это увеличивает эффективность на 60%.
4.2. Протоколы передачи файлов
В отличие от протоколов нижнего уровня данные протоколы позволяют организовать прием и пе-
редачу файлов.
ASCII.
Этот протокол работает без коррекции ошибок. В результате при передаче файлов по телефонным
каналам из-за шума принятый файл сильно отличается от передаваемого. Если вы передаете выполняемый
файл, то ошибки при передаче могут стать роковыми - полученная программа не будет работать. Если вы
передаете короткие текстовые сообщения, то ошибки легко могут быть исправлены.
XModem.
Наиболее распространены три разновидности протокола XModem:
- оригинальный протокол Xmodem
- Xmodem с CRC
- 1K Xmodem
Оригинальный протокол Xmodem разработал Вард Кристенсен (Ward Christensen) в 1977 году. Вард
Кристенсен был одним из первых специалистов по протоколам обмена данными. В честь него этот прото-
кол иногда называют также протоколом Кристенсена.
При передаче файлов с помощью протоколов Xmodem формат данных должен быть следующим: 8-
битовые данные, один стоповый бит и отсутствие проверки на четность. Для передачи используется полу-
дуплексный метод, т.е. данные могут передаваться в каждый момент времени только в одном направле-
нии.
Протокол Xmodem Cheksum передает данные пакетами по 128 байт. Вместе с пакетом передается
его контрольная сумма. При получении пакета контрольная сумма вычисляется снова и сравнивается с
суммой, вычисленной на передающей машине. Пакет передан без ошибок, если суммы совпадают.
Этот метод обеспечивает достаточно хорошую защиту от ошибок. Только один из 256 пакетов мо-
жет содержать ошибки, даже если контрольная сумма правильная.
Xmodem с CRC. Более защищенным от ошибок является протокол Xmodem CRC (Cyclic Redundancy
Check). Xmodem CRC - протокол с проверкой циклическим избыточным кодом. В нем 8-битовая конт-
рольная сумма заменена на 16-битовый циклический избыточный код. Этот протокол гарантирует вероят-
ность обнаружения ошибок, равную 99,9984%. Только один из 700 биллионов плохих пакетов будет иметь
правильный CRC-код. Протокол Xmodem CRC также передает данные пакетами по 128 байт.
1K Xmodem. Если передача идет без ошибок, протокол 1К Xmodem увеличивает размер пакета с
128 до 1024 байт. При увеличении числа ошибок размер пакета снова уменьшается. Такое изменение дли-
ны пакета позволяет увеличить скорость передачи файлов. В остальном протокол 1K Xmodem совпадает с
протоколом Xmodem CRC.
Ymodem.
Протокол Ymodem разработал Чак Форсберг в 1984-1985 годах. Протокол Ymodem похож на про-
токол 1K Xmodem, но имеет одно отличие: протокол Ymodem может передавать или принимать за один
заход несколько файлов.
Существует модификация протокола Ymodem - Ymodem G. Протокол Ymodem G предназначен для
использования с модемами, автоматически осуществляющими коррекцию ошибок на аппаратном уровне.
Например, MNP-модемы с аппаратной реализацией MNP. В этом протоколе упрощена защита от ошибок,
т.к. ее выполняет сам модем. Не используете этот протокол, если ваш модем не осуществляет аппаратную
коррекцию ошибок.
Другой особенностью протокола Ymodem является то, что вместе с файлом передаются все его ат-
рибуты. В результате как минимум имя файла и дата остаются неизменными.
Zmodem.
Zmodem - это быстрый протокол передачи данных, использующий окна. Zmodem осуществляет пе-
редачу данных пакетами по несколько штук в окне. При этом принимающий данные компьютер не пере-
дает сигнал подтверждения или сигнал переспроса неправильного пакета, пока не получит все пакеты в
окне.
Протокол Zmodem, так же как и протокол 1K Xmodem, может изменять длину пакета (блока) от 64
до 1024 байт в зависимости от качества линии.
Кроме того, протокол обладает следующей полезной особенностью: если при передаче файла про-
изошел сбой на линии и вы не успели передать весь файл, то в следующий раз при передаче этого же фай-
ла он автоматически начнет передавать с того же места, где произошел обрыв связи. Таким образом, очень
большие файлы вы можете передавать по частям.
Из всех протоколов верхнего уровня, описанных выше, этот протокол самый быстрый и удобный.
BiModem.
Особенностью протокола Bimodem является возможность одновременной передачи двух файлов в
разных направлениях. Кроме того, одновременно с передачей файлов вы можете побеседовать с операто-
ром удаленного компьютера при помощи клавиатуры.
Kermit.
Широко известны две разновидности протокола Kermit - стандартный и Super Kermit. Этот прото-
кол был разработан в Колумбийском университете в 1981 году для связи между различными типами ком-
пьютеров, включая большие компьютеры, мини-компьютеры и персональные компьютеры. В отличие от
протоколов Xmodem и Zmodem он использует для передачи данных пакеты переменной длины и макси-
мальным размером 94 байт.
Так же как и Ymodem, протокол Kermit может передавать или принимать несколько файлов за один
сеанс.
Протокол Super Kermit предназначен специально для использования в сетях типа TeleNet или
TymNet. Эти сети имеют очень большие задержки при передаче данных. Так что если ждать подт-
верждения для каждого пакета, это может привести к резкому снижению скорости обмена. В протоколе
Super Kermit эта проблема решается следующим способом. Несколько пакетов передается за один раз. Все
действия по контролю над ошибками остаются, за исключением того, что принимающий данные компью-
тер не передает сигнал подтверждения или сигнал на переспрос неправильного пакета, пока не получит
все пакеты в окне.
В результате использования такого механизма происходит резкое сокращение времени задержки.
Окно может содержать от одного до 31 пакета.
В дополнение Kermit использует также предварительную компрессию данных для увеличения эф-
фективной скорости обмена данными.
5.Телекоммуникационные программы
Существует огромное множество различных телекоммуникационных программ, предоставляющих
пользователю удобное средство работы с модемом - MTE, Telix, Comit, Bitcom и т.д.
Основные параметры по которым оцениваются коммуникационные программы являются: про-
граммная эмуляция протоколов коррекции ошибок (MNP), наличие разнообразных протоколов обмена
файлами, интерфейс с пользователем.
MTE.
Широко распространенная коммуникационная программа фирмы MagicSoft Inc. В MTE версии 2.10
программно реализован протокол MNP. Поэтому, если ваш модем не имеет аппаратной реализации прото-
кола MNP, использование МТЕ позволяет установить устойчивую связь с MNP-модемами.
МТЕ имеет следующие встроенные протоколы обмена файлами: ASCII, Xmodem CRC, Ymodem,
Ymodem-G, Zmodem, Kermit.
Telix.
Telix, версия 3.12 - удобная коммуникационная программа, поддерживающая много протоколов об-
мена файлами. В Telix реализованы следующие протоколы: Kermit, Modem7, SEAlink, Telink, Xmodem,
Xmodem-1k, Ymodem, ymodem-G, Zmodem, HSlink, MobyTurbo, ASCII.
Однако Telix имеет один большой недостаток: эта программа не поддерживает программной эмуля-
ции MNP. Вследствие этого ее невозможно использовать на сильно зашумленных линиях с модемами, не
обеспечивающими аппаратную коррекцию ошибок.
Comit.
Comit, версии 1.27b - удобная коммуникационная программа, часто поставляется в комплекте с мо-
демами, не имеющими аппаратной реализации MNP. Выполняет программную эмуляцию протоколов
MNP2, MNP4, MNP5, MNP7.
К сожалению, эта коммуникационная программа имеет очень бедный набор протоколов для обмена
файлами. Поддерживаются протоколы Xmodem, Xmodem CRC, Ymodem, Ymodem-G, ASCII.
Bitcom.
Bitcom, версии 3.584 - коммуникационная программа, часто поставляемая в комплекте с модемами,
не имеющими аппаратной реализации MNP. Выполняет программную эмуляцию протоколов MNP (до
MNP5 включительно).
Bitcom поддерживает следующие протоколы обмена файлами: ASCII, Xmodem CRC, Ymodem,
Ymodem-G, Kermit, CompuServe Plus.
Следует также отметить, что в Bitcom неудачно реализован интерфейс с пользователем.
6. Использование модемов
6.1. Электронная доска объявлений
BBS ( Bulletin Board System ) - это компьютер, снабженный одним или несколькими модемами, на
котором выполняется специальная программа. Эта программа дает возможность удаленным пользовате-
лям связываться с ней по телефонным линиям и выполнять обмен файлами и сообщениями.
Большинство операторов станций BBS также являются членами сети FidoNet. Сеть FidoNet пред-
ставляет собой международную некоммерческую сеть пользователей компьютеров многих стран. Не надо
путать BBS и FidoNet. Станции BBS могут не входить в FidoNet, и в свою очередь, узлы FidoNet могут не
иметь BBS, а использоваться только для пересылки почты.
Если вы успешно установили модем на своем компьютере, то у вас возникнет естественное желание
куда-нибудь позвонить. Для этого вы можете воспользоваться любой телекоммуникационной программой
- MTE, COMIT, BITCOM. Если ваш модем не имеет аппаратной коррекции ошибок, то лучше использо-
вать MTE или другую программу, имеющую возможность эмуляции MNP (например COMIT).
Хотя различные BBS используют различные программы для организации своей работы - TPBoard,
Allan's Kakboard, Remote Access, Opus, Phoenix, Maximus и т.д., фактически все они имеют одинаковый
набор команд. Здесь мы рассмотрим станции BBS, использующие программу Maximus.
Maximus организует диалог с пользователем, позволяет пользователю получить адресованные ему
сообщения (почту), отправить почту другим пользователям данной станции BBS или сети FidoNet (если
данная станция входит в эту сеть).
Пользователь BBS получает возможность просматривать архивы файлов BBS, переписывать себе
интересующие его файлы, передавать на BBS свои файлы, которые могут кого-нибудь заинтересовать.
Итак, вы звоните на BBS. В большинстве случаев после соединения с BBS на вашем дисплее поя-
вится следующее сообщение:
CONNECT 2400
FrontDoor 2.02; Noncommercial version
Press Escape twice for Maximus
Maximus is being loaded
Оно означает, что станция является узлом какой-либо сети, например FidoNet, и на ней выполняется спе-
циальная почтовая программа FrontDoor. Вам предлагается нажать два раза на клавишу ESC для загрузки
программы Maximus, которая и будет далее поддерживать диалог с вами.
Если в это время станция работает только для обмена почтой в сети, то на экране появится другое
сообщение:
CONNECT 2400
FrontDoor 2.02; Noncommercial version
Mail-only system. Please hang up.
Если BBS работает, то через некоторое время на ней запустится программа Maximus или аналогич-
ная и на вашем экране появится заставка - информация о данной BBS, которая может включать номера те-
лефонов, расписание работы, фамилию системного оператора.
Затем BBS попросит ввести вас свое имя и фамилию. Если вы входите на BBS первый раз, то у вас
будут запрошены истинные имя и фамилия, рабочий и домашний телефоны, тип используемого вами тер-
минала.
Под типом терминала понимается возможность распознавать те или иные управляющие символы.
Обычно вам предоставляется выбор из двух возможных типов терминалов - TTY и ANSI.
TTY представляет собой наиболее простой тип терминала. Он не позволяет управлять цветом сим-
волов, выводимых на экран и устанавливать курсор в заданную позицию.
ANSI - это наиболее универсальный тип терминала. Он поддерживает управление положением кур-
сора, а также цветом символов и фоном символов. Управление цветом и положением курсора обеспечива-
ется специальными Escape-последовательностями.
После такой процедуры регистрации вас попросят выбрать себе пароль и вы автоматически стано-
витесь пользователем данной BBS. При последующих входах на эту BBS используйте то же имя и фами-
лию, что и первый раз. Программа на BBS отыщет ваше имя в списке пользователей и предложит вам вве-
сти пароль, определенный при первом вхождении в систему.
Главное меню BBS
Когда система наконец признает в вас своего пользователя, на экран будет выведено основное ме-
ню:
MAIN:
M)essage Areas F)ile Areas S)tatistics
C)hange Setup W)ho is on /)Chat Menu
Y)ell for Sysop R)egistration G)oodbye
Рассмотрим каждую из команд меню:
Message Areas
Выбрав этот элемент основного меню, вы переходите в область сообщений. На экране отобразится
меню работы с сообщениями, из которого вы сможете просмотреть, послать или принять сообщения.
File Areas
Переход в файловую область BBS. На экране появится меню для работы с файлами. Из него вы
сможете просмотреть список файлов, имеющихся на BBS, принять или передать на BBS файлы.
Statistics
Эта команда отображает на экране статистику вашей работы с BBS: время, отведенное на этот се-
анс, время которое вы уже проработали с этой системой и оставшееся время. Также выводится информа-
ция о размерах принятой и переданной вами информации, а также сколько еще килобайт вы можете пере-
качать себе сегодня.
Change Setup
При выборе этого элемента меню вы сможете изменить ваше имя, пароль, номера телефонов, тип
терминала, который вы используете.
Who is on
Система сообщит вам, о том, кто еще подключился к BBS ( если BBS имеет несколько телефонных
линий).
Chat Menu
Если система имеет несколько телефонных линий, то вы сможете передать сообщение тому, кто на-
ходится на другой линии этой BBS.
Yell for Sysop
При помощи этой команды можно попробовать вызвать системного оператора, если он находится
поблизости от BBS и пожелает вступить в переговоры. Если вам повезет, вы сможете с помощью клавиа-
туры передать ему сообщение и получить ответ.
Registration
Система начнет задавать вам вопросы для вашей регистрации на BBS.
Goodbye
С помощью этой команды вы разорвете связь с BBS.
6.2. Электронная почта
Электронные доски объявлений BBS являются, пожалуй, самым простым способом обмена сообще-
ниями и файлами. Значительно больший интерес предоставляет использование глобальных сетей.
Одной из возможностей использования глобальных сетей является организация электронной почты.
Если ваш компьютер подключен к глобальной сети и вы имеете специальное программное обеспечение
для обмена почтой, то вы можете отправлять через сеть письма другим пользователям сети.
Само письмо представляет собой обычный файл, содержащий текст письма и специальный заголо-
вок, в котором указано, от кого письмо направлено, кому предназначено, какая тема письма и дата от-
правления.
В зависимости от используемой вами сети электронный адрес может иметь различный формат.
Отправляя электронное письмо, надо знать только адрес получателя. Маршрут, по которому оно
будет передаваться, определяется самой системой электронной почты и может изменяться в зависимости
от загруженности отдельных линий.
Таким образом, отправленное вами письмо через несколько минут или дней ( в зависимости от рас-
стояния и других причин) попадет на компьютер адресата. Когда у адресата будет время, он сможет про-
смотреть пришедшую почту и в случае необходимости отправит вам ответ.
Другой возможностью использования глобальных сетей являются телеконференции. Использование
телеконференций соответствует возможности обмена сообщениями на BBS, но предполагает больший
сервис и круг пользователей.
Телеконференции или новости обычно делятся в зависимости от их тематики на несколько облас-
тей. Абонент сети может "подписаться" на интересующие его конференции. После этого он получает воз-
можность отправлять свои сообщения по тематике данной конференции и автоматически получать все но-
вые сообщения по этой конференции, отправленные другими пользователями сети.
В настоящее время в нашей стране самыми большими являются сеть Relcom и FidoNet. Relcom яв-
ляется маленьким подмножеством сети InterNet. Обе эти сети позволяют передавать данные не только
внутри России, но и по всему миру.
6.3. Факс-модемные платы
В последнее время на рынке появилось множество факсимильных и факс-модемных плат. Если вы
подключите эту плату к вашему компьютеру, то вы получите факсимильный аппарат. Благодаря этим пла-
там вы можете передать факс на любой факсимильный аппарат или на любую факс-модемную плату в ми-
ре.
Факс-модемные платы можно использовать и как обычные модемы.
Программное обеспечение, обслуживающее факс-модемные платы, позволяет преобразовывать
данные в различных форматах к формату факсимильных аппаратов. Например, программа Quick Link II
Fax позволяет передавать на факс-машины и другие факс-модемы следующие данные: текст, файлы в
форматах TIFF, IMG подготовленные программой GEM Artline или Ventura Pablisher, BMP из Microsoft
Windows, CUT из Dr.Halo и PCX из Paintbrush.
Некоторые модемы позволяют даже послать звуковое письмо. Они обеспечивают запись и после-
дующее воспроизведение речевого сигнала с помощью встроенных аналогово-цифрового и цифроанало-
гового преобразователей.
7. Заключение
Т.к. компьютерная отрасль – наиболее из развивающихся на сегодняшний день отраслей, то просле-
дить за новыми устройствами, включая модемы, почти невозможно. Многие параметры модемов, напри-
мер, такие как скорость, возрастают очень быстро, цены на эти устройства – падают, почти каждый день.
Возможно уже сейчас появятся новые разработки. Несмотря на это, здесь были представлены новейшие
типы модемов и протоколов, с которыми работают современные компьютеры.
15