Современные телефонные аппараты

Рисунок 13 - Структурная  схема модема.

 

Рассмотрим назначение каждого блока схемы.

Интерфейс с телефонной линией. Основные функции - обеспечение физического соединения, защита от перенапряжения и радиопомех, набор номера и фиксация телефонных звонков, гальваническая развязка и согласование входного и выходного сопротивлений модема с аналоговыми параметрами абонентской линии (импеданса). Перечисленные функции обеспечиваются следующим образом.

1. Соединители RJ-11 обеспечивают физическое подключение к коммуникационной телефонной линии и телефонному аппарату. В недорогих  изделиях телефон подключается параллельно входу модема, а в качественных моделях поддерживается телефон-модем, реализованное на реле.

2. Защита линии от радиопомех, излучаемых модемом выполняется на обычных LС фильтрах.

3. Для коммутируемых линий поддерживаются функции импульсного набора номера «отбоя» (постоянный ток менее 0,5мА) и «удержания линий» (постоянный ток более 8мА).

4. Важным требованием к интерфейсу с линией является обеспечение симметричности входа и его гальваническая развязка. Для этого используются трансформаторы. 

5. Согласование импеданса. Входное и выходное сопротивление модема  переменному току (300…3400 Гц) должно быть 600Ом  +/- 15% .

Для уменьшения зависимости импеданса от частоты устанавливают дополнительную емкость параллельно вторичной обмотке трансформатора.                                                         

Дифференциальная система. Цель дифференциальной системы – переход от двухпроводной линии к четырехпроводной схеме аналогового окончания модема. Узел компенсирует проникновение выходного сигнала во входной сигнал (ближнее эхо), что повышает реальную чувствительность.

Известно несколько типов «пассивных» реализаций:

• трансформаторная, при которой вторичная обмотка трансформатора имеет среднюю точку, подключаемую через балластный резистор к земле;

• электронные, для схем с однополярным или двуполярным питанием; в этом случае выходной сигнал вычитается из входного на операционном  усилителе, а частотная зависимость минимизируется использованием форсирующего каскада.

Больным местом этих схем является зависимость от сопротивления конкретной телефонной линии. Несколько типов модемов имеют аппаратную подстройку, но до конца справится, с зависимостью сопротивления от частоты в пассивных системах не удается.

Активная дифференциальная система используется в дорогих моделях. Необходимый для компенсации эхо сигнал постоянно вычисляется сигнальным ЦАП и сглаженный фильтром, он вычитается из входного сигнала, обеспечивая высокое качество компенсации.

Аналоговый фронт (ЦАП – АЦП). Обеспечивает преобразование аналоговых сигналов в цифровые сигналы и наоборот. Осуществляет дополнительную фильтрацию помех.

Сигнальный процессор. Сигнальный  процессор выполняет основные функции по модуляции. Обеспечивает коррекцию частотных характеристик канала связи в режиме передачи данных, а также компенсацию эхо-сигналов.  Особенность сигнального процессора – операции по модуляции и демодуляции, которыми являются в основном операции сложения и умножения, выполняются процессором за один такт работы (аппаратно). Для обработки высокоскоростных данных от сигнального процессора требуется высокое быстродействие (тактовая частота не менее 30МГц)

Контроллер. Контроллер обеспечивает реализацию протокола коррекции ошибок и сжатия информации, управление пользовательским интерфейсом и взаимодействие с сигнальным процессором.

Интерфейс с компьютером. Внешние модемы взаимодействуют с компьютером по цепям интерфейса RS-232 С/V24. Полный набор цепей позволяет работать как в асинхронном, так и в синхронном режимах. Микросхемы обеспечивают сопряжение биполярной логики интерфейса с внутренними ТТЛ уровнями.                                              

Внутренние модемы могут работать только в асинхронном режиме, так как в их состав входит микросхема асинхронного последовательного порта UART. Есть реализации, в которых порт эмулируется контролером. Достаточно буфера и дешифратора для подключения UART к общей шине компьютера. Джамперы (миниатюрные переключатели, находящиеся на плате панели управления) позволяют согласовать номер Сом-Порта (СОМ1…СОМ4) со стандартным или расширенным номером прерывания.

 

 

3.4. Задача

 

Закодировать кодом ASCII 9 первых символов своей фамилии и имени: ReznikovD. В каждую комбинацию добавить бит проверки на четность.

Сформировать структуру трех кадров в формате, принятом в протоколе передачи файлов X - Modem. В поле «данные» каждого кадра должно содержаться по три комбинации из предыдущего пункта задачи.

Изобразить в виде таблицы процесс передачи этих трех кадров по протоколу X - Modem . Считать, что приемник обнаружил ошибку в кадре с номером К. «К» рассчитывается как остаток от деления последней цифры № зачетной книжки на 3. В нашем варианте К=8/3=2.

 

Решение:

 Используя таблицу 5, кодируем  кодом ASC II символы своей фамилии и имени, добавим код  проверки на четность.

Кодируемые символы	Кодовая комбинация	Бит проверки на четность
R	1010010	1
E	1000101	1
Z	1011010	0
N	1001110	0
I	1001001	1
K	1001011	0
O	1001111	1
V	1010110	0
D	1000100	0

 

 

Затем сформируем  структуру  трёх  кадров  в  формате,  принятом  в  протоколе передачи  файлов X- modem.    

 

 

 

 

 

Начало кадра	Номер кадра	Инвертированный номер кадра	Поле данных			Контрольная сумма
SOH 1	00000001	11111110	1010 0101	1000 1011	1011 0100	1101 1000
	01	FE	A5	8B	B4	D8
SOH 2	00000010	11111101	1001 1100	1001 0011	1001 0110	1111 1101
	02	FD	9C	93	96	FD
SOH 3	00000011	11111100	1001 1111	1010 1100	1000 1000	1011 0001
	03	FC	9F	AC	88	B1

 

 

Изобразим в виде таблицы процесс передачи полученных кадров по протоколу X-Modem. Приемник обнаружил ошибку в кадре с номером 2.

Передатчик	Направление	Приемник
	←	<nak> (до 9 раз)
<SOH> 01 FE – данные «хх»	→
	←	<АСК>
<SOH> 02 FD – данные «хх»	→	Ошибочно принят 2-й кадр
	←	<nak>
<SOH> 02 FD – данные «хх»	→
	←	<АСК>
<SOH> 03 FC – данные «хх»	→
	←	<АСК>
<eot>	→
	←	любой знак, кроме <АСК>
Передача завершена

 

 

Вывод:

Преимущества данного протокола перед другими заключаются в его доступности для разработчиков программных средств, простоте реализации на  языках высокого уровня, малом объеме приемного буфера (256 байт) и возможности передачи не только символьных (в кодах ACS II), но и исполняемых файлов (*.сот и *.ехе). Последнее возможно благодаря тому, что конец  файла определяется подсчетом переданных байтов и использованием вместо знака файлового маркера (Ctrl-Z,  "Z) специального сигнала завершения. Вероятность необнаруженной ошибки при передаче данных этим протоколом составляет PHO = 0,0004, что несколько ниже, чем при обычной асинхронной  проверке паритета, где PHO = 0>05. К основным недостаткам протокола X-Modem можно отнести низкую производительность, обусловленную в основном использованием механизма ARQ типа SAW, большую вероятность необнаруженных ошибок, необходимость задания имени файла при приеме и относительно большой объем передаваемой служебной информации. Последующие модификации протокола X-Modem были направлены на устранение этих и некоторых других его недостатков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы.

1. Грызлов Ю. М. Справочник молодого связиста. – М.: Высш. Шк., 1980.

2. М. У. Изучение многофункционального оконечного устройства для телефонной и факсимильной связи. Лебедянцев В.В. г.Новосибирск. СибГУТИ, 2000г.

3. М. У. Многофункциональный терминал на базе персонального компьютера для сети документальной электросвязи.   Лебедянцев В.В. г.Новосибирск. СибГУТИ,  2001г.

4. Иванова О. Н. Копп М. Ф.  Автоматическая  коммутация. – М.: Радио и связь, 1988.

5. Конспект лекций.