دانلود تحقیق مودم

واژه مودم از ترکیب کلمات modulator-demodulator اقتباس شده است .از مودم برای ارسال داده های دیجیتال از طریق خطوط تلفن استفاده بعمل می آید.

مودم ارسال کننده اطلاعات، عملیات مدوله نمودن داده را به سیگنال هائی که با خطوط تلفن سازگار می باشند، انجام خواهد داد.

مودم دریافت کننده اطلاعات، عملیات دی مدوله نمودن سیگنال را بمنظور برگشت به حالت دیجیتال انجام می دهد.

مودم های بدون کابل داده های دیجیتال را به امواج رادیوئی تبدیل می نمایند.
تاریخچه مودم:
مودم ازسال 1960 در کامپیوتر و بمنظور ارسال و دریافت اطلاعات توسط ترمینال ها و اتصال به سیستم های مرکزی، مورد استفاده قرار گرفته است .

البته قبل از آن، سال 1950 اولین مودم برای انتقال اطلاعات در پدافند هوایی آمریکای شمالی ساخته شد.
سال 1964 اولین نمونه تجاری مودم با نام Bell103 وارد بازار شد.

سرعت آن 300 bit/s بود.در هر ثانیه حدود 30 حرف می توانست ارسال گردد.

در آن زمان یک ترمینال ( یک صفحه کلید و صفحه نمایشگر) قادر به تماس تلفنی با کامپیوتر مرکزی بود.

فراموش نکنیم که در آن زمان وقت کامپیوتر بصورت اشتراکی مورد استفاده قرار می گرفت و سازمانها و موسسات با خریداری نمودن زمان مورد نظر خود، امکان استفاده از کامپیوتر اصلی را بدست می آورند.

مودم ها در آن زمان این امکان را بوجود می آورند که موسسات یاد شده قادر به ارتباط با سیستم مرکزی با سرعتی معادل 300 بیت در ثانیه باشند.در چنین حالتی زمانیکه کاربری از طریق ترمینال کاراکتری را تایپ می کرد، مودم کد معادل کاراکتر تایپ شده را بر اساس استاندارد اسکی، برای کامپیوتر مرکزی ارسال می نمود.

در مواردیکه کامپیوتر مرکزی اطلاعاتی را بمنظور نمایش برای ترمینال ارسال می کردد نیز از مودم استفاده می گردید.
همزمان با عرضه کامپیوترهای شخصی در سال 1970 استفاده از سیستم های بولتنی
(board system BBS(Bulletin مطرح گردید.

اشخاص و یا موسسات با استفاده ازیک و یا چند مودم و برخی نرم افزارهای مربوط به BBS ، سیستم را پیکربندی نموده و کاربران دیگر با استفاده از مودم قادر به تماس با سیستم بولتنی، بودند.

در چنین مواردی کاربران برنامه شبیه ساز کننده ترمینال، را بر روی کامپیوتر خود اجراء می نمودند و بدین ترتیب سیستم آنان مشابه یک ترمینال رفتار می نمود.

از سیستم های بولتنی اغلب برای اطلاع رسانی استفاده می گردید.

سرعت مودم ها در آن زمان حدود 300 بیت در ثانیه بود.

در این حالت در هر ثانیه حدود 30 حرف می توانست ارسال گردد.

تا زمانیکه کاربران حجم بالائی از اطلاعات را ارسال نمی کردند مشکلات ارتباطی از بعد سرعت چندان مشهود نبود ولی بمحض ارسال داده های با حجم بالا نظیر برنامه ها و تصاویر به سیستم های بولتنی و یا دریافت اطلاعا ت از طریق آنان سرعت 300 بیت در ثانیه پاسخگو نبود .

تلاش های فراوانی در جهت افزایش سرعت مودم ها صورت گرفت .

ماحصل تلاش های فوق افزایش نرخ انتقال اطلاعات در مودم ها بود که در زیر مشاهده می نمایید.
• سال 1965 دومین نسخه مودمها با نام Bel212 با سرعت 1200 bit/s وارد بازار شد.

• بین 1980- 1965 تمام تلاشها فقط بر روی ساخت مودم سریعتر بود.

• سال 1980 به دلیلی مشکلات سیستمهای تلفن دیگر امکان افزایش سرعت مودمها وجود نداشت.

تحولی عظیم در صنعت تلفن و خطوط ارتباطی مورد نیاز بود.

این تحول باعث شد تا امکان انتقال همزمان و متقابل داده ها فراهم شود.

سرعت مودمها به 14.4 Kb/s افزایش یافت.

این سرعت تا سال 1991 ثابت باقی ماند.

• سال 1994 سرعت مودمها به 28.8 Kb/s افزایش یافت.

• سال 1995 سرعت مودمها به 33.6 Kb/s افزایش یافت.اکنون برای بار دوم مشکلات ناشی از خطوط تلفن سد افزایش سرعت مودمها شد .

تکنولوژی سیستمهای مخابراتی برای بار دیگر باید متحول میشد.

• سال 1995 با وجود همه تحولات صورت گرفته سرعت مودمها از 56 Kb/s بیشتر نشد.

بنابراین با توافق همه سازندگان این سرعت به عنوان سرعت استاندارد مودمها برگزیده شد.

• سال 1996 به بعد :‌ مودمهای سریعتر برای خطوط تلفن مدرنتر ساخته شد اما چون این خطوط تلفنهنوز همگانی نشده بنابراین سرعت استاندارد مودمها روی همان 56 کیلو بیت بر ثانیه باقی ماند.
• از سال 1999 خطوط ADSL با حداکثر سرعت 8 مگابیت در ثانیه متداول شد.
تکنولوژی های انتقالی :
در آغاز از مودم های با سرعت 300 بیت در ثانیه استفاده می گردید .

طرز کار مودم های فوق بسیار ساده بود.

مودم های فوق از یک Frequency shift keying FSK برای ارسال اطلاعات دیجیتال از طریق خطوط تلفن استفاده می کردند.

در FSK از یک فرکانس ( tone) متفاوت برای بیت های متفاوت استفاده می گردید.

زمانیکه یک مودم متصل به ترمینال با مودم متصل به کامپیوتر تماس می گرفت، مودم متصل به ترمینال مودم، originate نامیده می شود.

مودم فوق برای مقدار صفر ، فرکانس 1070 هرتز و برای مقدار یک، فرکانس 1270 هرتز را ارسال می نماید.

مودم متصل به کامپیوتر را مودم Answer می نامند.

مودم فوق برای ارسال مقدار صفر ، فرکانس 2025 هرتز و برای مقدار یک ، فرکانس 2225 هرتز را ارسال می کرد.با توجه به اینکه مودم های فرستنده و گیرنده از فرکانس های متفاوت برای ارسال اطلاعات استفاده می کردند، امکان استفاده از خط بصورت همزمان فراهم می گردید.

عملیات فوق Full-duplex نامیده می شود.

مودم هائی که صرفا قادر به ارسال اطلاعات در یک جهت در هر لحظه می باشند half-duplex نامیده می شوند.

فرض کنید دو مودم متصل و کاربر ترمینال ( فرستنده ) حرف a را تایپ نمائید.

کد اسکی حرف فوق 97 دهدهی و یا 01100001 باینری است .

دستگاهی با نام UART موجود در ترمینال بایت ها را به بیت تبدیل و آنها را از طریق پورت سریال (RS-232 Port) در هر لحظه ارسال می دارد.

مودم ترمینال به پورت سریال متصل بوده و در هر لحظه یک بیت را دریافت می دارد.در ادامه اطلاعات مورد نظر از طریق خط تلفن ارسال خواهند شد.

مودم های سریعتر: بمنظور ایجاد مودمهای سریعتر طراحان مودم مجبور به استفاده از روش های مناسبتری نسبت به FSK بودند.

در ابتدا از(Phase-Shift Keying) PSK و در ادامه از روش Quadrature amplitude modulation)QAM)(دامنه ربع استفاده کردند.

روشهای فوق امکان ارسال حجم بالائی از اطلاعات را فراهم می نمودند.

تمام مودم های با سرعت بالا بنوعی از مفهوم " تنزل تدریجی " استفاده می نمایند.

این بدان معنی است که آنها قادر به تست خط تلفن و تنظیم سرعت مناسب می باشند.

مودم های ADSL: در ادامه تحولات مربوط به مودم مودم های ADSLبوجود آمدند.

ADSL مخفف Asymmetric Digital Subscriber Line (خط نامتقارن دیجیتال مشتری) می‌باشد و طرح مدولاسیونی است که ترافیک شبکه را از طریق همان جفت سیم مسی که در منازل وجود دارد و برای صدا استفاده می‌شود، به محل مشتری ارسال می‌کند.

این روش از یک تکنیک پیچیده دیجیتالی استفاده می کند که بیشترِ فضای موجود خط را بدون تداخل در مکالمات عادی تلفن بکار می گیرد.

در‌‌ADSL سرعت ارسال اطلاعات با سرعت دریافت اطلاعات مساوی نخواهد بود، در بالاترین سطح تئوری، امکان دریافت اطلاعات (DownStream) با سرعتی در‌حدود ‌‌8mbps و ارسال داده‌ (UpStream) با سرعتی معادل ‌640mbps فراهم می‌شود.

دقیقا بدین‌خاطر از‌‌ADSL بانام نامتقارن یاد می‌شود.

در استفاده از اینترنت با فناوری‌ ADSL از‌Dial up وشماره‌گیری و انتظار برای اتصال یا قطع ارتباط .

خبری نخواهد بود‌و شما بصورت دائمی با مرکز‌‌ISP و در نهایت شبکه اینترنت متصل خواهید بود.

با روشن کردن کامپیوتر خود اتصال شما به اینترنت برقرار می‌شود.‌‌ مزایای ADSL دسترسی سرعت بالا ADSL یک سرویس پهنای باند وسیع است که با سرعتی بسیار بالاتر از سرویسهایی مانند (Dial-up)، اطلاعات را ارسال می‌کند.

با ADSL فایلهای بزرگ با سرعت بالا Download می‌شود و شما می‌توانید Streamهای ویدئویی را با کیفیتی قابل مقایسه با VHS ببینید و صداها را با کیفیت رادیو FM بشنوید و لذت ببرید.

اتصال همیشگی سرویس ADSL همیشه برقرار است و احتیاج به شماره‌گیری ندارد تا وقتی کامپیتر شما روشن است می‌توانید از اینترنت بهره مند شوید.

محدودیت ترافیکی برای شما وجود ندارد.

می‌توانید پیام‌های email و اخبار را بطور زنده دریافت کنید.

در واقع مثل این است که یک اتصال leased-line دارید ولی با استفاده از خط تلفن.

امنیت: در مقایسه با دیگر روشهای دسترسی سریع به اینترنت، ADSL از امنیت بالاتری برخوردار است زیرا شما خط مشترک را مانند روشهای بی‌سیم یا شبکه کابلی share نمی‌کنید.

تلفن و اینترنت همزمان: صدا و تلفن در بخش‌های مختلف طیف فرکانس ارسال می‌شود.

بنابراین شما می‌توانید توسط یک خط تلفن بطور همزمان هم با تلفن صحبت کنید و هم در اینترنت گشت بزنید عدم نیاز به کابل کشی جدید و بهره گیری از امکانات مخابراتی موجود ارائه انواع سرویس های مختلف براساس بستر شبکه DSL VOIP, Video on demand – VoDSL معایب ADSL : در تکنولوژی های DSL کیفیت‌و‌سرعت انتقال اطلاعات وابستگی زیادی به مسافت میان کاربر مشترک با مرکز تلفن ارائه خدماتDSL دارد.

هرچقدر مشترک از مرکز تلفن مسافت دورتری داشته باشد به همان نسبت از سرعت و کیفیت پایین‌تری برخوردار خواهد بود.

معمولا در مسافت‌های بالاتر از 5 ‌‌کیلومتر عملا ارائه سرویس اینترنت پر سرعت امکانپذیر نیست.

عدم تقارن سرعت ارسال و دریافت اطلاعات درADSL نیز برای شرکت‌هاو سازمان‌های بزرگ مشکل ساز خواهد شد.

ضعیف و فرسوده بودن زیربنای ارتباطی مخابراتی و عمدتا عمر بالای خطوط تلفن که تاثیر مستقیمی برکیفیت و سرعت خدمات‌ADSL خواهند داشت.

بررسی لایه فیزیکی مودمها: اساس ساختمان یک مودم: 1.منبع تغذیه : وظیفه » تهیه ولتاژ مطلوب مورد نظر برای مدارات 2.واحد فرستنده : شامل الف : مدولاتور (تلفیق کننده) : تبدیل اطلاعات و داده های دیجیتالی به سیگنالهای آنالوگ.

ب: مدارات فیلتر ، ترکیب امواج و اضافه نمودن بیتهای کنترلی به سیگنالهای دیجیالی حاوی داده ها در هنگام ارسال.

3 .واحد گیرنده : شامل دمدولاتور (تجزیه کننده) میباشد.سیگنالهای آنالوگ را دریافت و در واحد پردازش مدولاسیون(تلفیق) آنها را پردازش و داده های دجیتالی اصلی را بر میگرداند.

مودم به شبکه تلفن سوئیچینگ عمومی ( PSTN )وصل میشود.

رابطهای اصلی اتصال مودم : RS-232-C رابط 25 پین .

مودمهای قدیمی RS232رابط 9 پین ، مودمهای قدیمی رابط سریال Com3 , Com4 مودمهای داخلی Internal امروزی (همان سطح Rs232 میباشند) رابط USB مودمهای خارجی (External) امروزی .

سرعت بهتر.

کیفیت و رفع خطای بیشتر و قطع ارتباط کمتر.

عملیات Multiplex : شیوه ای از به اشتراک گزاری کانالهای اطلاعاتی میان کاربران.

ایجاد فاصله های زمانی خاص میان کاربران.

روشمدولاسیون بایتی‌ : در این روش از ترکیب فرکانسها‌ ، دامنه آنها و شیفت دهی فاز سیکنالها استفاده میشود.

این روش در مودمهای مدرن امروزی جایگاه خاصی دارد.

در مودمهای قدیمی فقط تغییر فرکانس در مدولاسیون صورت میگرفته.

لایه ارتباط داده ها در مودمها : شفاف سازی داده ها : انباشت و ارسال زنجیره ای داده ها در قالبها و قابهای مشخص.

ارسال داده ها‌ : قابلیت Full-Duplex (ارسال و دریافت مضاعف دوطرفه).

کشف و تصحیح خطا : قابلیت CRC (Cyclical Redundancy Check) تست نسخه پشتیبان چرخشی.

وارسی خطای N بیت‌ ،N بیت داده ها که N از حد اکثر طول رشته خطا بیشتر است.

روش دوم روش کنترل اعشار X-ON / X-OFF است که بر مبنای کدهای ASCII میباشد.

فشرده سازی داده ها / کد نمایی : تمام مودمهای جدید از یک شیوه استاندارد و مشترک برای فشرده سازی و کد / دکد نمودن بر مبنای کدهای ASCII تبعیت میکنند.

انواع استانداردهای مودمها : 1.

V.22 فراهم سازی سرعت 1200 b/s با 600 باود (Baud) «تغییر حالت در هر ثانیه» 2.

V.22bis فراهم سازی سرعت 2400 b/s با 600 باود (Baud) 3.

V.32 فراهم سازی سرعت4800 b/s or 4800 b/s با 600 باود (Baud) 4.

V.32bis فراهم سازی سرعت 19600 b/s قابل تنظیم وکاهش.

5.

V.34 فراهم سازی سرعت 28800 b/s و حمایت از استانداردهای V.32 و V.32bis 6.

V.34bis فراهم سازی سرعت 33600 b/s 7.

V.35 بدنه اصلی ارتباط شبکه های گسترده با شبکه های کوچک.

ارتباط چندین خط تلفن به صورت گروهی.

8.

V.42 حمایت از استانداردهای V.32 و V.32bis با این تمایز که کشف و تصحیح خطا در آن بهتر و پیچیده تر شده است.

9.

V.90 فراهم سازی سرعت بال تر از56000 b/s قابل استفاده برای توپولوژی X2 از 3Com و نیز Rockwell K56flex مودم های کابلی : در برخی از کشورهای دنیا نظیر امریکا سالیان متمادی است که مردم از تلویزیون های کابلی استفاده می نمایند.

تنوع شبکه های تلویزیونی و کیفیت تصاویر از مهمترین دلایل گرایش مردم به تلویزیون های کابلی است .

مشترکین تلویزیون های کابلی دارای یک گزینه مناسب جهت اتصال به اینترنت می باشند مودم های کابلی با تکنولوژی DSL رقابت می نمایند.

ارزایابی کیفیت مودمهای سری 56k بر طبق قواننین FCC همه سازندگان مودم باید این فاکتورها را همراه مودم به خریدار ارائه دهند : 1.محدودیت های پهنای باند 2.میزان نویز پذیری در خطوط تلفن 3.(تکنولوژی) مبدل دیجیتال به آنالوگ 4.(تکنولوژی) مبدل آنالوگ به دیجیتال 5.نوع و شیوه پردازشها و قالب بندی داده ها اکنون به بررسی جزئیات میپردازیم: 1.

پهنای باند : پهنای باند خطوط تلفن 3000 هرتز است .

این پهنای باند است که ظرفیت انتقال اطلاعات روی باند را به ما نشان میدهد.

bit· rate = bandwidth*(log2(1 + S/N)) 53000· bps = (3000 Hz)*(log2(1 + S/N)) so· the S/N must be at least 208545.

SNR = 10 log(S/N) = 53.2 dB 2.

مبدل دیجیتال f آنالوگ f دیجیتال : با توجه به تکنولوژی مبدلهاست که میتوان فاکتورهای حیاتی ای از کیفیت مودم به دست آورد.

مثلا میزان نویز پذیری مودم.

در مودمها یک واحد بسیار مورد توجه است ، Quantization noise یا میزان پله ای کردن نویز : quantization· noise = (1/2^q)^2 if· signal = 1, then S/N = 2^2q 2^2q· = 3162.3 q· = 5.81 bits مودم : آسنکرون(آنالوگ) : پهنای باند کوتاه .

روش ارتباطی یک طرفه.داده‏ها را در قالب یک جریان متناوب از بسته‏های داده‏ای کوچک ارسال می‏کند ·سنکرون : معمولا در محیط‏های leased-line مورد استفاده قرار می‏گیرند و در این تکنیک از مالتی پلکسرها برای برقراری ارتباط بین ترمینالها و سرورها و کامپیوترهای mainframe استفاده می‏گردد پروتکل Point-to-point امروزه از ترمینال های واقعی و یا شبیه سازی شده بمنظور اتصال به یک کامپیوتر استفاده نمی شود.

از مودم ها بمنظور اتصال به یک مرکز ارائه دهنده خدمات اینترنت (ISP) استفاده و مرکز فوق امکان ارتباط با اینترنت را فراهم می آورد.

مودم مربوطه مسئولیت روتینگ بسته های اطلاعاتی بسته بندی شده بر اساس پروتکل TCP/IP بین مودم استفاده شده و ISP را برعهده خواهد داشت .

روش استاندارد استفاده شده برای روتینگ بسته های اطلاعاتی از طریق مودم، Point-to-point protocol)ppp) نامیده می شود.

TCP/IP موجود بر روی کامپیوتر کاربر بصورت عادی داده گرام های خود را ایجاد می نماید داده گرام های فوق برای انتقال در اختیار مودم گذاشته می شوند.

ISP مربوطه داده گرام ها را دریافت و آنها را در مسیر مناسب هدایت ( ارسال) خواهد کرد.

در زمان دریافت اطلاعات از طریق ISP و استقرار آنها بر روی کامپیوتر کاربر از فرآیندی مشابه استفاده می گردد.

داده کامپیوتر در قالب رقم (Digital) ذخیره میشود و در حالی که خطوط تلفن داده ها را در قالبی قیاسی (Analog ) منتقل میکنند.

به اطلاعاتی رقمی می گوییم که توسط اعداد گسسته قابل نمایش باشد .

به داده ای قیاسی گوییم که توسط کمیتهای متغیر پیوسته نمایش داده میشوند.

هنگامی که دو کامپیوتر را از طریق خط تلفن متصل میکنیم، نیاز به ابزاری به عنوان واسط بین کامپیوتر خود و سیستم تلفن داریم که داده ها را از قالبی رقمی به قالبی تلفیقی ( Modulation) نموده تا از طریق خط تلفن قابل انتقال باشند.

همچنین در انتهای دیگر داده قیاسی را به قالب رقمی اولیه اش تفکیک ( Demodulation ) مینماید.

این ابزار " Modulation / Demodulation " ( تلفیق کننده / تفکیک کننده ) یا Modem نامیده میشود.