Модеми. RS-232 и RS-485 стандард

Модеми

Модем је име за уређај који модулише аналогни носилац сигнала и демодулише, односно декодира дигитални сигнал из аналогног носиоца. Модем је скраћеница од MODulate/DEModulate. Модем је из рачунара најчешће спојен на телефонску линију, али могуће је спојити модем на било који кабл који преноси податке или на бежични носилац сигнала.
Углавном служи за спајање на Интернет. Ради тако да преводи податке које добије из телефонске линије у податке које рачунар разуме и обрнуто.

Модем је уређај који се користи за слање и примање дигиталних података преко телефонске линије. Постоје жични и бежични модеми. Жични могу бити ускопојасни (dial up) и широкопојасни (adsl модеми, кабловски модеми).

Историјски развој модема

Модеми су први пут почели да се користе шездесетих година 20. века ради повезивања терминала (најчешће само тастатуре и монитора) са главним рачунаром. Када би корисник откуцао неко слово на терминалу, ASCII код тог слова би се преко модема преносио до компјутера, одакле би се слово враћало терминалу и исписивало на његовом екрану. Модеми су тада радили при брзини од 300 бита у секунди (300bps) што одговара преносу од око 30 слова у секунди, што је много брже него што смо у стању да куцамо. Ипак, када су рачунари преко својих модема почели да се повезују на заједничке сервере, могли су се преносити програми и много веће информације преко рачунара, па је брзина модема почела полако да се повећава и то од 1200bps средином осамдесетих, преко 9600bps почетком деведестих година, па све до данашњих 56Kbps у случају стандардних модема или чак 52Mbps код ADSL модема.

Модем од 300bps представља уређај који користи FSK (систем у коме се различити битови представљају различитим тоновима, односно различитим звучним фреквенцијама) за пренос дигиталних информација преко телефонске жице. Тако, у случају везе између терминала и главног рачунара, терминал представља бит 0 фреквенцијом од 1070Hz, док се бит 1 представља са 1270Hz. С друге стране, рачунар који шаље информацију терминалу представља 0 као 2025Hz, а 1 као 2225Hz, а пошто два модема који комуницирају шаљу сигнале на различитим фреквенцијама, они могу истовремено слати и примати податке. Како би повећали брзину модема, њихови дизајнери уместо FSK користе PSK или QAM (Quadrature Amplitude Modulation), чиме је могуће убацити огроман број информација на обичну телефонску линију опсега фреквенција од само 3kHz.

Наравно, данас се уместо терминала користи ISP (Internet Service Provider) за повезивање рачунара. Уместо слања појединачних слова, модем преноси TCP/IP пакете између рачунара и сервера ISP-а, а за слање ових пакета модеми се користе методом познатом и као PPP (Point-to Point Protocol) – рачунар прави TCP/IP датаграме и даје их модему ради преноса, а ISP прима сваки датаграм и шаље их на жељено место на Интернету.

Широкопојасни модеми

ADSL (asymmetric digital subscriber line) модеми су пројекат који није ограничен на фреквентни опсег телефонске линије. Стандардни телефонски кабл – упредена парица може, на кратким удаљеностима, преносити сигнале са много већим фреквенцијама од максималне фреквенције кабла. ADSL широкопојасни модем користи предност ове особине. Ипак, особине ADSL-а опадају са повећањем дужине кабла. То ограничава ADSL широкопојасну услугу на претплатнике унутар релативно мале удаљености од телефонске централе.

Кабловски модеми користе инфраструктуру која је првобитно била намењена да преноси сигнал телевизије и због тога је пројектована да користи високе фреквенције. Кабловски модем је уређај који је неопходан корисницима кабловске телевизије да користе услуге Интернета тј. кабловског интернета. Функција кабловског модема је да раздвоји делове спектра који се односе на пренос радио и ТВ сигнала од података који се односе на Интернет. Један кабл може преносити радио и телевизијске сигнале у исто време са широкопојасном интернет услугом, без сметњи. Кабловски модем има најмање три прикључка. Први прикључак је стандардни Ф-порт конектор, односно конектор за коаксијални кабл који је сличан конектору на полеђини ТВ апарата или видео рекордера. Кабловска телевизија се прикључује на тај порт. Други и трећи интерфејс су Ethernet(мрежни) и USB конектори, којим се кабловски модем повезује са рачунаром.

Упркос и могућим „загушењима“ у 99 од 100 случајева кабловски модем обезбеђује далеко веће брзине и поузданост од телефонског модема. Брзина преузимања података са интернета теоретски може имати вредност до 36 мегабита у секунди, а слања података чак до 10 мегабита у секунди.

Брзина је постигнута захваљујући томе што је кабловском модему за пренос информација на располагању један или два канала са опсегом од 6MHz што је далеко изнад пропусног опсега класичне телефонске линије од 3kHz. Нови типови широкопојасних модема укључују и сателитске модеме.

RS-232 и RS-485 стандард

Интерфејс између рачунара и модема представља пример протокола физичког слоја.

Постоји много стандарда који дефинишу повезивање између DTE и DCE уређаја. Сви ови стандарди дефинишу карактеристике интерфејса, односно везе између DTE и DCE уређаја и то кроз 3 спецификације:

механичка спецификација дефинише број жила у каблу, односно број пинова/гнезда у конектору, облик и димензије конектора, пинова и гнезда, (пинови се односе на тзв. мушки конектор, а гнезда на женски)
електрична спецификација дефинише напонске нивое и начине кодовања, тј. врсте сигнала који се преносе између DTE и DCE уређаја, као и максималну битску брзину,
функционална спецификација дефинише распоред пинова и гнезда, односно функције одговарајућих жила у каблу.

Пренос фајлова из једног у други рачунар може се реализовати директном везом тако што се серијски портови рачунара повежу нул-модемским RS-232 каблом. Тако се добија најједноставнија рачунарска мрежа при чему није потребан додатни мрежни хардвер, нпр. NIC (Network Interface Card – мрежна картица) или модем. Директно се могу повезати било која два DTE уређаја: рачунар, терминал, штампач… Директна веза два DTE уређаја може се остварити и каблом који се користи за повезивање DTE и DCE уређаја, али је потребно користити нул-модемски адаптер у коме се обављају потребна укрштања сигнала.

Нул-модемски каблови се све мање користе јер постоје системи који омогућавају бржу размену информација, нпр. ethernet.

RS-232 стандард

RS-232 (Recommened Standard-232) је стандард за серијски пренос између рачунара и његових периферија (модема, миша…). Користи се 25-пински DB-25 конектор или 9-пински DB-9 конектор. За прикључивање служе серијски портови рачунара. Дужина кабла обично је неколико метара, мада висококвалитетан кабл омогућава да растојање између уређаја буде и до стотинак метара.

Кодовање може бити униполарно, поларно и биполарно.
Униполарно има један ниво сигнала за бинарну 0 а други за бинарну 1. Обично је један ниво 0, а други је позитиван или негативан.
Поларно кодовање користи и позитивни и негативни ниво амплитуде. Бинарна 1 се кодује једним поларитетом, а 0 другим поларитетом. Код поларног кодовања постоје:
без повратка на нулти ниво (NRZ) – сигнал је увек позитиван или негативан. Ако ниво сигнала зависи од стања бита то је NRZ-L, а ако се сигнал обрће са појавом 1 у питању је NRZ-I
двофазни – има два пута већу брзину модулације у односу на NRZ, тако да током сваког бита имамо промену напонског нивоа
манчестер и диференцијални манчестер су врсте двофазног кодовања када до промене нивоа долази у средини битског интервала.

Стандард прописује коришћење NRZ-L кода (код без повратка на нулу). Разликују се сигнали података од осталих сигнала (управљачких, синхронизационих и испитних). У случају 25-жилног кабла, четири жице се користе за пренос сигнала података, 18 жица за пренос осталих сигнала, а три жице су резервисане за евентуалне касније потребе. У случају сигнала података бит 0 се представља позитивним напоном који мора да се налази у опсегу од +3V до +15V, а бит 1 негативним напоном који мора да буде у опсегу од -3V до -15V. Све сигнале чији се напони налазе изван наведена два опсега пријемник не прихвата као сигнале података, те се на тај начин знатно смањује могућност да због шума на пријему дође до погрешног препознавања бита. Сви остали сигнали који служе за реализовање разних функција (изузев за пренос података) такође имају два могућа стања која се могу означити са УКЉУЧЕН и ИСКЉУЧЕН (тј. функција је укључена, односно функција је искључена). При томе се користи супротна логика од оне која се користи у случају преноса података: свака функција је у стању УКЉУЧЕН ако је напон на том проводнику +3V или већи, а у стању ИСКЉУЧЕН ако је напон на том проводнику -3V или мањи. Стандард не дефинише брзину преноса, мада каже да је предвиђен за брзине преноса мање од 20kb/s. Многи савремени уређаји знатно премашују ову брзину, али и даље користе RS-232 стандард.

распоред пинова и гнезда у DB-9 конектору

распоред пинова и гнезда у DB-9 конектору

распоред пинова и гнезда у DB-25 конектору

распоред пинова и гнезда у DB-25 конектору

табела: Функција појединих пинова у мушким DB-25 и DB-9 конекторима

25-пински

функција

9-пински

1

PG – заштитно уземљење

2

TD – слање података из DTE

3

3

RD – пријем података из DCE

2

4

RTS – захтев за слањем

7

5

CTS – спреман за слање

8

6

DSR – спреман сет података

6

7

SG – уземљење

5

8

CD – детекција носеће

1

9

+ напон (тестирање)

10

напон (тестирање)

11

12

SCD – секундарни CD

13

SCS – секундарни CTS

14

STD – секундарни TD

15

TC – предајни часовник

16

SRD – секундарни RD

17

RC – пријемни часовник

18

19

SRS – секундарни RTS

20

DTR – терминал података спреман

4

21

SQD – детектор квалитета сигнала

22

RI – индикатор позива

9

23

DRS – селектор брзине преноса

24

XTC – спољашњи часовник

25

Више пута је вршена ревизија RS-232 стандарда, а неколико пута је мењао и назив. Тако је овај стандард познат и под називом RS-232 C (C ревизија), EIA RS 232, EIA 232, а у последње време најчешће се користи назив TIA 232.

RS-485 стандард

EIA/TIA-485 стандард, иначе познатији под првобитним називом RS-485, представља електричну спецификацију физичког слоја OSI модела за двожичну полудуплексну мултитачкасту серијску везу. Ако сваки уређај има отпор од 12kΩ, на магистралу је могуће повезати у било каквој комбинацији до 32 предајника и 32 пријемника. Регенераторима се мрежа може проширити и тако омогућити прикључење већег броја уређаја. Један поларитет означава логичку јединицу, а инверзни поларитет логичку нулу. Разлика потенцијала мора бити најмање 0,2V. RS-485 захтева да импеданса линије буде 120Ω, а да магистрала на оба краја буде затворена 120-омским отпорницима, чиме се омогућава да не дође до рефлексије сигнала.

RS-485 омогућава конфигурисање јефтиних локалних мрежа и вишетачкастих линкова. Могуће су велике брзине преноса података, нпр. на растојањима до 10m брзина је 35Mb/s, док на растојањима до 1200m брзина пада на 100kb/s. Ако се користе две парице, RS-485 може да подржава дуплексни пренос.

RS-485 не спецификује каблове, нити конекторе. Тип RS-485 кабла и конектора дефинисани су стандардом RS-530. Напоменимо да само у случају DB-25 конектора постоји слагање између RS-485 и RS-232 сигнала, тако да се DB-25 може користити за оба стандарда.

Оставите одговор

Попуните детаље испод или притисните на иконицу да бисте се пријавили:

WordPress.com лого

Коментаришет користећи свој WordPress.com налог. Одјавите се /  Промени )

Google+ photo

Коментаришет користећи свој Google+ налог. Одјавите се /  Промени )

Слика на Твитеру

Коментаришет користећи свој Twitter налог. Одјавите се /  Промени )

Фејсбукова фотографија

Коментаришет користећи свој Facebook налог. Одјавите се /  Промени )

Повезивање са %s