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modem说明


modem 的概念
我们常说的 Modem,其实是 Modulator(调制器)与 Demodulator(解调器) 的简称,中文称为调制解调器。也有人跟据 Modem 的谐音,亲昵地称之为 “猫”。我们知道,计算机内的信息是由“0”和“1”组成数字信号,而在电话线上 传递的却只能是模拟电信号。于是,当两台计算机要通过电话线进行数据传 输时,就需要一个设备负责数模的转换

。这个数模转换器就是我们这里要讨 论的 Modem。计算机在发送数据时,先由 Modem 把数字信号转换为相应的 模拟信号, 这个过程称为“调制”。 经过调制的信号通过电话载波传送到另一台 计算机之前,也要经由接收方的 Modem 负责把模拟信号还原为计算机能识 别的数字信号,这个过程我们称“解调”。正是通过这样一个“调制”与“解调”的 数模转换过程,从而实现了两台计算机之间的远程通讯。

modem 的分类
一般来说,根据 Modem 的形态和安装方式,可以大致可以分为以下四类: 1、外置式 Modem 外置式 Modem 放置于机箱外, 通过串行通讯口与主机连接。 这种 Modem 方 便灵巧、易于安装,闪烁的指示灯便于监视 Modem 的工作状况。但外置式 Modem 需要使用额外的电源与电缆。 2、内置式 Modem

内置式 Modem 在安装时需要拆开机箱,并且要对中断和 COM 口进行设置, 安装较为繁琐。这种 Modem 要占用主板上的扩展槽,但无需额外的电源与 电缆,且价格比外置式 Modem 要便宜一些。 3、PCMCIA 插卡式 Modem 插卡式 Modem 主要用于笔记本电脑,体积纤巧。配合移动电话,可方便地 实现移动办公。 4、机架式 Modem 机架式 Modem 相当于把一组 Modem 集中于一个箱体或外壳里, 并由统一的 电源进行供电。机架式 Modem 主要用于 Internet/Intranet、电信局、校园网、 金融机构等网络的中心机房。除以上四种常见的 Modem 外,现在还有 ISDN 调制解调器和一种称为 Cable Modem 的调制解调器,另外还有一种 ADSL 调制解调器。 另外 modem 还可分为内置式和外置式,两者各有利弊,选用时可根据各自 的需要而定。

modem 的工作原理
调制解调器由发送、接收、控制、接口、操纵面板及电源等部分组成。数据 终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据,经接口转换为内部逻辑电 平送入发送部分,经调制电路调制成线路要求的信号向线路发送。接收部分 接收来自线路的信号,经滤波、反调制、电平转换后还原成数字信号送入数 字终端设备。

电话线可以使通信的双方在相距几千公里的地方相互通话,是由于在每隔一 定距离都设有中继放大设备, 保证话音清晰。 在这些设备上若再配置 Modem, 则能通电话的地方就可传输数据。一般电话线路的话音带宽在 300~3400Hz 范围,用它传送数字信号,其信号频率也必须在该范围。常用的调制方法有 三种:频移键控(FSK)、相移键控(PSK) 、相位幅度调制(PAM)。Modem 通常 有三种工作方式:挂机方式、通话方式、联机方式。电话线未接通是挂机方式; 双方通过电话进行通话是通话方式;Modem 已联通,进行数据传输是联机方 式。

数模转换的调制方法也有三种:(1)频移键控(FSK)。用特殊的音频范围来区别 发送数据和接收数据。 如调频 ModemBell-103 型发送和接收数据的二进制逻 辑被指定的专用频率是:发送,信号逻辑 0、频率 1070Hz,信号逻辑 1、频率 1270Hz;接收,信号逻辑 0、频率 20 25Hz,信号逻辑 1、频率 2225Hz。(2) 相移键控(PSK),高速的 Modem 常用四相制,八相制,而四相制是用四个不 同的相位表示 00、01、10、11 四个二进制数,如调相 ModemBell-212A 型。 该技术可以使 3 00bps 的 Modem 传送 600bps 的信息, 因此在不提高线路调 制速率仅提高信号传输速率时很有意义,但控制复杂,成本较高,八相制更 复杂。(3)相位幅度调制(PAM),为了尽量提高传输速率,不提高调制速率, 采用相位调制和幅度调制结合的方法。它可用 16 个不同的相位和幅度电平, 使 1200bps 的 Modem 传送 19200bps 的数据信号。该种 Modem 一般用于 高速同步通信中。

调制解调器通电后,通常先进入挂机方式,通过电话拨号拨通线路后进入通 话方式,最后通过 Modem 的"握手" 过程进入联机方式。正常使用时,由使

用者通过控制电话机或 Modem 前面板的按键、内部开关实现三种方式间的 转换。

调制解调器与计算机连接是数据电路通信设备 DCEDataCircutterminatingEquipme nt)与数据终端设备 DTE(DataTerminalEquipment)之间的接口问题。DCE 与 DTE 之间的接口是 计算机网络使用上的一个重要问题。任何一个通信站总要包括 DCE 与 DTE, 因此确定一个统一的标准接口,特别是对公用数据网有重要的意义。数据终 端设备 DTE 是产生数字信号的数据源或接收数字信号的数据宿, 或者是两者 的结合,像计算机终端、打印机、传真机等就是 DTE。将数据终端设备 DTE 与模拟信道连接起来的设备就叫数据电路通信设备 DCE,像 Modem 就是 DCE。DTE 与 DCE 之间的连接标准有 CCITTV.10/X.26,与 EIARS-423-A 兼容, 是一种半平衡电气特性接口普通的 Modem 通常都是通过 RS-232C 串 行口信号线与计算机连接。

GPRS 的概念
GPRS (General Packet Radio Service) 通用分组无线业务是一种基于包的 无线通讯服务。它将使得通讯速率从 56 一直上升到 114Kbps,并且支持计 算机和移动用户的持续连接。较高的数据吞吐能力使得可以使用手持设备和 笔记本电脑电脑进行电视会议和多媒体页面以及类似的应用。GPRS 是基于 Global System for Mobile(GSM),并且能完成现有的一些服务,例如:蜂窝 电话电路交换(circuit-switched)连接和短消息服务(SMS)。

在理论上,GPRS 包服务的花费将比电路交换服务所花的费用要少。信道是 共享使用的,是需要的时候才有包产生。那么比专用的连接要节省很多资源。 它将使得为用户提供应用服务更加简单。因为以往为了适应终端设备的缓慢 速度而增加的缓冲中间件(middleware)已经没有必要了。一旦 GPRS 成为现 实, 移动用户就可以随时访问自己的虚拟专用网络(VPN), 而不是每次都需要 拨号上网。 GPRS 将完善 Bluetooth 技术(成为一种标准,代替现有的有线和无线连接技 术)。另外对于 Internet 协议(IP), GPRS 支持 X.25(一种基于包的协议,主 要在欧洲地区广泛应用)。GPRS 要逐渐迈向高性能数据 GSM 环境 (Enhanced Data GSM Environment,EDGE)和通用移动电话服务(Universal Mobile Telephone Service,UMTS)。

GPRS 的工作原理
利用“包交换”(Packet-Switched)的概念发展起来的一套无线传输方式。 所谓“包交换”就是将 Data 封装成许多独立的封包,再将这些封包一一传送出 去,形式上有点类似邮局中的寄包裹。其作用在于只有当有资料需要传送时 才会占用频宽,而且可以以传输的资料量计价,这对广大用户来说是较合理 的计费方式,因为像 Internet 这类的数据传输大多数的时间频宽是闲置的。 GPRS 网络是基于现有的 GSM 网络来实现的。 在现有的 GSM 网络中需增加 一些节点,如 GGSN(Gateway GPRS Supporting Node,GPRS 网关支持 节点)和 SGSN( Serving GSN,GPRS 服务支持节点),GSN 是 GPRS 网络中最重要的网络节点。GSN 具有移动路由管理功能,它可以连接各种类

型的数据网络,并可以连到 GPRS 寄存器。GSN 可以完成移动终端和各种 数据网络之间的数据传送和格式转换。GSN 可以是一种类似于路由器的独立 设备, 也可以与 GSM 中的 MSC 集成在一起。 GSN 有两种类型: 一种为 SGSN ( Serving GSN,服务 GSN),另一种为 GGSN(Gateway GSN,网关 GSN),SGSN 的主要作用是记录移动终端的当前位置信息,并且在移动终 端和 GGSN 之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN 主要是起网关作 用,它可以和多种不同的数据网络连接,如 ISDN、PSPDN 和 LAN 等。国 外有些资料甚至将 GGSN 称为 GPRS 路由器。GGSN 可以把 GSM 网中的 GPRS 分组数据包进行协议转换,从而可以把这些分组数据包传送到远端的 TCP/IP 或 X.25 网络。 GPRS 工作时,通过路由管理来进行寻址和建立数 据连接,而 GPRS 的路由管理表现在以下三方面:移动终端发送数据的路由 建立;移动终端接收数据的路由建立;以及移动终端处于漫游时数据路由的 建立。 对于第一种情况,当移动终端产生了一个 PDU 分组数据单元),这个 PDU 经过 SNDC 层处理, 称为 SNDC 数据单元。 然后经过 LLC 层处理为 LLC 帧通过空中接口送到 GSM 网络中移动终端所处的 SGSN。SGSN 把数据送 到 GGSN。GGSN 把收到的消息进行解装处理,转换为可在公用数据网中传 送的格式(如 PSPDN 的 PDU),最终送给公用数据网的用户。为了提高传 输效率,并保证数据传输的安全,可以对空中接口上的数据做压缩和加密处 理。 在第二种情况中,一个公用数据网用户传送数据到移动终端时,首先通 过数据网的标准协议建立数据网和 GGSN 之间的路由。 数据网用户发出的数 据单元(如 PSPDN 中的 PDU),通过建立好的路由把数据单元 PDU 送给 GGSN。 而 GGSN 再把 PDU 送给移动终端所在的 SGSN 上,GSN 把 PDU

封装成 SNDC 数据单元,再经过 LLC 层处理为 LLC 帧单元,最终通过空中 接口送给移动终端。第三种情况是一个数据网用户传送数据给一个正在漫游 的移动用户。这种情况下的数据传送必须要经过归属地的 GGSN,然后送到 用户A端。 GPRS 的主要特点 :相对原来 GSM 的电路交换数据传送方式, GPRS 采用分组交换技术。由于使用“分组”技术,用户上网可以免受掉线的 麻烦。此外,使用 GPRS 上网的方法与 WAP 不同, 用 WAP 上网就如在家 中上网,先“拨号连接”,而上网后便不能同时使用该电话线,但 GPRS 则较 优越,下载资料和通话可以同时进行。 从技术上来说,声音的传送(即通话) 继续使用 GSM,而数据的传送则使用 GPRS,就把移动电话的应用提升到一 个更高层次,而且不需重新组网,十分经济。GPRS 的用途十分广泛,包括 通过手机发送及接收电子邮件、在 Internet 上浏览等。使用 GPRS,数据可 实现分组发送和接受,这意味着用户总是在线且按流量计费,降低了服务成 本。 GPRS 的最大优势在于数据传输速度不是 WAP 所能比拟的。目前的 GSM 移动通信网的传输速度为每秒 9.6K 字节,GPRS 手机在今年初推出时 已达到 56Kbps 的传输速度, 到现在更是达到了 115Kbps (此速度是常用 56k modem 理想速率的两倍)。除了速度上的优势,GPRS 还有“永远在线”的特 点,即用户随时与网络保持联系。举个例子,用户访问 Internet 时,点击一 个超级链接,手机就在无线信道上发送和接受数据,主页下载到本地后,没 有数据传送, 手机就进入一种“准休眠”状态, 手机释放所用的无线频道给其它 用户使用,这时网络与用户之间还保持一种逻辑上的连接,当用户再次点击, 手机立即向网络请求无线频道用来传送数据,而不像普通拨号上网那样断线 后还得重新拨号才能上网。 GPRS 的协议模型 Um接口是 GSM 的空中接口。

Um接口上的通信协议有5层, 自下而上依次为物理层、 (Media Access MAC Control)层、LLG(Logical Link Control)层、SNDC 层和网络层。Um接口 的物理层为射频接口部分,而物理链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信 道。GSM 空中接口的载频带宽为 200KHZ,一个载频分为8个物理信道。如 果8个物理信道都分配为传送 GPRS 数据,则原始数据速率可达 200Kbps。 考虑前向纠错码的开销,则最终的数据速率可达 164kbps 左右;MAC 为媒 质访问控制层。MAC 的主要作用是定义和分配空中接口的 GPRS 逻辑信道, 使得这些信道能被不同的移动终端共享;LLG 层为逻辑链路控制层。它是一 种基于高速数据链路规程 HDLG 的无线链路协议;SNDC 被称为子网依赖结 合层。它的主要作用是完成传送数据的分组、打包,确定 TCP/IP 地址和加 密方式;网络层的协议目前主要是 Phasel阶段提供的 TCP/IP 和L25 协 议。TCP/IP 和 X.25 协议对于传统的 GSM 网络设备(如:BSS、NSS 等 设备)是透明的。GPRS 的应用范围 GPRS 是在现有 GSM 网络上开通的一 种新型的分组数据传输业务,在有 GPRS 承载业务支持的标准化网络协议的 基础上,GPRS 可以提供系列交互式业务服务:1、点对点面向连接的数据 业务。为两个用户或者多个用户之间发送多分组的业务,该业务要求有建立 连接、数据传送以及连接释放等工作程序。2、单点对多点业务。根据某个 业务请求者的要求,把单一信息传送给多个用户。该业务又可以分为点对多 点多信道广播业务、点对多点群呼业务和 IP 多点传播业务。3、点对点无连 接型网络业务。各个数据分组彼此互相独立,用户之间的信息传输不需要端 到端的呼叫建立程序,分组的传送没有逻辑连接,分组的交付没有确认保护, 是由 IP 协议支持的业务。GPRS 除了提供点对点、点对多点的数据业务外,

还能支持用户终端业务、补充业务、 GSM 短消息业务和各种 GPRS 电信业 务。

GPRS modem 的概念与应用
有了上面分别的解释,就不难理解 GPRS modem 了,它是一种基于 GSM/GPRS 公网平台内置 GPRS 模块,支持 GPRS 技术,能支持语音、短 信息、数据通信,可支持 PC 机、笔记本电脑、掌上电脑等各种 TCP/IP 终端 设备通过 GPRS 无线接入 Internet 或 Intranet 的模块设备。有了 GPRS modem , 就可将 GPRS 无线数据应用解决方案建立在移动通信公网平台上, 可通过 GPRS 将行业用户的各种数据终端, 包括: 机、 PC 笔记本电脑、 POS、 ATM、PLC、DTU、RTU 连接在一起,实现各种数据终端设备的无线接入和 联网,尤其是满足远程业务点的无线接入。因此 GPRS 移动数据通信解决方 案也可广泛应用于银行、彩票、证券、保险、 税务、公安、交警、交通监控 工业控制、遥感、遥测以及移动办公领域。


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