Лекции по Основам построения современных систем и сетей абонентского доступа   

2. Организация абонентского доступа на основе телефонных модемов

2.2. Принципы построения типового телефонного модема

Современный модем является сложным многофункциональным средством ПД, конструктивно представляющим собой либо типовую плату внутри ПЭВМ, либо автономное устройство, подключаемое к COM-порту компьютера. Соответственно модемы классифицируются на внутренние и внешние.

Функциональная блок-схема типового внешнего модема стандарта V.34 представлена на рисунке 2.2 [23]. Основными узлами модема являются:

блок сопряжения с АЛ;

дифференциальная система;

блок аналогового окончания;

блок сопряжения с ПЭВМ;

блок пользовательского интерфейса;

блок сервиса и устройства питания.

Блок сопряжения с АЛ (Direct Access Arrangement, DAA) предназначен для обеспечения физического интерфейса с КТЧ (в отечественных источниках – стыка "С1-ТЧ"), а также реализации функции удержания (фиксации) телефонного соединения. Для физического подключения модема к КТЧ (коммутации телефон/модем) применяется входное устройство блока.

Линейный трансформатор обеспечивает симметричность аналогового входа модема и согласование сопротивлений блока и КТЧ. Устройство защиты (УЗ), как правило, составляют схема защиты от перенапряжений и фильтр радиопомех. Устройство формирования сигналов (УФС) используется при работе модема по коммутируемым КТЧ. Здесь формируются сигналы импульсного набора номера, "отбой" (постоянным током менее 0,5 мА) и "удержание линии" (постоянным током более 8 мА). Дифференциальная система (HYBRID) обеспечивает переход от 2-проводной АЛ к 4-проводной схеме аналогового окончания.

Блок аналогового окончания (Analog Front End, AFE) предназначен не только для цифроаналогового и аналого-цифрового преобразования данных, но и линейного их кодирования/декодирования.

Рис. 2.2. Функциональная блок-схема типового внешнего модема

В современных модемах важной функцией этого блока является адаптация процесса ПД к характеристикам используемого КТЧ (выбор параметров модуляции, типов корректоров и фильтров предыскажений, режимов эхокомпенсации). В связи с этим основным узлом блока является устройство ЦОС, включающее цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) и устройства памяти. DSP в ходе обработки сигналов взаимодействует с активным эхокомпенсатором (ЭХК), системой АРУ линейного усилителя (ЛУС) приема, ЦАП и АЦП. Выходной сигнал модема формируется ЦАП.

Сглаживающий фильтр (СФ), как правило, выполняется на базе интегральной технологии "переключающихся конденсаторов". Он способствует практически полному ослаблению сигналов на частотах выше 4,6 кГц. В модемах стандарта V.34 в СФ включены схемы предыскажений.

Входной сигнал поступает на полосовой фильтр (ПФ), ограничивающий полосу пропускания КТЧ. В современных модемах ПФ представляет собой набор "шаблонов" спектральных характеристик АЛ. Далее сигнал усиливается программно управляемой схемой АРУ и декодируется в АЦП.

Блок сопряжения с ПЭВМ, или контроллер модема (Modem Controller, MC), обеспечивает физический интерфейс с ПЭВМ, управление DSP, выбор протоколов коррекции ошибок и сжатия информации, реализует взаимодействие с пользовательским блоком.

Управляющее устройство (УУ) работает по записываемой программе, поставляемой вместе с модемом. Для обеспечения ПД в ПЭВМ также должна быть инсталлирована специальная служебная программа (драйвер), организующая взаимодействие ПО компьютера и ПО модема.

Носителями программ в УУ модема являются устройства памяти (ППЗУ и ОЗУ), подобные тем, что используются в ПЭВМ.

УУ посредством УФС организует обмен СУВ с АТС и модемом корреспондента при установлении и разрушении соединения. При этом СУВ передаются соответственно до и после передачи данных от ПЭВМ. Алгоритмы управления установлением (разрушением) соединения аналогичны тем, что используются при организации телефонной связи с АТА [6].

Алгоритмы сжатия информации и защиты от ошибок реализуются устройством защиты от ошибок (УЗО). Выходное устройство обеспечивает физическое подключение модема к ПЭВМ по 9- или 25-проводной схеме. Здесь следует отметить, что внешние модемы взаимодействуют с компьютером по цепям интерфейса RS-232С/V.24. 25-проводная схема подключения поддерживает работу модема как в асинхронном, так и синхронном режимах обмена данными с ПЭВМ.

Подключенные по 9-проводной схеме внешние и все внутренние модемы могут работать только в асинхронном режиме. Для этого в их состав входит дополнительная микросхема памяти.

Блок пользовательского интерфейса (User Interface) включает звуковую карту, платы управления и отображения. Встроенный в модем динамик озвучивает процессы, происходящие в телефонном канале. Визуализацию этих процессов обеспечивает панель отображения, включающая светодиоды или двухстрочные жидкокристаллические индикаторы.

Панель управления (Сontrol key) представляет собой набор джамперов и переключателей начальных установок модемов.

В изделиях с LCD кнопочная панель (key) сосредоточивает все функции по управлению режимами работы модема.

Блок сервиса включает различные устройства (факс, автоответчик, АОН и т. п.), расширяющие возможности модема в соответствии с реализуемыми ими сервисными функциями.

Устройствами питания являются преобразователи, распределители и стабилизаторы питающих напряжений. Встроенные модемы получают питание ± 5 В (реже ± 12 В) от компьютера. Внешние модемы используют питание от источников переменного тока 220 В.

Таким образом, конструкция модемов обеспечивает передачу данных между ПЭВМ по телефонным линиям. При этом телефонные модемы могут использоваться только для связи в конфигурации "точка-точка".

В настоящее время модемы являются удобным и недорогим средством доступа к удаленным службам ПД. Однако невозможность использования занятого модемом телефонного канала для организации телефонного разговора вынуждает пользователей искать более совершенные технологии абонентского доступа, в том числе оборудование цифровых абонентских линий.



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.