Телекоммуникационное оборудование
Большинство современных компьютеров подключаются к компьютерным сетям, из которых наиболее распространен Интернет. Для доступа к подобного рода сетям требуется специальное оборудование. В этом разделе рассматриваются принципы работы такого оборудования.
Модемы
С ростом количества компьютеров в последние годы возникла необходимость связать их между собой. Например, можно связать свой домашний компьютер с компьютером на работе, с поставщиком услуг Интернета или банковской системой. Для обеспечения такой связи часто используется телефонная линия.
Однако обычная телефонная линия (равно как и кабель) плохо подходит для передачи компьютерных сигналов, в которых 0 обычно соответствует нулевому напряжению, а 1 — напряжению от 3 до 5 вольт (рис. 2.33, а). Двухуровневые сигналы во время передачи по телефонной линии, которая предназначена для передачи голоса, подвергаются сильным искажениям, ведущим к ошибкам в передаче. Тем не менее синусоидальный сигнал с частотой от 1000 до 2000 Гц, который называется несущим, может передаваться с относительно небольшими искажениями, и это свойство используется при передаче данных в большинстве телекоммуникационных систем.
Поскольку форма синусоидальной волны полностью предсказуема, она не несет никакой информации. Однако изменяя амплитуду, частоту или фазу, можно передавать последовательность нулей и единиц, как показано на рис. 2.33. Этот процесс называется модуляцией. При амплитудной модуляции используются 2 уровня напряжения для 0 и 1, соответственно (рис. 2.33, б). Если цифровые данные передаются с очень низкой скоростью, то при передаче 1 слышен громкий шум, а при передаче 0 шум отсутствует.
При частотной модуляции уровень напряжения не меняется, но частоты несущего сигнала для 1 и 0 различаются (рис. 2.33, в). В этом случае при передаче цифровых данных можно услышать два тона: один из них соответствует 0, а другой — 1. Частотную модуляцию иногда называют частотной манипуляцией.
Рис. 2.33. Последовательная передача двоичного числа 01001011000100 по телефонной линии: двухуровневый сигнал (а); амплитудная модуляция (б); частотная модуляция (в);
фазовая модуляция (г)
При простой фазовой модуляции амплитуда и частота сохраняются на одном уровне, а фаза несущего сигнала меняется на 180°, когда данные меняются с 0 на 1 или с 1 на 0 (рис. 2.33, г). В более сложных системах фазовой модуляции в начале каждого неделимого временного отрезка фаза несущего сигнала резко сдвигается на 45, 135, 225 или 315°, чтобы передавать 2 бита за один временной отрезок. Это называется дибитной фазовой кодировкой. Например, сдвиг по фазе на 45° представляет 00, на 135° — 01 и т. д. Существуют системы для передачи трех и более битов за один временной отрезок. Число таких временных интервалов (то есть число потенциальных изменений сигнала в секунду) называется скоростью в бодах. При передаче двух или более битов за 1 временной отрезок скорость передачи битов будет превышать скорость в бодах. Отметим, что термины «бод» и «бит» в этом контексте часто путают.