Классификация модемов. Сравнительный анализ различных классов. Оценка характеристик

Еще есть неприятность, связанная  с "зависанием модема" (очень похоже на зависание компьютера), которая  требует переинициализации модема.

Для внутреннего модема придется использовать "холодный старт" компьютера, в то время как внешний достаточно включить и выключить.

Интересно, что многие пользователи, раньше горячие сторонником  настольного исполнения, позже, насмотревшись, как захламляют стол модем, динамики мультимедиа и другие аксессуары, начинают ценить незаметность внутреннего модема.

На сегодняшний день модемы в  подавляющем большинстве своем  являются контроллерными модемами. Это  означает, что плата такого модема несет на себе три основных устройства, они чаще всего выполнены как три микросхемы на плате модема:

1. DSP (Digital Signal Processor) занят кодированием поступившего набора данных в соответствии с высокоскоростными протоколами передачи типа V.34, K56Flex, x2 или V.90 и отвечает за модуляцию выходного сигнала, опираясь на программу, заложенную в ПЗУ модема - "прошивку" ;
2. "Контроллер" отвечает за коррекцию ошибок передачи, сжатие данных и интерфейс модема с програмным обеспечением;
3. CODEC-чип (Coder-DeCoder) выполняет непосредственный перевод уже полностью подготовленного к передаче набора данных в сигнал для передачи по коммутируемой линии[4].

При приеме данных поступивший сигнал проходит эту цепочку в обратном порядке. Такой модем используется и управляется системой через  интерфейс СОМ-порта. По сути, такой модем виден из системы как СОМ-порт со свойствами передачи данных по телефонному каналу.

Модемы без контроллеров, как это ясно из их названия, несут  на себе только DSP и CODEC-чип, возлагая работу, предназначенную для "контроллера", на CPU (Central Processing Unit) - центральный процессор системы. При этом чаще всего такие модемы не содержат микросхемы ПЗУ с "прошивкой" работы DSP. Во время работы такого модема его DSP обращается к оперативной памяти системы, в которой хранится необходимая ему программа, которую загружает в память модемный драйвер. Очевидно, при этом, что такие модемы наиболее целесообразно применять только в системах с мощным CPU, в противном случае работа такого модема приведет к заметному замедлению выполнения параллельных процессов в системе.

Модемы без контроллеров производятся на сегодняшний день как PCI-карты, в то время как обычные  контроллерные internal-модемы производятся как ISA-платы[7].

PCI-модем:

При работе модема без  контроллера операционная система  распознает его как PCI-расширение и управление и прокачка данных через него проходит в соответствии с этим. Фактически, модем без контроллера есть PCI-устройство, не имеющее ничего общего с СОМ-портами. Драйверы, устанавливаемые операционной системой для поддержки такого модема, кроме необходимой информации для работы DSP содержат эмуляцию СОМ-порта. Таким образом, при установке модема без контроллера непосредственно его PCI-устройство занимает некоторое прерывание и адрес, а установленный драйвер организует виртуальный СОМ-порт, через который с таким модемом могут взаимодействовать любые программы, в том числе и программы из DOS-приложений (правда, не всегда гладко). Естественным образом такой виртуальный порт переводит на себя все обращения к реально существующему порту, а сам СОМ-порт системы объявляется занятым.

SOFT-модем/ Win-модем:

Принцип перенесения  выполнения части чисто модемных функций на CPU получил продолжение  при появлении так называемых "SOFT-модемов" (иначе Win-модемов). Они  также являются модемами без контроллера, то есть функции контроллера выполняет CPU, но кроме этого они не несут на себе полноценного DSP. Вместо него на модеме установлен ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). Такой модем переносит на CPU часть работы связанную с кодированием входящего потока данных в соответствии с заданным протоколом передачи и получает обратно поток данных уже готовых к переводу в сигнал для передачи по телефонной линии. Фактически SOFT-модем занимается только переводом уже подготовленных данных в сигнал для телефонной линии и его передачей. В случае использования такого модема на всю использующую их систему накладываются еще более жесткие требования, чем в случае с обычными или модемами без контроллера. Ужесточаются требования и к вычислительной мощности процессора и, кроме того, так как SOFT-модем, по сути, программная эмуляция модема и его функции и характеристики полностью зависят от драйвера такого устройства, то сами драйверы SOFT-модемов накладывают дополнительные ограничения на процессор. В силу того, что большая часть работы, которая исконно возлагалась на модемный DSP и контроллер, в SOFT-модеме перенесена на CPU, то создатели драйверов постарались по возможности максимально уменьшить нагрузку на основные вычислительные каналы процессора, сориентировав драйвера на использование, по возможности, расширенного набора MMX-команд у процессоров Intel. Таким образом, относительно разгрузив сам CPU, создатели драйверов рекомендуют наличия в системе CPU с набором команд ММХ[6].

В непосредственной работе с контроллерными, модемами без контроллера и SOFT-модемами особенной разницы не наблюдается. Все три типа поддерживают все стандартные протоколы связи и передачи данных, в принципе конечный пользователь может даже не знать, какого именно типа модем установлен в его системе. К преимуществам модемов без контроллера можно отнести простоту обновления их "виртуальной прошивки", для этого достаточно просто обновить соответствующий драйвер, но при этом модемы без контроллера требуют от системы часть ее процессорного времени и занимают больше системных ресурсов. Также, в случае SOFT-модемов, может требоваться наличие определенного типа CPU, в отличие от их контроллерных аналогов. Контроллерные модемы выгодно отличаются тем, что, являясь устройствами со встроенной поддержкой интерфейса с системой, практически независимы от специализированного программного обеспечения, и могут применять в тех случаях, когда отсутствую необходимые драйверы для модемов без контроллера.

Существенными недостатками подобных устройств является то, что:

1. производитель не гарантирует, что функции программного обеспечения модема удовлетворят любые требования или работа программы будет свободной от ошибок или бессбойной. С аппаратным модемом таких проблем не может быть изначально;
2. программные модемы привязаны к определенной ОС.

Казалось бы, что в  этом такого? Ведь, по некоторым подсчетам, операционные системы Windows установлены у 90% пользователей. Не вдаваясь в обсуждение конкретных цифр, хочется отметить следующее: такое положение вещей не всегда было, и тем более стоило бы предположить, что так не всегда будет. Рост продаж только одной из альтернативных систем, Linux (в дистрибутиве Red Hat), уже сейчас обгоняет рост продаж ОС от Microsoft. Кроме того, Linux не обязательно покупать, многие устанавливают его просто так, статистика их не учитывает. Владелец же программного модема должен иметь ввиду, что в случае перехода на новую ОС ему, скорее всего, придется от него отказаться. Для того, чтобы драйверы под альтернативные ОС могли выходить, необходимо открыть исходный код программного модема, а производители в этом не заинтересованы. Таким образом, появление драйверов под любую не Microsoft ОС будет явлением случайным, только подтверждающим общее правило[1].

Следующая информация отностися  как к Soft- так и к PCI-модемам. Неоднократно встречавшиеся аргументы о превосходстве процессора PC над аппаратными средствами модема по вычислительной мощности выглядят несколько забавно, если принять во внимание узкую специализацию процессора модема (как правило, отличного от PC-процессора по архитектуре), и задачи компьютера в целом. Ведь процессору PC приходится еще тянуть на себе операционную систему, а с модемом работать через драйвер - еще одно узкое место, ведущее к потере производительности.

И это то, что относится к самым простым реализациям программных модемов. Если же разработчикам захочется реализовать нечто более функциональное на существующей платформе, то потребуется компьютер со значительно более мощным процессором. Это относится, например, к безупречной реализации V.42 (протоколу коррекции ошибок при передаче данных), 64-позиционному треллис-кодированию сигнала (обеспечивающему большую помехоустойчивость по сравнению с традиционно используемым 16-позиционным), и еще к некоторым возможностям, отсутствующим у "софтмодемов"[7].

 

2.3.2 Исполнение настольное (внешнее)

 

 

 

Рисунок 4 – Настольное исполнение

Настольный модем имеет  отдельный корпус (см. рисунок 4) и  собственный блок питания. Поэтому  он как минимум процентов на 10% дороже аналогичного внутреннего. Модем подсоединяется к компьютеру (или другому терминальному устройству) соединительным кабелем, который подключается к коммутационному порту устройства. Обычно это последовательный порт.

Преимущества настольного  модема перед внутренним следующие.

1. Модем может работать с любым компьютером (не зависит, например, от шины) или другим устройством, например, с оборудованием сети с коммутацией пакетов. Максимум, что может потребоваться, так это другой соединительный кабель;
2. На корпусе есть световые индикаторы, удобно отражающие состояние модема;
3. Некоторые модели имеют еще жидкокристаллический (LCD) монитор, способный выводить больше информации и кнопки для удобства выдачи типовых команд вместо использования командной строки терминальной программы;
4. Модем легко вывести из "зависа", просто выключив и включив его.

За эти преимущества нужно расплачиваться:

     a) Нужна дополнительная розетка для блока питания и необходимостью    включать, а главное — выключать (!) модем. Это, правда, можно избежать, если использовать единый сетевой фильтр с выключателем;

     b) Модем занимаемое место. Если корпус компьютера является мини тауэром, то модем удобно разместить на нем;

     c) Требуется выбрать тот кабель, который соответствует разъему компьютера (некоторые модемы, правда, снабжаются универсальным кабелем). Иначе придется добавлять переходник[6].

Высокоскоростные профессиональные модемы имеют только настольное исполнение (исключение составляют стоечные модемы). В настоящее время настольные модемы выполняются в форме портсигара.

 

2.3.3 Исполнение модемы  в виде карточки

 

 

 

Рисунок 5 – РСМСIА  модем

Такой модем выполнен в виде периферийного устройства размером с пластиковую кредитную  карточку (см. рисунок 5) и предназначен для подключения к портативному компьютеру через специальный разъем, через который он также получает питание.

Портативные компьютеры обычно снабжаются встроенными модемами, однако, простенькими и низкоскоростными. Модемы в виде карты позволяют решить проблему эффективности и обновления при сохранении компактности. В таком виде выпускаются также и другие периферийные устройства. Как и все миниатюрное, они стоят существенно дороже настольных модемов с аналогичными возможностями.

Интерфейс стандартизован и назывался до недавних пор РСМСIА. Новое, не совсем еще прижившееся название — РС Саrd. Все современные "карточные" устройства позволяют подключать и отключать их в "горячем" режиме[3].

 

2.3.4 Портативный модем

 

 

Рисунок 6 – Портативный

модем

Модемы в виде карты  – сравнительно недавнее изобретение. До них применялись специальные  портативные модемы, которые и  сейчас не потеряли своего значения в силу универсальности и удобства, т.к. подсоединять к компьютеру их можно через обычный порт.

Портативный модем (см. рисунок 6) похож на настольный, только уменьшенного размера — он умещается на ладони. Имеет более прочный корпус и  универсальное питание. Как следствие  — обычно число световых индикаторов  меньше, чем на настольных. На дорогих  моделях это компенсируется наличием жидкокристаллического дисплея.

Модем может питаться:

1. от электрической сети через адаптер, как настольный модем;
2. от автомобильной сети (12 вольт). Обычно портативными делают сотовые модемы;
3. от внутренних батареек. Это удобно для портативных компьютеров, т.к. их встроенные аккумуляторы имеют малую емкость, а модем в виде карты может забирать до 30% общего потребления энергии.
4. использовать для питания напряжение управляющих сигналов и передаваемых данных.

В таком исполнении выпускают модемы для мобильной радиотелефонии а также модемы для скоростной передачи по прямому кабелю[4].

 

2.3.5 Стоечный модем.  Модемная стойка

 

 

Рисунок 7 – Стоечные модемы в модемной стойке

Стоечные модемы вызваны  к жизни информационными серверами, обслуживающими сразу много телефонных каналов. Если бы здесь применялись обычные настольные модемы, то заваленный ими стол и переплетение кабелей вызывали бы большие трудности по обслуживанию.

Стоечные модемы похожи на внутренние, но всегда являются профессиональными и вставляются (монтируются) не в компьютер, а в специальную модемную стойку (см. рисунок 7), называемую менеджер модемов. Этот менеджер использует для подключения модемов к компьютеру многопортовую стойку и имеет функции управления модемами. Модемная стойка рассчитана на много модемов, например 32, и призвана существенно облегчить работу персонала, обслуживающего многоканальный коммуникационный сервер.