Модемы и их программирование

Модемы и их программирование
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 обособленного 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), доступной другим пользователям, скопировать
с той же BBS интересующие вас файлы, интегрировать домашний 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 любой конец земного шара. Глобальные сети дают
возможность не только обмениваться почтой, но и участвовать во всевозможных
конференциях, получать новости практически по любой интересующей вас тематике.
1.1 Терминология
Так как большинство терминов, связанных с технологией передачи данных,
происходит из английского языка, 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 - совместимого компьютера. Внутренние модемы и COM-порты
используют его для прерывания центрального процессора. Каждый из этих входов
имеет свой номер. (Например: IRQ7 - вход, используемый обычно для параллельного
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 отключении питания.
Escape (выход) - это слово обозначает команду, по которой модем переключается из
режима передачи данных 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 простейших, обеспечивающих скорость передачи около 300 бит/сек, до сложных
факс-модемных плат, позволяющих 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 последовательному асинхронному порту компьютера. Первый
из низ называется внутренним модемом, а второй - внешним.
Типичный модем содержит следующие компоненты: специализированный микропроцессор,
управляющий работой модема, оперативную память, хранящую значения регистров
модема и буферизующие входную/выходную информацию, постоянную память, динамик,
позволяющий выполнять звуковой контроль связи, а также другие вспомогательные
элементы (трансформатор, резисторы, конденсаторы, разъемы). Если у вас
достаточно современный модем, то он скорее всего дополнительно содержит
электрически 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 данных был создан специальный международный
консультативный комитет по телеграфии и телефонии (CCITT).
Стандарты CCITT:
СтандартГод принятияСкоростьТип линииМодуляция
V.211964200HDX/FDX Общего пользованияFSK
V.2219801200FDX (FDM)Общего пользованияPSK
V.22 bis19842400FDX (FDM)Общего пользованияQAM
V.2319641200FDX (FDM) Общего пользованияFSK
V.2619682400HDX ЧастныеPSK
V.26 bis19722400HDX Общего пользованияPSK
V.26 ter19842400FDX (EC) Общего пользованияPSK
V.2719724800HDX ЧастныеPSK
V.27 bis19764800HDX ЧастныеPSK
V.27 ter19764800HDX Общего пользованияPSK
V.2919769600HDX ЧастныеQAM
V.3219849600FDX (EC) Общего пользованияQAM
V.32 bis199114400 TCM
V.32 Ter 19200 TCM
V.FC 28800 TCM
V.34199428800
V.34M199533600

Существуют и другие стандарты, определяющие функции, связанные с модемами.
Некоторые из этих стандартов и протоколов перечислены ниже.
CCITT V.21 - 300 bps. Модем, регламентированный данной рекомендацией,
предназначен для передачи данных по выделенным и коммутируемым линиям.
Он работает в асинхронном дуплексном режиме. Для передачи и приема данных
используется способ 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 компьютера стартовые и
стоповые биты. И уже в синхронном виде передает их удаленному компьютеру. Для
модуляции передаваемого сигнала применяется метод дифференциальной фазовой
модуляции.
CCITT V.22bis - 2400 bps. Дуплексный модем, со скоростью передачи данных 2400
bps. При передаче 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. Модем 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, использованная в ней, стала неким стандартом, которого придерживаются
остальные фирмы - разработчики модемов. 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 - внимание) и заканчивать символом возврата каретки ( ). Только
команда А/ и Escape-последовательность "+++" 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 символа возврата каретки. Вследствие
ограниченности размера буфера не следует передавать модему слишком длинные
команды ( больше размера буфера). Длинные команды можно разбивать на части и
передавать в несколько заходов. При этом каждая часть должна начинаться
префиксом АТ и заканчиваться символом 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 проверить 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. Индикатор должен гореть на протяжении всего сеанса связи и гаснуть,
когда один из модемов освободит линию.
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 отвечать на приходящие звонки. Когда модем обнаружит звонок
на телефонной линии, этот индикатор замигает.
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 подстраивает скорость передачи и формат данных к параметрам
компьютера.
A - Автоответ. Если режим автоматического ответа выключен (S0=0), команда
используется для ответа 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 передадите 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 набор 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 модификаторы: 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 содержимым 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 телефонов.
R - После набора номера переводит модем в режим автоответа. Этот модификатор
должен находиться 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, модем прекращает набор номера и возвращает сообщение NO
DIALTONE. Этот параметр может быть полезен 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
полудуплексный режим, а при n=1 - в дуплексный.
Hn - Эта команда используется для управления телефонной линией. Если n=0, то
происходит отключение 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 состояние 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 обнаружения 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 идентификационный 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 последовательности сигналов проверки линии связи.
Команда О1 переводит модем в режим передачи данных 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 формы 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 - Модемпотерял 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 модем 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 модема или, если модем такой памяти не
имеет, из постоянной памяти или определяется исходя из переключателей 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 активен, 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, отключается от линии, отключает режим автоответа и
переходит в командный режим работы, n=3 - при потере 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 передача 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 стандартами. 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 энергонезависимой 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. Количество 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 модем. 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 вызов, 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 передачи 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 начинать 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 передачи 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 проводить 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 режим 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 равен 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 соединение.
д) Подключение модема в командный режим
После окончания работы коммуникационная программа должна перевести модем в
командный режим 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 прерываний. Так как передача и прием данных модемом представляют собой
длительный процесс, то применение 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 данные, передаваемые одним модемом, будут приняты другим
модемом в искаженном виде. Например, некоторые передаваемые байты могут изменить
свое значение или даже просто исчезнуть.
Для того, чтобы пользователь имел гарантии, что его данные переданы без ошибок,
используются протоколы коррекции ошибок.
Общая форма передачи данных по протоколам с коррекцией ошибок следующая: данные
передаются 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 программном. 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 коррекцию 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 данных 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 данными на 20%.
MNP4. Протокол, использующий синхронный метод передачи, обеспечивает оптимизацию
фазы данных, которая несколько улучшает неэффективность протоколы MNP2 и MNP3.
Кроме того, при изменении числа ошибок на линии соответственно меняется и размер
блоков передаваемых данных. При увеличении числа ошибок размер блоков
уменьшается, увеличивая вероятность успешного прохождения отдельных блоков.
Эффективность этого метода составляет около 20% по сравнению с простой передачей
данных.
MNP5. Дополнительно к методам MNP4, MNP5 часто использует простой метод сжатия
передаваемой информации. Символы часто встречающиеся в передаваемом блоке
кодируются цепочками битов меньшей длины, чем редко встречающиеся символы.
Дополнительно кодируются длинные цепочки одинаковых 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,
дополнительного увеличения эффективности за счет сжатия данных модемом этого не
происходит.
MNP6. Дополнительно к методам протокола MNP5 автоматически переключается между
дуплексным 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 данных.
MNP9. Использует протокол V.32 и соответствующий метод работы, обеспечивающий
совместимость с низкоскоростными модемами.
MNP10. Предназначен для обеспечения связи на сильно зашумленных линиях, таких,
как линии сотовой связи, междугородними линиями, сельские линии. Это достигается
при помощи следующих методов:
- 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 ошибок.
- 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
использует метод компрессии, при котором определяется частота появления
отдельных символьных строк и происходит 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% выигрышем 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 передачу 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 протокол 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 полудуплексный метод, т.е. данные могут
передаваться в каждый момент времени только в одном направлении.
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 может 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 контрольная сумма заменена на 16-битовый циклический
избыточный код. Этот протокол гарантирует вероятность 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 длины 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 протокол 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 атрибуты. В результате как минимум имя файла и дата остаются
неизменными.
Zmodem.
Zmodem - это быстрый протокол передачи данных, использующий окна. Zmodem
осуществляет передачу данных пакетами по несколько штук в окне. При этом
принимающий данные компьютер не передает 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 произошел сбой на линии и вы не успели передать весь файл, то в следующий
раз при передаче этого же файла 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 оператором удаленного компьютера при помощи клавиатуры.
Kermit.
Широко известны две разновидности протокола Kermit - стандартный и Super Kermit.
Этот протокол был разработан в Колумбийском университете в 1981 году для связи
между различными типами компьютеров, включая большие компьютеры, мини-компьютеры
и персональные компьютеры. В отличие от протоколов Xmodem и Zmodem он использует
для передачи данных пакеты переменной длины и максимальным 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 подтверждения 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
компьютер 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 эффективной 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:
программная 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 протокола 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 обмена 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 эмуляции 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 модемами, 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 пользователям связываться с ней по телефонным линиям и
выполнять обмен файлами и сообщениями.
Большинство операторов станций BBS также являются членами сети FidoNet. Сеть
FidoNet представляет 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 использовать 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, позволяетпользователю 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 появится 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 специальная 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 аналогичная и на вашем экране появится заставка - информация о данной BBS,
которая может включать номера телефонов, 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 терминала.
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 символов, выводимых на экран и устанавливать курсор в заданную позицию.
ANSI - это наиболее универсальный тип терминала. Он поддерживает управление
положением курсора, а также цветом символов и фоном символов. Управление цветом
и положением курсора обеспечивается специальными Escape-последовательностями.
После такой процедуры регистрации вас попросят выбрать себе пароль и вы
автоматически становитесь пользователем данной BBS. При последующих входах на
эту BBS используйте то же имя и фамилию, что и первый раз. Программа на BBS
отыщет ваше имя в списке пользователей и предложит вам ввести пароль,
определенный при первом вхождении в систему.
Главное меню BBS
Когда система наконец признает в вас своего пользователя, на экран будет
выведено основное меню:
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 сеанс, время которое вы уже проработали с этой системой и
оставшееся время. Также выводится информация о размерах принятой и переданной
вами информации, а также сколько еще килобайт вы можете перекачать 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 находится 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 клавиатуры 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 сообщениями 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 заголовок, в котором указано, от кого письмо направлено, кому
предназначено, какая тема письма и дата отправления.
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 расстояния и других причин) попадет на компьютер адресата. Когда
у адресата будет время, он сможет просмотреть 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 областей. Абонент сети может "подписаться" на интересующие его
конференции. После этого он получает возможность отправлять свои сообщения по
тематике данной конференции и автоматически получать все новые сообщения по этой
конференции, отправленные другими пользователями сети.
В настоящее время в нашей стране самыми большими являются сеть Relcom и FidoNet.
Relcom является 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 платам вы можете передать факс на любой
факсимильный аппарат или на любую факс-модемную плату в мире.
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 последующее воспроизведение речевого сигнала с помощью встроенных
аналогово-цифрового и цифроаналогового преобразователей.
7. Заключение
Т.к. компьютерная отрасль – наиболее из развивающихся на сегодняшний день
отраслей, то проследить за новыми устройствами, включая модемы, почти
невозможно. Многие параметры модемов, например, 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.