7.3.1 Modem bất ủồng bộ 7.3.2 Modem ủồng bộ .
7.3.3 Kết nối modem qua hệ thống ủiện thoại .
7.3.1 Modem bất ủồng bộ :
Là những modem truyền với vận tốc tương ủối thấp. Modem bất ủồng bộ tiờu biểu là loạt (serie) 103 của hảng Bell. Vận tốc truyền của loạt 103 là 300 bps trờn kờnh ủiện thoại, ủiều chế FSK, vận tốc này tương ủương với 27 ký tự/s (giả sử mỗi ký tự gồm 7 bớt của mó ASCII thêm 1 bít start, 2 bít stop và 1 bít parity). Chuẩn giao tiếp dùng cho các modem này
là dũng ủiện vũng 20 mA hoặc RS-232 ủó bàn ủến trong chương trước. Loạt 103 cú thể truyền song cụng với 2 ủường dõy, như vậy hệ thống dựng phương phỏp phõn chia tần số cho kờnh truyền (FDM). Khoảng tần số từ 300 ủến 3000 Hz chia làm hai dải : từ 300 ủến 1700 Hz và từ 1700 ủến 3000 Hz. Phổ tần cho ở (H 7.34)
(H 7.34)
Trong mỗi dải tần ủều cú tần số mark và space : Trong dải tần thấp cỏc tần số ủú là 1270 Hz và 1070 Hz và trong dải tần cao là 2225 Hz và 2025 Hz. Tần số trung tâm là 1170 Hz và 2125 Hz. Khoảng cách tần số mark và space là 200 Hz, vận tốc truyền bít là 300 bps nên băng thông của tín hiệu là 800 Hz. Ta thấy :
FFSK1 = 1170 Hz và FFSK2 = 2125 Hz ; 3 br = 900 fm - fs = 200 = (2/3) br = (2/3).300
Cú thể núi cỏc tần số fm và fs chọn trong loạt 103 thỏa cỏc ủiều kiện về tớnh kinh tế Hệ số h trong hai dải tần cao và thấp ủều bằng 0,67 và cho hai hệ số Bessel
(H 7.35)
Trước khi liên lạc người ta phải thỏa thuận với nhau bên nào sẽ phát và thu dải tần nào - cao hay thấp - éiều này thực hiện bằng cỏch giả ủịnh một bờn phỏt sinh cuộc gọi và bên kia trả lời. Modem của người gọi là originate modem và modem kia là answer modem. Thông thường originate modem phát trên băng tần thấp và thu trên băng tần cao và ngược lại cho answer modem.
(H 7.35) cho sơ ủồ khối của hệ thống modem 103, bờn phỏt là một thiết bị ủầu cuối và bên thu là một máy tính
Vận hành của modem và cỏc khối chức năng ủược mụ tả dưới ủõy :
- Giao tiếp ủường dõy (Line interface) : phối hợp tổng trở modem và ủường dõy ủiện thoại (thường là 600Ω) ủồng thời biến ủổi cõn bằng ↔ khụng cõn bằng. Phần tử chớnh của mạch giao tiếp ủường dõy là một biến thế gọi là hybrid (H 7.36).
- Bộ song cụng (Duplexer) : Tạo sự ghộp nối cú tớnh ủịnh hướng và cỏch ly tớn hiệu ủể thực hiện ủồng thời hai chức năng thu phỏt .(H 7.36) là sơ ủồ một bộ song cụng với mạch giao tiếp ủường dõy
(H 7.36)
Phần chớnh của bộ song cụng là một OPAMP dựng như một mạch khuếch ủại vi sai, khuếch ủại tớn hiệu thu từ bộ lọc thu và ngăn khụng cho tớn hiệu phỏt ủi qua, tớn hiệu này ủược ủưa ra mạch ngoài từ mạch lọc phỏt qua biến thế hybrid ủể ra ủường dõy ủiện thoại.
- Bộ lọc thu Rx : Như ủó núi trờn, originate modem sẽ thu tớn hiệu ở dải tần cao và answer modem sẽ thu tớn hiệu ở dải tần thấp nờn bộ lọc thu ở hai modem phải cho dạng ủỏp tuyến như ủó thấy ở (H 7.34). người ta thường dựng cỏc bộ lọc tớch cực dựng OPAMP ủể tạo một mạch lọc dải thụng. Mạch lọc thu thường gồm từ 4 tới 7 mạch lọc như ở (H 7.37) ủể cú ủộ lợi từ 20 ủến 30dB.
(H 7.37)
- Bộ giải ủiều chế (Demodulator) : Bộ giải ủiều chế FSK là một mạch tỏch súng FM, có thể dùng kiểu tách sóng phân biệt, nhưng với sự phát triển của công nghệ chế tạo IC người ta thường dựng vũng khúa pha ủể thực hiện việc giải ủiều chế .(H 7.38) là một mạch giải ủiều chế dựng vũng khúa pha.
(H 7.38)
- Bộ phát hiện mức ngưỡng (Threshold detect) : Ðây là một mạch so sánh và cho ở ngó ra một tớn hiệu HIGH hoặc LOW tựy theo mức tớn hiệu thu ủược. Khi tớn hiệu thu vào cú biờn ủộ quỏ nhỏ ủường RxD sẽ ghim ở mức HIGH và ủường CD (Carrier Detect) ở OFF
- Bộ ủiều chế (Modulator) : Mụ hỡnh và vận hành ủó ủược bàn ủến trong phần trờn - Bộ lọc phỏt Tx : Quyết ủịnh băng thụng của tớn hiệu phỏt FSK ủồng thời giới hạn cỏc tớn hiệu nhiễu và họa tần tạo bởi mạch giải ủiều chế ở bộ phận thu.
Mạch lọc phát còn có nhiệm vụ ghim mức tín hiệu ra không vượt quá -9 dBm là mức cụng suất cho phộp của ủường dõy ủiện thoại.
- Tớn hiệu bắt tay hoặc ủiều khiển : Khối logic này ủiều khiển hoạt ủộng của modem và chuyển trạng thái của modem từ hoặc tới DTE bằng cách dùng các tín hiệu RST, CTS, DTR, DSR và CD như mô tả trong chương trước (các chuẩn giao tiếp).Trong nhiều trường hợp một thiết bị ở xa có thể yêu cầu truy xuất dữ liệu gốc (data base) từ một máy tính chủ.
Người yờu cầu dựng bàn phớm ủể nhập dữ liệu nờn chỉ cần vận tốc truyền thấp trong khi mỏy tớnh chủ truyền dữ liệu ủến ủầu cuối cú thể truyền với vận tốc cao hơn.
Cỏc modem loạt 202 của Bell ủỏp ứng yờu cầu này : Cỏc modem này cú vận tốc truyền từ mỏy tớnh chủ ủến thiết bị ủầu cuối (gọi là kờnh sơ cấp) là 1200 bps và vận tốc truyền từ thiết bị ủầu cuối ủến mỏy tớnh chủ (gọi là kờnh thứ cấp) là 75 bps. Cỏch truyền 2 kờnh cú vận tốc khỏc nhau gọi là cỏch truyền song cụng bất ủối xứng (Asymetrical full- duplex communication).
(H 7.39)
(H 7.39) là phổ tần của modem 202, lưu ý là kờnh sơ cấp dựng phương phỏp ủiều chế FSK với tần số fm và fs lần lượt là 1200 Hz và 2200 Hz và kờnh thứ cấp thỡ ủiều chế ASK, tần số sóng mang là 387 Hz.
Một ứng dụng ủiển hỡnh của hệ thống truyền song cụng bất ủối xứng là Videotex. éõy là một dịch vụ mà qua ủú người sử dụng (vai trũ một thiết bị ủầu cuối) cú thể truy xuất dữ liệu từ một cơ sở dữ liệu trung tõm (mỏy tớnh chủ) qua mạng ủiện thoại.
Cơ sở dữ liệu của Videotex có thể chứa rất nhiều thông tin khác nhau, thông qua bàn phớm người sử dụng cú thể ủặt một cuộc gọi ủến mỏy tớnh chủ và yờu cầu những thụng tin cần thiết trong Videotex. Các lệnh của người sử dụng truyền tới máy tính chủ với vận tốc thấp và cỏc file văn bản, ủồ họa ... gọi chung là cỏc trang Videotex truyền tới nơi yờu cầu với vận tốc cao hơn
Với sự cải tiến thiết bị nhập dữ liệu (bàn phím) vận tốc truyền của kênh thứ cấp có thể cao hơn và modem 202C ra ủời thỏa mản yờu cầu này. (H 7.40) cho phổ tần của modem 202C
(H 7.40)
Modem 202C chỉ khỏc với Modem 202 ở cỏch ủiều chế kờnh thứ cấp là FSK chứ không phải ASK, hai tần số mark và space là 390 Hz và 490 Hz, và vận tốc truyền của kênh này là 150bps.
7.3.2 Modem ủồng bộ :
Một số modem ủồng bộ ủược hảng Bell chế tạo ủể truyền dữ liệu với vận tốc cao hơn.
Như ủó núi trờn, ủể truyền vận tốc cao cỏc modem phải ủiều chế nhiều pha PSK (4 hoặc 8 pha) hoặc kết hợp PSK và ASK ủể cho 16 pha, gọi là QAM.
Bảng 7.5 giới thiệu một số modem ủồng bộ Bảng 7.5 Một số Modem ủồng bộ
Loại Ðường dây Ðiều chế Vận tốc Mode
201B 201C 208A 208B 209A
4
2 dây chuyển mạch
4 dây riêng 4 dây riêng 2 dây chuyển mạch
4 dây
4 pha PSK 4 pha PSK 4 pha PSK 8 pha PSK 8 pha PSK 16pha QAM
2400 bps 2400 2400 4800 4800 9600
Songcông/B.song công Ðồng bộ
Bỏn song cụng ủồng bộ Song cụng ủồng bộ Song cụng ủồng bộ Bỏn song cụng ủồng bộ Song cụng ủồng bộ 7.3.3 Kết nối modem qua hệ thống ủiện thoại :
éể thực hiện việc truyền dữ liệu qua hệ thống ủiện thoại thụng qua modem, cụng ty ủiện thoại cú nhiệm vụ tạo sự kết nối sao cho thật thuận lợi cho người sử dụng modem. Cú 2
cách kết nối: - Ghép âm (Acoustical coupler) - Kết nối nhờ mạch truy xuất dữ liệu (Data access arrangement).
7.3.3.1 Kết nối thông qua ghép âm .
7.3.3.2 Kết nối nhờ mạch truy xuất dữ liệu .
7.3.3.1 Kết nối thông qua ghép âm :
Ðể thực hiện việc kết nối cần một bộ phận ghép âm (Acoustically coupled modem) cú chỗ gỏc ống tổ hợp giống như ở ủiện thoại mà bờn trong cú mạch như (H 7.41). A1 và A2 trong mạch khụng phải là cổng logic nhưng ủược dựng với ý nghĩa là tớn hiệu chỉ xuất hiện ở ngó ra khi cú ủủ hai tớn hiệu ở ngó vào.
(H 7.41)
Phỏt sinh cuộc gọi: Người vận hành ở Originate modem khởi ủộng cuộc gọi bằng cỏch nhấc ống tổ hợp (trạng thỏi Off-hook tỏc ủộng lờn ủường dõy) quay số ủiện thoại liờn kết với modem answer. Ở ủầu kia, khi nhận ủược chuụng, mạch bỏo chuụng ủược tỏc ủộng (pin 22 của RS 232). Nếu DTE ủó sẵn sàng, nú cho phộp pin DTR (pin 20) lờn mức tỏc ủộng, bỏo cho modem ủể trả lời cuộc gọi bằng cỏch phỏt tớn hiệu mark F2. Khi nghe tớn hiệu này, người vận hành ở Originate modem gác ống tổ hợp lên bộ phận ghép âm của modem (Acoustically coupled modem). Tớn hiệu F2 sẽ ủược chuyển thành tớn hiệu ủiện nhờ micro của modem (H 7.41). Tín hiệu này qua A2 tới mạch dò sóng mang (A2 có thể là một khóa cơ hoặc tế bào quang). Mạch lọc dải thông chỉ cho phép tần số mark/space của F2 qua. Khi Originate modem nhận ủược tớn hiệu mark F2 nú bỏo cho cho DTE bằng cỏch tỏc ủộng lờn mạch RLSD (pin 8), sau thời gian trể giữa RTS/CTS, tần số mark/space F1 của Originate modem ủược phỏt ủi. A1 là một khúa cú tỏc dụng bảo ủảm chỉ cho F1 phỏt ủi khi dũ ra súng mang. Originate modem lỳc này ở vào chế ủộ phỏt dữ liệu và nú sẽ phỏt cho tới khi nào cả 2 DTE ngưng phát sóng mang và chấm dứt cuộc gọi.
Trong khi truyền dữ liệu, tớn hiệu số sẽ ủược gửi từ LCU (Line Control Unit) tới mạch ủiều chế FSK thụng qua chuẩn RS-232C. Cỏc xung này ủiều chế tớn hiệu từ VCO và cho ra tớn hiệu tương tự ở ngó ra, ủưa ủến loa ủể chuyển ủổi thành tớn hiệu nghe ủược và ủưa vào
micro của ống tổ hợp ủểỡ truyền lờn ủường dõy thoại giống như ta truyền tiếng núi. Answer modem nhận tớn hiệu F1 giải ủiều chế và cho lại dữ liệu như ta ủó biết.
Khúa S1 trong (H 7.41) cho phộp chọn phương thức hoạt ủộng là HDX hay FDX.
Trong cỏc modem ủời cũ, tớn hiệu từ keyboard khụng xuất hiện trực tiếp trờn màn hỡnh. Khi chọn HDX, dữ liệu từ keyboard của DTE phát qua mạch sửa dạng rồi hiển thị trên màn hình.
Khi chọn FDX, dữ liệu phát xuất hiện trên màn hình khi answer modem phát ngược lại cho originate modem.
7.3.3.2 Kết nối nhờ mạch truy xuất dữ liệu (Data Access Arangement, DAA):
Cỏc thiết bị DTE cú thể truyền dữ liệu trờn ủường dõy ủiện thoại nhờ một mạch nối giữa modem và ủường dõy ủiện thoại gọi là mạch truy xuất dữ liệu, (H 7.42) là sơ ủồ mạch DAA.
(H 7.42)
Modem nhận cuộc gọi: Tớn hiệu chuụng tần số 20 Hz ủến ủược lọc và tớch hợp bởi mạch dũ chuụng cho ủến lỳc ủủ ủể kớch hoạt mạch DAA bởi ủiện thế một chiều cấp cho ủường RI. Modem phản ứng bằng cỏch ủưa chõn OH (Off-hook) lờn cao. Tớn hiệu này tỏc ủộng relay OH (là loại thường hở, NO) cho phộp một dũng DC chạy trờn mạch ủiện thoại.
Tổng ủài sẽ nhận ra ủiều này như trạng thỏi Off-hook và chấm dứt tớn hiệu chuụng. Lỳc này modem ủưa ủường DA lờn ON, ủiều này tỏc ủộng lờn relay CT (loại thường ủúng, NC) làm hở mạch ủiện trở khiến mạch kiểm soỏt mức tự ủộng ủược nối vào mạch và cho phộp cỏc ủường Tip (T) và Ring (R) nối vào DT (Data Tip) và DR (Data Ring). Lỳc này ủường CCT cũng lờn ON bỏo cho modem biết hệ thống ủó ủược kết nối và modem chờ nhận tớn hiệu.
Cuộc gọi sẽ chấm dứt khi modem cấp tín hiệu mức thấp cho chân OH làm vô hiệu hóa relay OH và ngắt mạch DC.
Modem phát sinh cuộc gọi: Theo một cách tương tự, modem phát sinh cuộc gọi bằng cỏch ủưa chõn OH lờn cao ủể thụng mạch DC tới tổng ủài. Sau khi hoàn tất việc quay số, chõn DA lờn cao ủể tỏc ủộng lờn relay CT ủể thụng mạch kết nối modem và hệ thống.
Modem sẽ bắt ủầu truyền tớn hiệu khi chõn CCT lờn mức cao. Sau khi phỏt xong bản tin, modem ủưa chõn OH xuống thấp ủể chấm dứt sự kết nối.