调制解调器(MODEM)完全是为了利用现有的模拟电话线路实现数字数据传输产生的。这是因为目前电话线路仍是连接千家万户普及率最高的通信网络,但是原先的电话线路都是模拟线路,其信道带宽在 300~3400Hz 之间,而数字数据的带宽可能高达几GHz,若对数字数据不加处理地在模拟线路上传输,其高频信号都会被抑制而严重失真,接收端根本无法识别。只有利用 MODEM 将计算机要发送的数字数据编码为数字信号,以次信号作为调制信号,来调制一定频率的载波(正弦波),变换为一定波特率的模拟信号,才能利用现有的模拟电话线路,进行远程传输,再由远端的 MODEM 进行解调,恢复为数字信号,由远端接收处理,从而经济地实现远程数据传输。
1.MODEM 的分类
MODEM的分类方法很多,主要有以下 3 种:
(1)按数据传输速率分类见 表 6-3 。
表 6-3 MODEM 按数据传输率分类表
名称
低速( b/s )
中速( b/s )
高速( b/s )
数据传输率
< 1200
1200 ~ 9600
>9600
调制技术
频移键控( FSK )
相移键控( PSK )
相移键控及幅移键控复合调制 AM/PM 等
(2)按通信方式分:异步、同步 MODEM
异步 MODEM 的特点是不提供收发双方的同步时钟,传输信号也不提供同步信号, MODEM 从计算机接收数字信号,经过调制、耦合、放大,送到电话线路进行传输,由远程 MODEM 解调,交付终端接收。
同步MODEM 的性能是收发双方在通信前要完成握手连接,要求提供同步和数据流控制功能,在所传输的数字信号中必须提供同步信号,由 MODEM 对发送时钟和接收时钟进控制,保持双方时钟同步。
(3)按制造结构分类:可分为卡式(内置方式),台式(外置方式), PCMCIA (内插式)和 MODEM 池(箱式)四种。
卡式是一种接插板,是一种最常用的接口设备,可直接插入计算机的扩充槽内,其价格较低,使用方便。目前许多计算机在主板上集成了 MODEM 。
台式 MODEM 则是独立 MODEM 产品,需要使用信号线将计算机(通过 RS - 232C 端口)与 MODEM 连接起来,将电话线接到 MODEM 的 To Line 接口上,电话机接在 MODEM 的 To Telephone 接口上。
PCMCIA 式专用于便携微机。
MODEM 池是将多个 MODEM 集成在一个机箱内,提供多路连接,常用在网络中心远程用户接入方式中。
另外以传输介质来分,可分为有线 MODEM 和无线 MODEM 。
2.MODEM 的 AT 命令集
高速MODEM都有专用CPU,且都是智能型MODEM,但各厂家的产品互不兼容。随着美国 Hayes 智能型 MODEM 的流行,其 AT 命令集已成为一种事实上的标准。
AT命令集时 Hayes 公司的一项专利技术,但目前流行的 AT 命令集,还包括 Microcom 公司的用于数据打包传输以及进行 CRC 校验和纠错的 MNP ( Microcom Network Protocol ),故 AT 命令集是智能 MODEM 的软件集。
AT命令集分以下各类:拨号命令,应答命令, MNP 命令,在线命令,控制命令显示及同步、诊断、高速命令。这些命令的使用和注释都可以从 MODEM 手册中得到,在此不做详述。
3.关于 Cable MODEM
Cable MODEM 是一种可以通过有线电视网络进行高速数据接入的装置。它一般有两个接口,一个用来连接室内墙上的有线电视端口,另一个与计算机相联。 Cable MODEM 不仅包含调制解调部分,它还包括电视接收调谐、加密解密和协议适配等部分,它还可能是一个桥接器、路由器、网络控制器或集线器。一个 Cable MODEM 要在两个不同的方向上接收和发送数据,把上、下行数字信号转换成模拟射频信号,类似电视信号,所以能在有线电视网上传送。接收下行信号时, Cable MODEM 把它转换为数字信号,以便计算机处理,图 6 - 5 为一款 Cable MODEM 。
Cable MODEM 的传输速率一般可达 3 ~ 50Mb/s ,距离可以是 100km 甚至更远。 Cable MODEM 终端系统( cmts )能和所有的 Cable MODEM 通信,但是 Cable MODEM 只能和 CMTS 通信。如果两个 Cable MODEM 之间需要通信那么必须由 CMTS 传播信息。
Cable MODEM 从下行的模拟信号中划出 6MHz 频带,将信号转化为符合以太网协议的格式,从而与计算机实现通信。用户需要给计算机配置以太网卡和相应的网卡驱动程序。
同轴电缆中的6MHz 频带被用来提供数据通信。电视和计算机可以同时使用,互不影响。射频信号在用户和前端之间沿同轴电缆上行或下行。上行和下行信号共享 6MHz 频带,但是调制在不同的载波频率上以避免相互干扰。一般传输速率下行为 10Mb/s ,上行为 786kb/s 。
为实现上述功能,需要将目前的单向有线电视网变成双向光纤同轴电缆混合网,以便实现宽带应用。除了前端设备和现存的下行信号放大器外,还需要在干线上插入上行信号放大器。
Cable MODEM 通过有线电视进行高速数据传输,从网上下载信息的速率比现有的电话 MODEM 快 1000 倍。通过电话线下载需要 20min 完成的工作,使用 Cable MODEM 只需要 1.2s 。 Cable MODEM 的传输速率为 500kb/s~10Mb/s 。
Cable MODEM 的传输模式分为对称式和非对称式。
(1)对称式传输
所谓对称式传输是指上 / 下行信号各占一个普通频道 8MHz 带宽,上 / 下行信号可能采用不同的调制方法,但用相同传输速率( 2 ~ 10 Mb/s )的传输模式。
(2)非对称式传输模式
频分复用、时分复用的配合加之以新的调制方法,每 8MHz 带宽下行传输速率可达 30Mb/s ,上行传输速率为 512kb/s 或 2.048Mb/s 。
很明显,不同的用途、不同的范围和规模,就应该注意选择不同的传输模式和不同的产品。写字楼、办公楼、学校和小区主要是用网络传输数据、资料以及 Internet 接入,那么就选择对称模式的 Cable MODEM ,而且该类产品易用、易维护、价格低廉。如果网络节点设计合理的话( 500 个电视终端, 200 个数据用户),利用有线电视网,采用对称式传输模式建立一个企业的 Intranet 通信平台也是可行的。
Cable MODEM 的工作原理与传统 MODEM 相似,它有三个非常重要的特点。
(1)它把有线电视的某些区段作为数字传输介质,我国的有线电视频道为 48.5MHz~958MHz ,因此利用其中一些区段来传输数据是完全可能的。
(2)它属于共享介质系统,与共享以太网传输方式相同,技术非常成熟,完全可以利用计算机网络的其他设备组建更大的网络。
(3)它采用非对称式工作模式,上行传输速率 10Mb/s ,下行传输速率 30Mb/s ,最大的优点式可以充分发回有线电视的现有网络,速度快。
缺点是需要对有线电视网络进行双向改造,共享带宽,每个用户的带宽受限。
目前已发展的、供家庭用户接入互联网使用的 Cable MODEM 大多是双向不对称的。一般来说,下行占用一个 NTSC 6MHz 通道,采用 64QAM 调制提供高达 30Mb/s 的传送速率,二上行通道则在 5 ~ 40MHz 带中选择干扰较低的位置,占用 1 ~ 2MHz 带宽,用 QPSK (或 BPSK )调制提供 500kb/s ~ 2Mb/s 传输速率,第一代电缆调制解调器的标准大致是这样。典型产品如 Motorola 的 Cable surfer MODEM ,下行传输速率为 30Mb/s ,上行传输速率为 786kb/s ,(占用 600kHz 带宽)。 IBM 则推出其双向的 Cable online 系统,它的下行传输速率为 30Mb/s ,上行传输为 2.5Mb/s 。这种 Cable MODEM 输入按照以太网协议连接用户,输出为 ATM 信号,在前端可用 ATM 交换机进行交换,解决了对来自多个光节点的数据进行交换的问题。
网络适配器,又称网络接口卡 NIC ( Network Interface Card ),简称网卡,它是组建局域网的主要器件。
1.网卡的分类
网卡的分类方法与其用途为主线,有三种分类层次。首先是用于何种网络拓扑结构,二是适于何种总线类型,三是提供何种传输介质接口。
(1)以太网网卡( Ethernet Adapter )
以太网以其优异的性能在网络领域内独占熬头,网卡的作用也是功不可没,图 6 - 6 所示是一块以太网网卡。网卡的主要作用是提供主机与网络的连接主机对网卡的管理和对一个外部设备的管理是一样的。网卡是一种接插件设备,插在主机的扩展槽内。因此,网卡的性能与主机的总线标准密切相关,表 6-4 给出了各类计算机总线特性。
表 6-4 各类计算机总线特性简表
特 性
ISA
EISA
MAC
PCI
S — Bus
PCMCIA
名称
工业标准
扩展 ISA
微通道
外设控制
S 总线
便携机
支持体系结构
PC
PC
PC
全部
SUN
PC
总线位数 (b)
16
32
32
32/64
32
16
实际带宽 (Mb / s)
5 . 33
32
40
30 ~ 100
132
5 . 33
理论带宽 (Mb / s)
1l
64
80
>240
>240
ll
支持连发方式
否
是
是
是
是
否
主要厂家支持
是
是
否
是
否
是
PCMCIA 是专用于笔记本电脑的网卡, ISA 总线网用于低档 PC 机,应用广泛但只适于于 10Mb/s 的以太网, MAC 总线未能得到广泛支持, EISA 能提供较高的带宽,由于微机主流产品已不采用 EISA 总线,目前很少采用。 PCI 总线网卡,具有多方面的优良性能,得到各主要厂商的广泛支持,其价格比 ISA 总线网卡略高,可作为高性能网站的首选产品。根据网卡适于主机总线的类型主要分为以下几种网卡。
(1)ISA总线网卡:适用于符合工业总线标准 ISA 的网卡。
(2)EISA总线控制器网卡:适用于符合扩展的工业总线标准 EISA 的网卡。
(3)PCI 总线网卡:适用于符合外围控制器接口总线标准 PCI 的网卡。
(4)MAC (微通道)网卡:微通道技术是 IBM 公司 20 世纪 80 年代后提出的总线技术,其优点是将网卡首次视为计算机的主设备,可以不经过 CPU 而将信息传人系统内存,极大地减轻了 CPU 地压力,但 MAC 因其价格昂贵等因素确未能独领风骚, MAC 网卡是专为 MAC 总线设计的。
(5)PCMCIA PC 卡:这是一种像信用卡大小的插入式组件,其全名称为 EtherLink III 系列并行作业 LAN PC 卡。其具有并行作业的功能,此卡的设计可支持 PCMCIA ( Personal Computer Memory Card International Association ) 2.0/2.1 版本和标准的多功能卡的服务,专用于笔记本视 PC 机。它可支持众多的网络驱动程序,诸如 Novell Netware , Windows98/2000/NT , ODI , OS/2 等。在 Windows 9x/2000 环境下,支持即插即用功能。节省电耗,对于双绞线仅需 48mA 。
此类 PC 卡还有另一种 LAN + MODEM PC 卡,可把以太网卡和高速 Fax/MODEM 两种功能组合在一起,这样不管是在办公室或旅途中,都容易与附近的网络相连而与本部门通信。自然,这种 PC 卡也是用于便携机的。
(2)令牌环网卡
适用于网络拓扑结构是环型的通信协议符合 IEEE802.4 的网卡。
(3)ATM 网卡
ATM 技术综合了电路交换和分组交换的优点,它把任何长度的信息用硬件分割为固定长度的 53 字节的信元( Cell )来传输,非常快捷。它不仅能快速的传送声音、图像和文本信息,而其突出优点是可以按数据本身的需要,自动申请和分配带宽,并获得一定的服务质量保证( QoS ),而与繁忙的网络上传送的其他信息互无冲突。它还可以支持专用网络和公用网,对局域网和广域网采用相同技术。
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