В данной статье рассмотрены особенности протокола передачи данных V.32 bis, а также среда моделирования телефонного модема на основе протокола V.32 bis с описанием и схемой эмулятора телефонного канала.

Ключевые слова: – модем, эмулятор, телефонная линия, канал связи.

I. ВВЕДЕНИЕ

Одной из разновидностей систем связи, хорошо знакомых пользователям персональных компьютеров, представляют собой модемы [1].

Модем - это устройство, которое позволяет обмениваться данными по телефонной линии. [2] В сетевой среде модемы служат для соединения отдельных сетей между собой или между ЛВС (локально-вычислительной сетью) и остальным миром. Осуществлять связь непосредственно через телефонную линию компьютеры не могут, так как обмениваются данными, представленными в форме цифровых импульсов, а по телефонной линии можно передавать только аналоговые сигналы [3]. Главное назначение любого модема - обеспечение физической связи двух объектов, один из которых передаёт данные другому. Модулятор трансформирует сигнал перед началом передачи в соответствии с требованиями канала связи, а демодулятор на месте приёма производит обратную операцию, предоставляя информацию пользователю в удобном для восприятия виде [4].

II. МОДЕМ V.32 bis

Модем реализует квадратурный (QAM) модулятор и демодулятор со скоростью от 4800 до 14400 бит/с и разработан в соответствии с требованиями рекомендации ITU-T V.32 bis. Входным сигналом модема является последовательный битовый поток данных. Модем работает в полном дуплексе и использует эхоподавитель для подавления отраженного эхо. Данный протокол обладает многими характерными чертами систем цифровой связи и благодаря своей простоте удобен для использования в учебных и демонстрационных целях.

Протокол позволяет легко изменять характеристики модема под имеющиеся аппаратные ресурсы. Так, ограничение максимальной задержки дальнего эха позволяет оптимизировать требования по памяти. Имеется модификация разработки, предназначенная для использования на 4-х проводных линиях и не использующая эхоподавитель [5].

Модем работает в двух режимах. Первый режим – передача данных. Модем принимает данные от компьютера, преобразует их в сигнал, посылает в телефонную линию и наоборот. Второй режим – командный. В этом режиме все данные, которые поступают в модем от компьютера, рассматриваются как команды, которые следует выполнить. Этот режим является для модема базовым и применяется для начальной инициации при включении, настройки параметров передачи данных и др. [2].

III. СРЕДА МОДЕЛИРОВАНИЯ

При моделировании модемов возникает необходимость в программной среде, обеспечивающей функционирование разрабатываемых программных структур модемов в удобном для отладки и тестирования режиме. Функционально, среда разработки состоит из следующих элементов: двух датапамп (софт модемов), эмулятора телефонного канала, источника и анализатора передаваемых данных, парсера скриптов конфигурирования среды, средств сохранения входных/выходных данных/отсчетов, журнала тестирования и т.д.

Данная тестовая среда использовалась для моделирования модема V.32bis. Среда разработки собрана на ПК под MS Visual C 2008 Express и на DSP Texas Instruments семейства 55XX под Code Composer Studio 3.3. Код оптимизирован на уровне языка С с использованием intrinsic и pragma и алгоритмической оптимизации. С минимальными переделками, код может использоваться на платформах DSP Texas Instruments семейства 64XX и 54XX.

IV. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ БЛОКИ СРЕДЫ

Среда моделирования предназначена для разработки и исследования полнодуплексных модемов и включает два вида программных модемов, один из которых работает как вызываемый, другой как вызывающий. Среда обеспечивает создание, конфигурирование, получение текущего состояния модемов и другие необходимые функции управления модемами. Принимаемые и передаваемые данные запрашиваются модемом с помощью функции обратного звонка. Эта же функция вызывается модемом для информирования тестовой среды или главного компьютера о изменениях состояния модема. Предполагается, что модем имеет интерфейс схожий с программным обеспечением Texas Instruments XDAS, для обеспечения независимости среды разработки от конкретного типа модема. Обращения к модему выполняются посредством программы согласования обмена.

Эмулятор телефонного канала предназначен для моделирования искажений сигнала, возникающих при работе модемов через телефонную линию, функциональная схема которого приведена на рис.1.

Схема эмулятора телефонного канала

Рисунок 1 – Схема эмулятора канала

Модель канала симметрична, в том смысле что одинаковый алгоритм и общие параметры используются для симуляции искажений сигнала от модема 1 к модему 2 и в обратном направлении.

В качестве источника и приемника передаваемых модемами данных используется BER тестер, который показывает общее количество принятых бит, количество ошибочных бит, число потерь синхронизации и количество потерянных бит, принятых во время потери синхронизации.

Конфигурирование среды разработки и запуск тестов выполняется с помощью текстовых команд, читаемых из файла. Командный файл состоит из одного или нескольких тестов, каждый тест обеспечивает работу модемов в течении определенного времени или пока не будет передано заданное количество бит. Перед началом каждого теста все внутренние данные среды переинициализируются. В качестве конфигурации по умолчанию берется конфигурация предыдущего теста.

Таким образом команды делятся на два типа: команды устанавливающие параметры среды и команды запускающие тесты. Команды конфигурирования задают параметры самой тестовой среды, эмулятора канала или модемов [6].

V. ВЫВОДЫ

Данный пример является демонстрационным и не реализует ряда функций, необходимых в реальной системе цифровой связи. К таким функциям относятся адаптивная фильтрация для компенсации искажений, вносимых каналом связи, временная синхронизация, передача служебных сигналов для установления соединения и т. п.

На примере модема V.32 bis продемонстрирована возможность моделирования работы двух модемов, на базе стандартного программногое обеспечения. Для моделирования работы приемника и передатчика рассмотренного модема можно также использовать программное обеспечение MATLAB, который поддерживает пакет Simulink с необходимыми настройками и инструментами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сергиенко А.Б. Пример использования пакета Communications - моделирование модема V.32bis Электрон. ресурс) / Способ доступа URL: http://matlab.exponenta.ru/communication/book5/index.php

2. Модемы. Технологии. Связь (Электрон. ресурс) / Способ доступа URL: http://v90.kiev.ua/articles/ - Загол. с экрана;

3. Как устроен и работает модем (Электрон. ресурс) / Способ доступа URL: http://www.woodwolf.ru/156/ ;

4. Поэтому.Ру: Ежедневное издание для всех любознательных (Электрон. ресурс) / Способ доступа URL: http://www.poetomu.ru/publ/zhurnal/tekhnika/kak_rabotaet_modem/31-1-0-162 - Загол. с экрана;

5. Лагутенко О.И. Современные модемы, 2002. – 346 с;

6. Power DSP. Среда разработки телефонных модемов. Описание среды разработки (Электрон. ресурс) / Способ доступа URL: http://powerdsp.narod.ru/modem_v32.html