Modem工作原理

Modem工作原理

调制解调器由发送、接收、控制、接口、操纵面板及电源等部分组成。数据终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据，经接口转换为内部逻辑电平送入发送部分，经调制电路调制成线路要求的信号向线路发送。接收部分接收来自线路的信号，经滤波、反调制、电平转换后还原成数字信号送入数字终端设备。
电话线可以使通信的双方在相距几千公里的地方相互通话，是由于在每隔一定距离都设有中继放大设备，保证话音清晰。在这些设备上若再配置Modem，则能通电话的地方就可传输数据。一般电话线路的话音带宽在300～3400Hz 范围，用它传送数字信号，其信号频率也必须在该范围。常用的调制方法有三种:频移键控(FSK)、相移键控(PSK) 、相位幅度调制(PAM)。
Modem通常有三种工作方式:挂机方式、通话方式、联机方式。电话线未接通是挂机方式;双方通过电话进行通话是通话方式;Modem已联通，进行数据传输是联机方式。
　　数模转换的调制方法也有三种:(1)频移键控(FSK)。用特殊的音频范围来区别发送数据和接收数据。如调频ModemBell-103型发送和接收数据的二进制逻辑被指定的专用频率是:发送，信号逻辑0、频率1070Hz，信号逻辑1、频率1270Hz;接收，信号逻辑0、频率20 25Hz，信号逻辑1、频率2225Hz。(2)相移键控(PSK)，高速的Modem常用四相制，八相制，而四相制是用四个不同的相位表示00、01、10、11四个二进制数，如调相ModemBell-212A型。该技术可以使300bps的Modem传送600bps的信息，因此在不提高线路调制速率仅提高信号传输速率时很有意义，但控制复杂，成本较高，八相制更复杂。(3)相位幅度调制(PAM)，为了尽量提高传输速率，不提高调制速率，采用相位调制和幅度调制结合的方法。它可用16个不同的相位和幅度电平，使1200bps的Modem传送19200bps的数据信号。该种Modem一般用于高速同步通信中。
　　调制解调器通电后，通常先进入挂机方式，通过电话拨号拨通线路后进入通话方式，最后通过Modem的"握手" 过程进入联机方式。正常使用时，由使用者通过控制电话机或Modem前面板的按键、内部开关实现三种方式间的转换。
　　调制解调器与计算机连接是数据电路通信设备DCE（Data Circutterminating Equipment）与数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）之间的接口问题。DCE与DTE之间的接口是计算机网络使用上的一个重要问题。任何一个通信站总要包括DCE与DTE，因此确定一个统一的标准接口，特别是对公用数据网有重要的意义。数据终端设备DTE是产生数字信号的数据源或接收数字信号的数据宿，或者是两者的结合，像计算机终端、打印机、传真机等就是DTE。将数据终端设备DTE与模拟信道连接起来的设备就叫数据电路通信设备DCE，像Modem就是DCE。DTE与DCE之间的连接标准有CCITTV.10/X.26，与EIARS-423-A兼容，是一种半平衡电气特性接口
　　普通的Modem通常都是通过RS-232C串行口信号线与计算机连接。RS-232是一种历史悠久的计算机接口标准。(RS本是RecommendStandard的缩写)，它于1969年被国际组织认可。RS-232的定义包括电气特性(如电压值)、机械特性(如接头形状)及功能特性(如脚位信号)等。它允许一个发送设备连接到一个接收设备以传送资料;其原始规范的最大传输速度为20Kbps，但事实上，现在的应用早已远超过这个速度范围。RS-232可说是相当简单的一种通信标准，若不使用硬件流控，则最少只需利用三根信号线，便可做到全双工的传输作业。RS-232的电气特性是属于非平衡传输方式，抗干扰能力较弱，故传输距离较短，约为15米左右而已。
RS-232C串行口信号分为三类：传送信号、联络信号和地线。　　
(1)传送信号：指TXD(发送数据信号线)和RXD(接收数据信号线)。经由TXD传送和RXD接收的信息格式为：一个传送单位(字节)由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。
(2)联络信号：指RTS、CTS、DTR、DSR、DCD和RI六个信号，各自功能为： RTS(请求传送)，是PC向MODEM发出的联络信号。高电平表示PC机请求向MODEM传送数据CTS(清除发送)，是MODEM向PC机发出的联络信号。高电平表示MODEM响应PC发出的RTS信号，且准备向远程MODEM发送数据。
　　DTR(数据终端就绪)，是PC向MODEM发出的联络信号。高电屏表示PC机处于就绪状态，本地MODEM 和远程MODEM之间可以建立通信信道。若为低电屏，则强迫MODEM终止通信DSR(数据装置就绪)，是MODEM向PC机发出的联络信号。它指出本地MODEM的工作状态，高电平表示 MODEM没有处于测试通话状态，可以和远程MODEM建立通道。DCD(传送检测)，是MODEM向PC发出的状态信号。高电平表示本地DCE接收到远程MODEM发来的载波信号。
　　RI(振铃指示)，是MODEM向PC发出的状态信号。高电平表示本地MODEM收到远程MODEM发来的振铃信号。
(3)地线信号(GND)，为相连的PC和MODEM提供同一电势参考点。56K高速Modem是1997年才开始上市的拨号高速调制解调器，它的传输速率之所以能有高于传统电话线路上33.6Kbps的极限速率，是因为它采用了完全不同于33.6K的调制解调技术，其工件原理和使用要求与33.6 K高速Modem相比也有一定的区别。
　　56K高速Modem在通信系统中应用时，用户端的模拟调制解调器与ISP局端数字式调制解调器（局端Mod em）不是对等设备。其中用户端56K高速Modem的工作原理和接入方法与33.6 K高速Modem没有什么不同，仍然与电话线模拟连接，拨号上网，也仍然是用来完成数/模或模/数转换工作，所以用户在安装和使用 56K高速Mo dem时，没有任何新的要求可言。而ISP局端的数字Modem与普通模拟Modem就完全不同了，ISP局端Mod em是一种纯数字式调制解调器。该数字式调制解调器将ISP局端数字设备直接与公用市话网（PSTN）进行数字连接，也就是说ISP局端数字信号进入交换系统时将绕过PCM的模/数转换过程，将数字网上的数字信号经过特殊数字编码后取代调制过程，并采用与PSTN数字网中现行的256离散信号直接进入数字交换。
　　这样在整个网络系统中，除下载数据端的PCM中有数/模转换和用户端56K高速Modem中有数/模转换外，其它各处都是纯数字传输。可见，在服务端的纯数字Modem与PSTN之间就不会产生任何模/数转换噪声了。这样，若从ISP端下载信息，则仅在用户端的56K高速Modem上经过一次模/数转换，所以下载速率极高。
56K高速Modem工作的基本条件是：
①客户端的56K高速模拟调制解器和主机端的远程接入服务器（纯数字调制解调器）必须支持相同的标准（X2或 K56Flex），最好是 V.90标准；
②主机端必须是数字线路连接，即干线端通道应该是T1、或ISDN、或PRI/BRI线路　　
③在整个传输网中只能存在一次模/数转换，即客户端的56K高速模拟调制解器的模/数转换。