Цифровые форматы передачи данных. Цифровые модемы.

Цифровые форматы передачи данных. Цифровые модемы.

                В настоящее время используется несколько форматов: ADSL, HDSL, IDSL, ISDN, HPNA, SHDSL, SDSL, VDSL, WiMAX и беспроводные модемы с использованием беспроводной связи (Wi-Fi). Они часто называются как хDSL (Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия).

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) появилась в 1987 году и является один из самых первых и самый распространенный цифровой формат передачи данных. Позволяет отправлять данные от пользователя в сеть со скоростью от 16 до 640 кбит/сек (по стандартам 0.5, 0.8, 1.2, 1.3, 3.5 Мбит/сек, а получать данные со скоростью 1.5, 0.8, 5, 8, 12, 25 Мбит/сек). Так как обычно пользователь получает данные, а не посылает, то данное разделение скоростей не ощущается пользователем, кроме случаев видеосвязи. Поэтому со временем стали появляются другие виды форматов с использованием коаксиального кабеля (кабельное телевидение, скорость до 100 Мбит/сек) и разъема Ethernet (локальная сеть со скоростью до 1 Гигабита/сек). В ряде европейских стран стандарт ADSL стал стандартом, по которому каждый житель получал доступ в интернет.

Обычная телефонная линия использует для пропускания частоты от 0.3 до 3.4 КГц, у ADSL модема нижняя частота для исходящего потока составляет 26 кГц, а верхняя 138 КГц, а для входящего потока от 138 кГц до 1.1 Мгц. Таким образом, можно разговаривать по телефону и передавать и получать данные одновременно.

Тем не менее, первые модемы не позволяли достаточно комфортно разговаривать по телефону, так как высокочастотная часть модема вносила посторонние шумы в телефонный разговор (и наоборот разговор вносил искажения в передачу данных). Чтобы этого избежать стали применять частотный фильтр (Splitter-частотный разделитель), который пропускал к телефону только низкие частоты.

HDSL (High Data rate digital Subscriber Line высокоскоростная цифровая абонентская линия) разработана в конце 80х годов. Она использует не одну, а две пары проводов и имеет скорость либо 1.5 Мбит/сек (американский стандарт) либо 2.0 Мбит/сек (европейский стандарт) и позволяет передавать сигнал до 4 километров, а в некоторых случаях до 7 километров. Используется в основном для организаций.

IDSL  (ISDN Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия IDSN) позволяет передавать данные со скоростью 144 Кбит/сек.

ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интеграцией обслуживания) появилась в 1981 году и имеет скорость передачи данных в 64 Кбит/сек.

HPNA (Home Phoneline Networking Alliance – название объединённой ассоциации некоммерческих промышленых компаний) работает либо со стандартным телефонным, либо коаксильным кабелем. Последний стандарт (3.1) позволяет передавать данные со скоростью до 320 Мбит/сек., по стандарту 2.0 – 10 Мбит/сек.

SHDSL (Symmetric High-speed DSL – симметрическая высокоскоростная DSL) позволяет передавать данные по одной паре проводов со скоростью от 192 Кбит/сек до 2.3 Мбит/сек, а по двум парам в два раза больше на рсстояние до 6 км.

SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line - симметричная цифровая абонентская линия) использует одну пару кабелей со скоростями от 128 до 2048 КБит/сек. Действует на расстояние от 3 до 6 км.

VDSL (Very-high data rate Digital Subscriber Line - сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) имеет высокую скорость передачи данных от 13 до 56 Мбит/сек от сети к пользователю и 11 Мбит/сек в обратном направлении на рсстояние до 1.2-1.4 км.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) представляет собой беспроводную связь в диапазоне волн от 3.5 до 5 ГГц по стандарту 802.16-2004 (или фиксированный WiMAX) и 2.3-2.5, 2.5-2.7, 3.4-3.8 ГГц по стандарту 802.16-2005 (или мобильный WiMAX). Имеет много сходных параметров с Wi-Fi, но отличается тем, что может передавать сигнал на большое расстояние и, кроме того, несколько дороже.

Bluetooth (перевод - синий зуб) разработана в 1998 году и используется для беспроводной связи с компьютером в свободном от лицензирования диапазоне 2.4 - 2.4835 ГГц. Он не имеет разъема и располагается внутри компьютера (устройства), используется для передачи данных при помощи радиоволн между различного вида компьютеров, сотовыми телефонами, принтерами, фотоаппаратами, клавиатурой, мышью, джойстики, наушники, МФУ, сканерами и прочими. Сущность метода состоит в том, что в определенном диапазоне псевдослучайно меняется частота скачкообразно 1600 раз в секунду. Такое изменение частоты происходит одновременно для приемника и передатчика, которые работают синхронно по такой схеме. Устройства могут находиться друг от друга на расстоянии до 200 метров в зависимости от препятствий между ними (стенами, мебелью и пр.).

Устройство приема-передачи находится внутри компьютера и не видно. Если в компьютере нет такого устройства, то можно подключить внешнее устройство через разъем USB, которое позволяет работать с этим видом передачи данных.

Имеются стандарты: 1.0 (1998 год), 2.0 EDR (2004) со скоростью передачи данных 3 Мбит/сек, на практике около 2 Мбит/сек, 2.1 (2007 год) с использование энергосберегающей технологии, упрощенное установление связи между устройствами, также стала более защищенной, 2.1 EDR стало требоваться еще меньше электроэнергии, еще больше упростилось соединение устройств и повысилась надежность, 3.0 HS (2009) со скоростью передачи до 24 Мбит/сек. 4.0 стал использоваться в iPhone в 2011 году, позволяет передавать данные со скоростью в 1 Мбит/сек. порциями от 8 до 27 байт.

Существуют профили для этого стандарта, которые представляют собой набор функций. Для того, чтобы устройства могли работать по конкретному профилю, нужно чтобы оба устройства поддерживали этот профиль. Например, A2DP (двухканальная передача стерео аудиоданных), AVRCP (передача стандартных функций телевизоров),BIP (пересылка изображений), BPP (пересылка текста, электронных писем на принтер) и так далее

Wi-Fi используется для создания беспроводной сети. Разработан в 1991 году NCRCorporation и AT@T, сопровождается альянсом компаний Wi-Fi Aliance и соответствует стандарту IEEE 802.11. Используется для подключения к сети (локальной и интернет) компьютеров и сотовых телефонов. 

Устройство приема-передачи находится внутри компьютера и не видны. Если в компьютере нет такого устройства, то можно подключить внешнее устройство через разъем USB, которое позволяет работать с этим видом передачи данных.

Имеются следующие стандарты: 802.11а использует частоты в 5 Ггц, обеспечивая скорость (в теории) до 54 Мбит/сек.; 802.11b использует частоты в 2.4 Ггц, обеспечивая скорость (в теории) до 11 Мбит/сек. (практически не используется); 802.11g использует частоты в 2.4 Ггц, обеспечивая скорость до 54 Мбит/сек. (наиболее распространенный);802.11n использует частоты в 2.4 и в5 Ггц, обеспечивая скорость от 150 до 600 Мбит/сек. (недавно разработанный, начинает набирать силу). В данном стандарте увеличена дальность передачи данных, на связь меньше действуют преграды. Данный стандарт использует технологию MIMO (Multiple Input Multiple Output – множественный ввод, множественный вывод), которая позволяет использовать отраженные волны от стен. Если устройство имеет одну антенну, то может работать со скоростью 150 Мбит/сек, две антенны – 300 Мбит/сек, три – 450 – Мбит/сек, четыре (еще не выпускаются) – 600 Мбит/сек. Однако заявленная скорость передачи данных отличается от реальной. Так вместо 300 Мбит/сек получается около 100 -130Мбит/сек (так как половина передаваемой информации – служебные символы), что также достаточно для работы. А при наличии стен, скорость еще падает, например, для трех стен снизится до 50 Мбит/сек.

Так как некоторые бытовые приборы работают на частоте 2.4 Ггц (например, микроволновая печь), они могут создавать помех. Поэтому желательно иметь устройство, которое работает на двух частотах: на 2.4 и 5 Ггц.

Существуют также кабельный модемы для подключения к кабельному телевизионному каналу.

Обычно цифровые модемы могут содержать элементы, которые используются как шлюз между локальной сетью и интернетом: маршрутизатор, межсетевой экран и прочеe.