计算机硬件基础第27章调制解调器.ppt

第27章 调制解调器,调制解调器 调制解调器（MODEM）既调制器和解调器的总称，功能是对信号进行调制和解调，将发送端计算机的数字信号转换成模拟信号称为“调制”，将模拟信号转换为数字信号，送入接受端计算机，称为“解调”。 一、调制方法 调制解调器的方式有调幅、调频、调相三种方法。,第27章 调制解调器,二、分类 按传输速率分；可分为：低速MODEM传输速率在9600/S以下，中速MODEM，高速MODEM传输速率超过19.2KB/S 按操作状态分：可分为同步MODEM和异步MODEM。 按产品外型分：可分为外置式和内置式。 不管哪种类型，调制解调器都是串行设备，每次只发送一位。,第27章 调制解调器,第27章 调制解调器,在Modem的硬件结构中，最重要的是DSP和控制器，前者完成编码/解码工作，后者则负责数据纠错、压缩以及对传输协议的处理等。 由于CPU性能的增加，Modem上某些芯片的工作完全可以交由CPU来做，只留下必要的调制解调芯片己足够应付，这类Modem就称为软件Modem或WinModem（winmodem是3COM/US Robotics的注册商标）。,第27章 调制解调器,软件Modem分为两种，第一种是没有数据载入/输出芯片和控制芯片，只有一些基本电路来作PC和电话网间的连接，它需要大量的驱动程序来模拟数据载入/输出和控制功能，占用CPU约15-20%的资源，例：采用Conexant HSF（Host Signal，主体信号处理）、ESS、Cirrus Logic或Motorola芯片的产品。 部分软件Modem拥有数据载入/输出芯片，而没有控制芯片，仅把调制解调的管理任务交给CPU来完成，它需要CPU资源相对较少（一颗奔腾MMX-166MHz即可搞掂），通常称为半软硬Modem，如采用Conexant HCF（Host Controller，主体控制处理）或Lucent LT芯片的调制解调器。,第27章 调制解调器,。硬猫的最大特点是拥有数字信号处理芯片，假若以486为最低系统要求，价格昂贵的多数是硬猫。随着技术的发展，软件Modem也引入了许多硬猫的功能，如语音留言、软件升级Modem协议等。软件Modem的优点是体积细小、耗电量低，很适合便携式电脑。缺点是适应范围狭窄，通常只能用于Windows，DOS也用不上，更别提Linux或Unix了。除此之外，还有减慢应用程序的运行、连接速率低、Bug较多。 目前，要购买一个纯硬型Modem已经变得十分困难，即使是外置Modem也引入了软件处理技术，更不要说众多内置Modem和USB Modem。,第27章 调制解调器,Modem的主要元件 通过一块ECOM生产的PCI Modem，我们来简单了解一下Modem内部的元器件。 Modem全貌 ECOM 56HCF/HSF PCI V.90 Modem 这是一款PCI接口的内置Modem，它采用的是CONEXANT的HSF单芯片。,第27章 调制解调器,第27章 调制解调器,HSF芯片和晶振 从图中我们可以看出，这块芯片的型号为RH56D/SP-PCI，这是CONEXANT生产的HSF芯片，其中集成了Line CODEC和BUS Interface模块。由于这款Modem将原先控制模块和数据整理模块的工作转嫁给CPU，是一款非常标准的“软猫”，所以卡上只有这么一块高度集成的芯片。在芯片边上还有一片晶振，由它来产生芯片的工作频率。,第27章 调制解调器,第27章 调制解调器,隔离变压器 电话线在振鈴时，大概有50V的交流电，而且相对的地线就是地面。这样高的电压，不能直接送到DSP芯片，也不能和地线直接连接，必须通过一个变压器隔离，通过隔离变压器之后，虽然电压还是很高（40V50V，因为隔离变压器的初级和次级线圈的比例是1:1），但相对地线已经改变，不会再对其他元件的安全构成威胁。,第27章 调制解调器,第27章 调制解调器,摘机信号继电器 图片中方形的元件就是摘机信号继电器，它的作用是实现信号的导通和断开。,第27章 调制解调器,功放芯片和蜂鸣器 这个就是蜂鸣器，我们在拨号时候听到的刺耳声音就是蜂鸣器产生的，主要是给用户合理的提示。在它的边上还会有一颗负责功率放大的功放IC。,第27章 调制解调器,光电耦合芯片 光电耦合芯片内部是一个三极管和一个发光二极管，通过发光二极管的照射来实现三极管的集电极和发射极的导通。光电耦合芯片的作用和继电器差不多。,第27章 调制解调器,防雷器 一般的防雷器是在线路输入设置两个高耐压、导通电压比较低的二极管，它们按照下图的办法连接起来。正常工作时二极管的导通电压高于电话线的振铃电压，二极管没有导通；当雷电串到电话线里并传到modem，由于雷电的电压非常高（从几千伏到几十万伏）而二极管的导体电压相对很低，两个二极管同时导通，把线路短路，从而避免雷电损坏电脑系统。,第27章 调制解调器,那些打广告说“二级安全防雷装置”的modem，充其量不过是在二极管后面安装一个类似继电器的东西，当有雷电时，雷电产生的高压电弧会把内部的触电短路，作用和二极管的差不多 。modem后面的“PHONE”和“LINE”接口没有区别，它们的内部是直接连接的。没有任何的处理电路。,第27章 调制解调器,关于V.92 V.92是国际电信联盟（ITU）为了充分挖掘传统模拟调制解调器的潜能，联合Conexant（原Rockwell），Lucent等几家网络通信公司，共同开发出的拨号调制解调器物理层新标准，它比V.90标准增加或加强了快速连接，在线保持，PCM(脉冲代码调制)上行方式等新功能，并且支持新一代V.44数据压缩协议。,第27章 调制解调器,在Windows 的因特网连接属性窗口中，你可以会发现115,200bps的速度报告，这并不是Modem-to-Modem的速度，而是UART（即CPU到Modem）的速度，在“控制面板-调制解调器”中能够设置此参数，数值越高传输非压缩文件的速度越快。其实真实连接速率也没有太大意义，只不过是握手瞬间的连接速度。,第27章 调制解调器,快速连接V.90Modem在拨号上网时，从开始拨号到建立连接之间有一段较长时间的握手过程，最长可达二三十秒。在这个过程中，Modem与电信局接入服务器间将交换线路状况的相关参数，如连接协议、线路噪声、误码率等。通常，用户连接的ISP是固定的，线路状况也是基本不变的，如果每次连接都进行相同的协商过程就显得没有必要。（ISP：全称为Internet Service Provider，即因特网服务提供商，能提供拨号上网服务、网上浏览、下载文件、收发电子邮件等服务。）,第27章 调制解调器,V.92协议可以将在第一次连接握手时获得的数据存储在Modem中，从而可以跳过某些不必要的过程，大大缩短建立连接的时间，好的可以控制在8秒钟左右。不过，这些数据存储在Modem的随机存储器中，如果Modem掉电重新开机后，需要重新检测和存储这些数据。,第27章 调制解调器,Modem挂起功能MOH（Modem-On-Hold）是针对V.90Modem在上网时长时间占线而造成无法接听或打出电话的缺陷而开发的新功能。如果因为上网而耽误了重要的电话，那会很让人生气的。要使用该功能，须向电信局申请开通呼叫等待（call waiting）业务，同时，用户端必须安装相应的功能软件。,第27章 调制解调器,V.92正是利用了电信局交换机上的“呼叫等待“信号，在用户端软件中给出有电话呼入的提示，如果用户电话开通了来电显示功能，还可以显示来电号码，用户可以选择是否挂起当前连接，如果选择接听电话，应用程序会同知ISP，ISP挂起连接后，用户可接听电话。应用软件会提示用户当前电话的时间及挂起剩余的时间，通话完毕后，可以迅速恢复连接而不必重新拨号。,第27章 调制解调器,Modem上下行速率是非对称的（下行56K，上行33.6K），下行56K的速率已达到双绞线模拟制式数据传输的理论极限。要提高Modem的连接效能只能在上行方向上寻求突破，这也能更好地满足用户发送多媒体邮件或大块头文件对上行速率的更高需求。V.92协议中上行采用与下行相同的调制方式，即脉冲编码调制（PCM），取代原先的QAM调制方式，上行速率最高可达48K，使用户的数据发送变的轻松自如，整个传输链路更加合理、高效。,第27章 调制解调器,Modem指示灯介绍 HS（High Speed）：Modem 是否处在最高速的调制解调状态中； AA（Auto Answer）：自动接通电话，如果此灯闪烁，就表明此时正在振铃； CD（Carrier Detect）：确认现在是否接收到调制解调器等载波； OH（On Hook）：Modem 是否连接到电话线上； SD（Send Data）：传送信息； RD（received Data）：接收信息；,第27章 调制解调器,MP（MODEM Power）：电源指示灯； DTR（Data Terminal Ready）：确认计算机； DSR（Data Set Ready）：确认终端服务器是否和 DSR 一样准备就绪； CTS（Clear To Send）：资料传送许可； EC（Error Control）：处於 MNP4orv.42 错误处理通讯协议； SQ（Signal Quality）：若此灯闪烁，表示现在处于不良的线路状态之中。,第27章 调制解调器,DSL（数字用户线路，Digital Subscriber Line）是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合，它包括HDSL、SDSL 、VDSL 、ADSL和RADSL等，一般称之为xDSL。它们主要的区别就是体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面。,第27章 调制解调器,HDSL与SDSL 支持对称的T1/E1（1.544Mbps/2.048Mbps）传输。其HDSL的有效传输距离为34公里，且需要两至四对铜质双绞电话线；SDSL最大有效传输距离为3公里，只需一对铜线。比较而言，对称DSL更适用于企业点对点连接应用，如文件传输、视频会议等收发数据量大致相应的工作。同非对称DSL相比，对称DSL的市场要少得多。,第27章 调制解调器,VDSL、ADSL和RADSL属于非对称式传输。其中VDSL技术是xDSL技术中最快的一种，在一对铜质双绞电话线上，上行数据的速率为13到52Mbps，下行数据的速率为1.5到2.3 Mbps，但是VDSL的传输距离只在几百米以内，VDSL可以成为光纤到家庭的具有高性价比的替代方案，目前深圳的VOD（Video on demand）就是采用这种接入技术实现的；ADSL 在一对铜线上支持上行速率640Kbps到1Mbps，下行速率1Mbps到8Mbps，有效传输距离在35公里范围以内；,第27章 调制解调器,RADSL能够提供的速度范围与ADSL基本相同，但它可以根据双绞铜线质量的优劣和传输距离的远近动态地调整用户的访问速度。正是RADSL的这些特点使RADSL成为用于网上高速冲浪、视频点播（IAV）、远程局域网络（LAN）访问的理想技术，因为在这些应用中用户下载的信息往往比上载的信息（发送指令）要多得多。,第27章 调制解调器,一. ADSL的原理 1. 基本概念 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)是非对称数字线路的缩写，是一种通过现有普通电话线为家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术。ADSL是非对称数字信号传送，它能够在现有的铜双绞线，即普通电话线上提供高达8Mbit/s的高速下行速率，；而上行速率有2Mbit/s，传输距离达3km-5km。ADSL充分利用现有的电话网络，在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供高带宽服务。ADSL可以与普通电话共存于一条电话线上，在一条普通电话线上接听、拨打电话的同时进行高速数字信号的传输而又互不影响。,第27章 调制解调器,2、 工作原理 1) 线路频谱 ADSL充分利用了双绞铜线的频谱。整个频谱分为3部分:(1)传统话音业务频段，约为4kHz带宽;(2)ADSL上行双工低速信道，位于话音频谱之上;(3)ADSL下行单工高速信道，位于高频部分。 在回波抵消ADSL系统中，下行信道与上行信道有重叠(主要是利用低频部分信号衰减小的特点)。与频分复用技术相比，回波抵消技术消除了因频率叠加所带来的干涉(如近端串音)，因而可使ADSL系统在性能指标上有较大的提高。但相对而言，回波抵消技术难度更大，硬件集成度要求也更高。,第27章 调制解调器,ADSL的主要特点和典型应用 1、 ADSL主要技术特点 ADSL技术采用了适合用户数据接入业务的不对称传输结构，可为用户提供高速的传输通道。 ADSL接入系统采用了先进的线路编码和调制技术，具有较好的用户线路适应能力。,第27章 调制解调器, ADSL接入系统可同时支持话音和数据业务，并将数据和话音流量在网络结构的接入段实现分离。 ADSL接入系统可充分利用现有市话网络中大量的铜缆资源，并可与光纤接入网中的光缆铺设计划协调发展，从而为用户提供高质量的数据接入服务。,第27章 调制解调器,1、 ADSL的接入模型 ADSL的接入模型主要由中央交换局端模块和远端模块组成。中央交换局端模块包括在中心位置的ADSL Modem和接入多路复合系统，处于中心位置的ADSL Modem被称为ATUC（ADSL Transmission UnitCentral）。接入多路复合系统中心Modem通常被组合成一个被称作接入节点，也被称作“DSLAM“（DSL Access Multiplexer）。如下图：,第27章 调制解调器,第27章 调制解调器,分离器的作用是将ADSL所使用的高频信号与普通市话所使用的低频信号分离开来，有分机的用户应在电话线经分离器之后再作并接。,第27章 调制解调器,分离器之前不可接分机、防盗器等，如有分机，应接在分离器之后，入户平行线超过20米的用户，要把平行线先换成双绞线。,第27章 调制解调器,ADSL应注意的事项 网页打不开、下载中断、或者在线视、音频流中断，这些情况很多使用ADSL上网的用户都会遇到。但当仔细检查ADSL MODEM的状态时，又会发现拨号登录已经成功。可从以下几个方面进行分析和处理。,第27章 调制解调器,一. 线路原因 线路距离过长（用户离局端2.5公里以上）、线路质量差、连线不合理，是造成ADSL不能正常使用的原因。确保线路通讯质量良好没有被干扰，没有连接其它会造成线路干扰的设备，例如电话分机，传真机等。并检查接线盒和水晶头有没有接触不良以及是否与其它电线串绕在一起。有条件最好用标准电话线，如果是符合ITU国际电信联盟标准的三类、五类或超五类双绞线更好。,第27章 调制解调器,二. 网卡问题 检查网卡，如果是ISA网卡最好能换成PCI的，并且选择质量好的网卡，太便宜的网卡可能是造成问题的罪魁祸首。10M或10M/100M自适应网卡都可。另外，双网卡引起冲突同样值得关注，这时，应当拔起连接局域网或其它电脑的网卡，只用连接ADSL的网卡上网测试，如果故障恢复正常，检查两块网卡有没有冲突。,第27章 调制解调器,三. ADSL Modem或者网卡设置有误 最常见的是设置错了ADSL Modem的IP地址，或是错误设置了DNS服务器。因为对于ADSL虚拟拨号的用户来说，是不需要设定IP地址的，自动分配即可。TCP/IP网关一般也不需要设置。另外如果设定DNS一定要设置正确，如果操作系统是Windows 9x，在DOS窗口下键入Winipcfg获取DNS地址，在Windows 2000/XP下键入ipconfig /renew。TCP/IP设置最容易引起不能浏览网页的情况，例如没有更改过设置，一直可以正常浏览，突然发现浏览不正常了，就可以试着删除TCP/IP协议后重新添加TCP/IP 协议。,第27章 调制解调器,DNS，简单地说，就是Domain Name System，翻成中文就是“域名系统”。 在一个TCP/IP架构的网络（例如Internet）环境中，DNS是一个非常重要而且常用的系统。主要的功能就是将人易于记忆的Domain Name与人不容易记忆的IP Address作转换。而上面执行DNS服务的这台网络主机，就可以称之为DNS Server。基本上，通常我们都认为DNS只是将Domain Name转换成IP Address，然后再使用所查到的IP Address去连接（俗称“正向解析”）。事实上，将IP Address转换成Domain Name的功能也是相当常使用到的，当login到一台Unix工作站时，工作站就会去做反查，找出你是从哪个地方连线进来的（俗称“逆向解析”）。,第27章 调制解调器,拨号软件互扰 ADSL接入Internet的方式有虚拟拨号和专线接入两种，现在个人用户的ADSL大都是采用前者。而PPPOE（Point-to-Point Protocol over Ethernet以太网上的点对点协议）虚拟拨号软件都有各自的优缺点。如果使用的操作系统是Windows XP，推荐用它自带PPPOE拨号软件，断流现象较少，稳定性也相对提高。当使用一个PPPOE拨号软件有问题时，不妨卸载这个软件后换用一个其它的PPPOE拨号软件，务必注意不要同时装多个PPPOE软件，以免造成冲突。,第27章 调制解调器,其他软件冲突 卸载有可能引起断流的软件，某些软件例如QQ 2000b等，偶然会造成上网断流。许多情况下卸载后就发现断流问题解决了，包括用普通Modem 163拨号上网的用户也有用这种方法解决了断流问题，如果有QQ，不妨先卸载OICQ，然后再上网试试。有时打开某些软件就有断流现象，关闭该软件就一切正常时，卸载该软件。,第27章 调制解调器,电缆调制解调器技术 Cable Modem 电缆系统最早的设计，是用于将广播电视信号，高效传送到用户家庭。为了确保消费者，可以用原先接收无线 广播电视信号的电视机，获取有线服务，电缆经营商在封闭的同轴电缆线中，重新制造了一段无线频谱(RF)。 传统的同轴电缆系统，通常运行能力为330MHz或450MHz，而现代混合型同轴纤维(HFC)系统运行能力可提高到 750MHz以上。,第27章 调制解调器,每条标准电视频道，占用6MHz的RF频谱。这样，一套下传带宽为400MHz的传统电缆系统，可以载播60套模拟电 视频道，一套下传带宽为700MHz的现代HFC系统，可以载播110路模拟电视频道。 电缆调制解调器访问接入网 通过电缆网络提供数据服务，通常以一条50至750MHz范围内的电视频道，用于下传入户的通信，以一条5至 42MHz范围内的频道，用于传送上传信号.,第27章 调制解调器,Cable Modem系统的单个用户，可获得2至10M或更高的访问速率具体取决于网络结构及通信业