SHPORA.net :: PDA

[ Back ]

Hulk arvuteid, mis asuvad üksteisest kaugel, saavad olla omavahel ühenduses

telefoniliinide kaudu juhul, kui nad on modemi abil ühendatud arvutivõrguga. Modem

on arvutit telefoniliiiga ühendav seade, mis saatja poolel muudab arvuti poolt

saadetud digitaalsignaalid tavalises telefoniliinis edastatavateks helisignaalideks ja

vastuvõtja poolel muudab need helisignaalid uuesti digitaalseteks. Esimest tegevust

nimetatakse moduleerimiseks, teist aga demoduleerimiseks. Nende sõnade

esitähtedest ongi modem oma nime saanud. Algupäraselt mõistetigi modemi all

seadet, mis moduleerib digitaalset infot, et seda oleks võimalik üle kanda mõne

analoogkanali kaudu. Selleks kanaliks sobib mitut tüüpi kaabeldus, telefonivõrk või

raadiolained. Loodud on isegi seadmed, mis võimaldavad digitaalsidet läbi tavalise

elektrivõrgu. Kitsamas mõttes räägitakse modemitest, kui seadmetest, mis

võimaldavad infoefastust telefonivõrgu kaudu. Tänapäeval ei ole aga seade, mida

kõnekeeles nimetatakse modemiks, enam lihtsalt modulaator/demodulaator. Nendes

seadmetes on tavaliselt lisaks modulaator/ demodulaatoritele ka mitmesugust

lisaaparatuuri - telefonivõrgu kutsungsignaali detektorid, toon ja pulssvalimise

seadmed, käsukeel arvuti ja modemi vaheliseks suhtlemiseks, mälu

konfiguratsiooniparameetrite säilitamiseks ja muud. Modemi erikujuks on akkustiline

sidesti (acoustic coupler), mille abil digitaalsignaalid muundatakse akustiliste helide

jadaks, mis võetakse vastu telefoniaparaadi mikrofoniga ja vastuvõtuploolel

muundatakse kuularikapsli kaudu uuesti digitaalseteks.

Kui akustilist sidestit kasutatakse tänapäeval ainult erijuhtudel (näiteks siis, kui

telefenijuhe on jäigalt kinnitatud seina külge või välitingimustes), siis modemite

kasutusvaldkond on ainult laienenud seoses arvutivõrkukde (sealhulgas Interneti)

massilise levikuga.

Sõltuval adnmesideviisidest võib modemis jaotada asünkroonseteks ja

sünkroonseteks. Klassikalised modemitüübid töötavad enamasti asünkroonselt,

kusjuures andmebittide arv varieerub sõltuvalt valitud tööviisiisist 5-st kuni 8-ni.

Peale selle lisatakse tavaliselt igale sõnale veel üks bitt paarsuskontrolliks. Kui

kasutatakse paarisarvulisuskontrolli (even parity check), siis see bitt asetatakse ühte,

kui on vaja teha 8-bitises koodisõnas ühtede arv paarisarvuks. Kui aga kasutatakse

paarituarvulisuskontrolli (odd parity check), siis see bitt viiakse ühte juhul, kui ühtede

koguarv ülejäänud koodisõnas pole paaritu arv. Paarsuskontroll on siiski kõige

elementaarsem veaavastamismeetod ja uuemates modemites kasutatakse palju

keerukamaid veaavastus- ja korrigeerimisalgoritme.

Asünkroonsete modemite puhul puudub edastatavates andmeüksustes eriline

37

takteeriv (sünkroniseeriv) signaal, mis määraks iga biti täpset ajalist paiknemist.

Sünkroniseerimiseks kasutatakse stardibitti, mis vastuvõtjas käivitab taktgeneraatori,

mille ajastus on aga sõltumatu saabuvate andmebittide tegelikust kordumissagedusest.

Stardibiti järgsete andmebittide lugemine toimub kokkulepitud edastussageduse taktis

andmebiti impulsside oletatava keskpaiga läheduses. Tegelikkuses võivad saatja ja

vastuvõtja takteerimissagedused märgatavalt erineda ja tulemuseks on vigade teke

lugemisel.

Paljudes uuemates modemites rakendatakse sünkroonedastust, mille puhul takteeriv

signaal saabub koos andmetega, et tagada saatja ja vastuvõtja töö täielikku

sünkroniseerimist. Puuduvad stardi- ja stopp-bitid, kuid selle asemel on igale

andmeblokile lisatud erikoodid sünkroniseerimise tagamiseks. Andmebloki pikkuse

määrab puhvermälu, kus seda hoitakse enne väljasaatmist (seda kasutatakse ka

vastuvõtupoolel). Asünkroonedastusel puhvrit ei vajata, sest iga koodisõna (märk)

saadetakse kohe arvutist edasi. Sünkroonedastusel salvestatakse puhvermällu hulk

koodisõnu, mis seejärel saadetakse välja pideva blokina konstantse kordussageduse

juures. Tavaliselt on andmebloki alguses mitu sünkroniseerivat koodisõna ja bloki

lõpus lõpukood. Sõnum võib sisaldada veel kontrollsummat, sihtaadressi koodi ja

muid täiendavaid bitte sõltuvalt ülekandeprotokolli iseloomust.

Vahel kasutatakse ka isokroonedastust, mis on segu mõlemast eelvaadeldud

edastusviisit. Üksikmärke (koodisõnu) eraldatakse nagu asünkroonedastusel stardi- ja

stopp-bittidega, kuid märkide vahekaugused oon rangelt ajastatud (sünkroniseeritud).

Veaparandusprotokollid

Modemside kasutamisel on alati probleeme tekitanud telefoniliinides tekkivad häired.

Näiteks terminaliprogrammide kasutamine võib mõnikord rohkete häirete tõttu

sootuks võimatuks osutuda. Probleemi aitavad lahendada sisseehitatud

veaparandusprotokollidega modemid, mis tagavad telefoniliinis häirete poolt rikutud

andmete tuvastamise ja uuestisaatmise. Kui modemi andmeedastuse jooksul

avastatakse viga, siis reeglina toimub selle edastustsükli kordamine niimitu korda,

kuni viga enam ei teki (või automaatne üleminek madalamale kiirusele). Veakontroll

toimub selliselt, et koos kasuliku infoga (mingist hulgast baitidest koosneva paketiga)

saadetakse kontrollsumma (selle paketi kõigi baitide summa 8 viimast bitti).

Sihtkohas arvutab teine modem kontrollsumma uuesti. Kui edastatud ja ise arvutatud

kontrollsumma on võrdsed, on info "eeldatavasti" veatult kohale jõudnud. Levinud on

kaks protokolli:

* MNP - (Microcom Networking Protocol) klassid 1 kuni 4, mis on välja töötatud

firma Microcom Systems poolt ja mida kasutatakse paljudes modemites.

* V.42 - ITU-T standard, mis kirjeldab LAP-M veaparandusprotokolli. Et tagada

ühilduvust MNP protokolle kasutavate modemitega, siis kirjeldab standard ka

alternatiivse veaparandusprotokolli, mis on sarnane MNP klassides 2 kuni 4

kirjeldatuga. Seega on V.42 modem võimeline töötama nii V.42 kui ka MNP

modemitega. Enamus uuemaid modemeid vastab sellele standardile.

Esimestel 300 ja 1200 boodistel modemitel veaparandust ei olnud. Enamikel 2400

boodistel oli see juba olemas, kõigi kiiremate (>9600) modemite puhul on

veaparandus lausa kohustuslik, sest nii suure kiirusega andmeid edastades, juhtub

vigu väga sageli.

Modulatsioon

38

Selleks et digitaalsignaale üle kanda analoogtelefonivõrgu suhteliselt kitsas

sagedusribas (300-3400 Hz), tuleb nad muundada (moduleerida) kujule, mis vastab

selle ülekanderiba parameeritele.

Definitsioon: modulatsioon on protsess ühe signaali (kahendsignaali) mõjutamiseks

teise (moduleeriva) signaaliga.

Digitaalandmete edastamiseks analoogtelefonikanalis tuleb seega 300-3400 Hz

sagedusribas olevat kandesagedust mõjutada digitaalandmetega (nulli ja ühe

väärtustega). Lihtsamalt öeldes- modemi ülesandeks on esitada bitijada sellisel kujul,

et saaks selle piiratud sagedusribaga helikanalist läbi suruda. Inimkõrv suudab

telefonikõnest raginad ja kahinad välja filtreerida, kuid bitid peavad olema kodeeritud

nii, et need ilma moonutamata sihtmärgini jõuaksid. Selleks tarvitatakse

mitmesuguseid kavalaid modulatsioonimeetodeid. Amplituudmodulatsioon (AM)

Amplituudmodulatsiooni korral muudetakse kandesageduse amplituudi vastavuses

moduleeriva signaaliga. Nagu näha jooniselt, varieerub sel juhul kandesageduse

amplituud nullist kuni maksimumväärtuseni.

Sagedusmodulatsioon (FM- Frequence Modulation)

Sagedusmodulatsiooni korral mõjutab moduleeriv signaal kandelaine sagedust.

Nagu näha jooniselt, kandesageduse nihe madalamale sagedusele vastab nullile ja

nihe kõrgemale sagedusele- ühele. Seda modulatsiooni nimetakse ka nihkesagedusega

moduleerimiseks (FSK- Frequence Shift Keying) asjaolu tõttu, et moduleeriv signaal

on digitaalne (diskreetsete väärtustega). FSK-modulatsiooni kasutati kõigis

varasemates modemites.

Faasimodulatsioon (PM-Phase Modulation)

Faasimodulatsiooni korral mõjutab moduleeriv signaal kandesageduse faasi. Faas on

teatavasti kahe võnkumise suhteline asupaik üksteise suhtes teatud kindlal ajahetkel.

Eelmisel joonisel on näha, kuidas faasi nihutatakse iga loogilise ühe korral, kuid

jäetakse muutmata loogiliste nullide korral. Kuna tegemist on digitaalse moduleeriva

signaaliga, siis on levinud nimetus hikefaasiga modulatsioon (PSK- Phase Shifted

Keying). Ülekandeliinile saadetud signaali faasi ei mõõdeta tavaliselt

absoluutväärtustes, vaid määratakse kindlaks selle suhteline asukoht eelmise biti faasi

suhtes.

Modemi teiseks põhifunktsiooniks on demoduleerimine, see tähendab

digitaalsignaali algkuju taastamine selle moduleeritud kujult. Selleks kasutatakse

vastavaid detekteerimis- ja filtreerimislülitusi, mis on tundlikud kandesignaali

amplituudi, sageduse või faasi muutustele.

Kaasaegsetes modemites kasutatakse peamiselt faasinihkega modulatsiooni või

seda kombineeritult koos amplituudmodulatsiooniga. Sellise sagamodulatsiooni korral

igale eri faasiga signaaliühikule vastab mitu eri suurusega amplituudi. Kui faasinihet

muuta näiteks 45 kraadi kaupa, siis saadakse 8 faasi suurust, mis koos kahe

amplituudiväärtusega annab 16 eri väärtust (nn. kvadratuurmodulatsioon). Kõige

uuemates modemites kasutatakse kvadratuudmodulatsiooni teisendeid, kus on tagatud

veaavastamine ja parandamine.

Pakkimine

Pakkimine vähendab telefoniliinide kaudu edastatavate andmete mahtu ja seetöttu

suurendab andmeedastuskiirust. Levinud on kaks protokolli:

MNP klass 5 - kasutatav koos MNP klass 4 veaparandusprotokolliga. Edastatavate

andmete maht võib väheneda kuni kaks korda.

V.42bis - kasutatav koos V.42 veaparandusprotokolliga. Edastatavate andmete maht

39

võib väheneda kuni neli korda. See protokoll on eelmisega võrreldes ka

intelligentsem, kuna ta suudab käigult määrata, kas pakkimisest saadav kasu on

piisav, et selle peale aega raisata. Kui näiteks nihutada modemiga *.ar faili, siis pole

täiendaval pakkimisel kindlasti mõtet. MNP5 protokoll on tunduvalt lollim, ta üritab

pakkida ka faile, mis on juba pakitud. See loomulikult ei õnnestu ning

lõppkokkuvõttes raiskab MNP5 modem hulk aega lootusetu tegevuse peale. Siit

soovitus: kui tirite pakitud faile, keelake modemil MNP5 kompressioon ära.

Pakkimise efektiivsus sõltub edastatavate andmete tüübist, olles suurim tekstifailide ja

andmebaaside puhul. Eelnevalt arvutis pakitud failide puhul modemisisene pakkimine

enam efekti ei oma ja MNP 5 puhul võib isegi suurendab edastatavate andmete mahtu.

MNP ehk pikemalt Microcom Networking Protocol on firma Microcom Systems

poolt välja töötatud kommunikatsiooniprotokoll, mis toetab nii interaktiivset, kui ka

failivahetussidet. MNP on välja töötatud vastavalt ISO (International Organization for

Standardization) standardile Open System Interconnection (OSI) Network Reference

Model.