Операционные системы Windows 9х и Windows NT/2000 фактически сгладили различия между модемом и сетевым адаптером. При подключении к Internet не имеет значения, какой способ подключения используется — с помощью модема или сетевого адаптера. В обоих случаях применяется одно и то же клиентское программное обеспечение и одни и те же протоколы. Например, протокол TCP/IP с успехом используется как в локальных сетях, так и в Internet. При доступе к Internet с помощью модема и телефонной линии вы подключаетесь к сети провайдера, используя вместо сетевого адаптера модем. Модем в компьютере, который не подключается к сети, является лишь одним из элементов оборудования, а в компьютере, который с его помощью подключается к сети (локальной или глобальной), становится важным компонентом.
Термин модем (сокращение от модулятор-демодулятор) описывает устройство, преобразующее цифровые данные в аналоговые сигналы, которые затем передаются по телефонной сети, и выполняющее обратное преобразование аналоговых сигналов в цифровые данные. Модем — асинхронное устройство. Это означает, что передаваемые данные представляют собой поток небольших пакетов. Принимающая система может извлекать необходимые данные из этих пакетов.
Асинхронные модемы передают каждый байт данных в отдельном пакете. Каждому передаваемому байту должен предшествовать стандартный стартовый бит, а завершать его передачу должен стоповый бит. Стартовый бит сообщает принимающему устройству, что следующие 8 бит представляют собой байт данных. После символа передаются один или два стоповых бита, сигнализирующих об окончании передачи символа. Асинхронное соединение часто называют соединением старт-стоп, в отличие от синхронного соединения, где данные передаются непрерывным потоком.
Синхронные модемы используются в основном для создания выделенных линий, а также подключения терминалов к UNIX-серверам и мэйнфреймам. Для передачи данных с помощью модемов используется модуляция. Чтобы передающее и принимающее устройства «понимали» друг друга, они должны использовать один и тот же метод модуляции. Как правило, при различных скоростях передачи данных используются разные методы модуляции, но иногда передача данных с одной и той же скоростью тоже может осуществляться с помощью различных методов модуляции.
Наиболее распространены следующие методы модуляции:
- частотная;
- фазовая;
- амплитудно-фазовая (квадратурная).
Для того чтобы понять, как достигается такая высокая скорость передачи данных, нужно разобраться в некоторых принципах работы модемов. Обычно модем преобразует переданную компьютером информацию из цифровой формы в аналоговую; в таком виде информация может «путешествовать» по телефонной линии, а достигнув места назначения, она вновь преобразуется в цифровую форму. Преобразование из цифровой формы в аналоговую и обратно существенно снижает скорость передачи. Поэтому, хотя физическая пропускная способность телефонной линии составляет 56 Кбит/с, на практике из-за преобразований данных максимальной является скорость 33,6 Кбит/с. Согласно закону Шеннона, это максимально возможная скорость для аналоговых линий передачи.
Закон Шеннона предполагает, что телефонная сеть полностью аналоговая. Но на самом деле, это не совсем верно, поскольку в настоящее время появляются цифровые соединения между АТС. Телефонные станции преобразуют цифровой сигнал в аналоговый только непосредственно перед передачей абоненту. Учитывая тот факт, что телефонная система преимущественно цифровая, в некоторых случаях можно опустить первый шаг передачи данных, т.е. не преобразовывать информацию в аналоговую форму перед ее передачей по цифровой телефонной сети. Тем самым ограничение в 33,6 Кбит/с, налагаемое законом Шеннона, успешно снимается. В результате данные могут передаваться в одном направлении на полной скорости, допускаемой пропускной способностью телефонной сети, т.е. 56 Кбит/с. В обратном направлении — от вашего компьютера к серверу — они по-прежнему передаются со скоростью 33,6 Кбит/с Покупая модем на 56 Кбит/с, имейте в виду, что он будет работать на своей максимальной скорости только при выполнении определенных условий. Во-первых, в сети должно выполняться только одно преобразование данных из цифровой формы в аналоговую. Это значит, что соединение между вашей АТС и АТС, обслуживающей сервер, должно быть исключительно цифровым. Во-вторых, оба модема должны поддерживать одну и ту же технологию 56 Кбит/с. Модемы бывают внешними и внутренними. Внешний модем подключается к последовательному порту компьютера и использует внешний источник питания. Внутренний модем представляет собой плату расширения, которая вставляется в соответствующий разъем системной платы. Большинством производителей модемов выпускаются как внешние, так и внутренние версии одинаковых моделей. Внешние модемы немного дороже, так как они включают в себя корпус и блок питания. Обе версии работают одинаково, тем не менее решение о выборе модема обычно зависит от наличия свободного разъема или последовательного порта, от свободного места на вашем рабочем столе, от возможностей блока питания компьютера и даже от того, хочется ли вам снимать крышку корпуса компьютера.
Предпочтение внешним модемам часто отдается потому, что они обеспечивают визуальную обратную связь с помощью индикаторов, по которым достаточно просто определить состояние модема в текущий момент. Однако некоторыми коммуникационными программами работа индикаторов имитируется на экране монитора, что также предоставляет аналогичную информацию.
Для того чтобы преодолеть ограничения скорости асинхронных модемов, необходима полностью цифровая связь. Появление Integrated Services Digital Network (ISDN) является следующим шагом в развитии телекоммуникаций. ISDN стала прорывом от старых аналоговых технологий передачи данных к новым цифровым. Она позволяет достичь скорости соединения с Internet до 128 Кбит/с. Для получения высокой скорости передачи данных на концах соединения должны быть установлены цифровые устройства, поэтому ISDN обычно используют для связи с провайдером Internet. Поскольку по ISDN передаются одновременно два сигнала, это позволяет осуществлять «комплексные услуги», например одновременную передачу речи и данных, речи и факса, факса и данных и т.д. Линии связи ISDN являются цифровыми от их начала до вашего компьютера, а следовательно, не требуют никаких цифроаналоговых преобразований сигнала. Поэтому так называемый ISDN-модем, который используется для подключения компьютера к линии ISDN, правильнее называть терминальным адаптером.
Возможности ISDN не ограничиваются только установлением быстрого соединения с компьютером. В действительности, если ISDN-оборудование поддерживает аналоговую связь, то можно связаться с обычным телефоном, факсом и другими устройствами, использующими телефонную сеть.
Подключение к Internet с помощью линии кабельного телевидения (CATV), которая позволяет совмещать телевизионное вещание и передачу данных, весьма привлекательно в аспекте скорости передачи данных, а также уменьшения начальных расходов/ежемесячной абонементной платы по сравнению с линиями ISDN. В отличие от ISDN, доступ по кабельной линии, как правило, неограничен — пользователь лишь вносит плату за установку и ежемесячную абонплату за аренду кабельного модема. Как и рассмотренные выше линии ISDN, устройство, использующееся для подключения компьютера к сети кабельного телевидения, ошибочно называют модемом. Так называемый «кабельный модем» и в самом деле служит для модуляции и демодуляции сигнала, но, кроме этого, он еще выполняет функ ции тюнера, сетевого моста, дешифратора, агента SNMP и концентратора.
В отличие от стандартных модемных технологий, при подключении компьютера к сети кабельного телевидения последовательный порт не используется. Вместо этого при использовании наиболее типичного на сегодняшний день соединения требуется установить в разъем системной платы сетевой адаптер Ethernet. Он подключается к кабельному модему с помощью витой пары, которая используется в локальных сетях. Компьютер и кабельный модем фактически формируют двухузловую локальную сеть, в которой модем выполняет функцию концентратора. В настоящее время существуют внутренние кабельные модемы с интерфейсом PCI, а также внешние кабельные модемы с интерфейсом USB.
Новейшим средством быстрого доступа к Internet является xDSL (Digital Subscriber Line; x- версия DSL). Услуги DSL предоставляются телефонными компаниями, которые используют обычные аналоговые телефонные линии связи, подходящие для большинства видов DSL, за исключением самых быстрых и дорогих. При использовании кабельного модема ширина полосы пропускания уменьшается в зависимости от количества одновременно подключившихся пользователей, а это приводит к снижению скорости передачи данных. Преимущество DSL заключается в том, что их пользователям об этом можно не беспокоиться, поскольку ширина полосы пропускания DSL остается неизменной.
В настоящее время известно три основных вида DSL.
- ADSL (Asymmetrical DSL). Используется чаще всего. Скорость входящих потоков данных при использовании ADSL значительно больше скорости исходящих. Однако для большинства пользователей это не проблема, поскольку к Internet обычно подключаются для того, чтобы загружать Web-страницы и файлы. При этом максимальная скорость входящих данных составляет 1,6 Мбит/с, а исходящих — 640 Кбит/с. Фирмы, производящие подключение к ADSL, предлагают разные наборы услуг с меньшей скоростью передачи данных за более низкую цену. Для передачи речи выделяется небольшая часть полосы пропускания; это позволяет использовать ту же линию, что и для передачи данных. По сравнению с некоторыми другими видами DSL стоимость подключения линии ADSL выше.
- CDSL (Consumer DSL). Более «медленный» вид DSL, позволяющий загружать данные со скоростью 1 Мбит/с; разработан фирмой Rockwell — производителем наборов микросхем для модемов.
- G.Lite (также используются названия Universal DSL, DSL Lite и splitterless DSL). Вид DSL, для которого скорость входящего потока данных находится в пределах 1.544 — 6.0 Мбит/с, а скорость исходящего потока — в пределах 128 — 384 Кбит/с.
В большинстве случаев высокоскоростные средства доступа к Internet подключаются к компьютеру с помощью сетевого адаптера. Но, если подключить кабель прямо к концентратору Ethernet, быстрый доступ к ресурсам Internet станет возможным из каждого компьютера локальной сети. Однако при этом возникает проблема безопасности сети. Для решения проблемы безопасности можно установить прокси-сервер или брандмауэр. Для лучшей защиты можно использовать маршрутизатор с возможностями брандмауэра. Эти программы предлагаются многими производителями программного обеспечения, например WinProxy, SyGate и WinGate. Для создания совместно используемого подключения к Internet один из компьютеров сети необходимо «преобразовать» в шлюзовой, т.е. установить в него сетевую карту (она может быть уже установлена) для доступа к локальной сети и устройство, обеспечивающее подключение к Internet (это может быть модем или же адаптер xDSL). Процесс установки такого подключения состоит из двух частей:
- настройка шлюзового компьютера;
- настройка компьютеров клиентов.
Сначала следует проверить установку необходимых компонентов операционной системы. Для этого щелкните на кнопке Пуск (Start) и выберите команду Настройка ->Панель управления (Settings ->Control Panel). Дважды щелкните на пиктограмме Установка и удаление программ (Add/Remove Programs) и активизируйте вкладку Установка Windows (Windows Setup). В списке выберите группу компонентов Средства Интернета (Internet Tools) и проверьте установку компонента Общий доступ к подключению Интернета (Internet Connection Sharing). После этого настройте параметры совместного использования. Обратите внимание, что адрес IP шлюзового компьютера должен быть 192.168.0.1. После настройки шлюзового компьютера можно приступать к настройке компьютеров клиентов. На каждом из них необходимо установить и настроить протокол TCP/IP (помните, что адрес IP шлюзового компьютера 192.168.0.1).
- Проверьте правильность подключения. Гнездо line служит для подключения модема к телефонной линии, а гнездо phone — для последовательного подключения к модему телефонного аппарата, что позволяет использовать для телефона и модема одну линию. Если вы случайно неправильно подключили кабели, сигнала готовности линии не последует.
- Если кабели подключены правильно, проверьте, нет ли в каком-нибудь месте разрыва. Телефонные кабели стандарта RJ-11 обладают невысокой прочностью, поэтому, если кабель имеет неудовлетворительный вид, его необходимо заменить.
- Используя внешний модем, проверьте, подключен ли кабель модема к исправному последовательному порту компьютера, а также включен ли модем. Для определения того, включен ли модем и реагирует ли он на команды набора номера, служат индикаторы на передней панели модема.
- Убедитесь в том, что модем правильно сконфигурирован операционной системой. Если на вашем компьютере установлена Windows 9x, для того чтобы получить информацию о конфигурации модема, щелкните на кнопке Пуск и выберите команду Настройка -> Панель управления, а затем щелкните на пиктограмме Модемы. Выберите в списке ваш модем и активизируйте вкладку Диагностика. В появившемся списке выберите COM-порт, который используется вашим модемом, и щелкните на кнопке Дополнительно. После выполнения этих действий в модем будут направлены команды тестирования и, если он установлен правильно, появится информация о использующемся порте и модеме.
- Если при выполнении приведенных выше действий появляется сообщение об ошибке, это значит, что модем сконфигурирован неправильно. Возможно, конфликт возник из-за совместного использования модема и другого устройства прерывания IRQ или адреса ввода-вывода. Независимо от того, установлен модем или нет, во вкладке Устройства диалогового окна Свойства: Система для каждого исправного COM-порта можно узнать информацию о его прерывании IRQ, адресе ввода-вывода и типе микросхемы UART. Для работы современных модемов требуется микросхема UART 16550 или выше.
Причиной этого, скорее всего, является совместное использование прерывания. По умолчанию порты COM 1 и COM 3 совместно используют прерывание IRQ 4, а порты COM 2 и COM 4 — IRQ 3. Проблема заключается в том, что совместное использование прерываний устройствами ISA (каковым является COM-порт) может быть только поочередным. Наиболее вероятно, что ваша мышь подключена к порту COM 1, а внутренний модем использует COM 3 и оба порта используют установленное по умолчанию прерывание IRQ 4. До тех пор пока IRQ 4 используется только мышью, проблем не возникает, но когда вы пытаетесь вос пользоваться модемом, компьютер не может управлять двумя устройствами, использующими одно и то же прерывание, и зависает. Единственным выходом из этой ситуации является использование мышью и модемом разных прерываний. Для этого существует две возможности: подключить мышь к другому порту или отключить порт COM 2 и использовать его для внутреннего модема. Порт COM 2 находится на системной плате большинства компьютеров класса Pentium. Чтобы отключить его, запустите программу настройки параметров BIOS и в соответствующем меню настройки встроенных портов отключите необходимый. Затем сохраните изменения и выйдите из программы настройки. После того как система перезагрузится, убедитесь, что порт COM 2 отключен, и установите для модема использование порта COM 2 и прерывания IRQ 3.