From: hackbard Date: Mon, 8 May 2006 12:51:15 +0000 (+0000) Subject: added the script ... X-Git-Url: https://hackdaworld.org/gitweb/?a=commitdiff_plain;h=816022888e4142eaf6c485176319baa206440412;p=lectures%2Flatex.git added the script ... --- diff --git a/modem/modem_script.tex b/modem/modem_script.tex new file mode 100644 index 0000000..a047e1e --- /dev/null +++ b/modem/modem_script.tex @@ -0,0 +1,193 @@ +\pdfoutput=0 +\documentclass[twoside,a4paper,11pt]{book} +\usepackage[activate]{pdfcprot} +\usepackage{verbatim} +\usepackage{a4} +\usepackage{a4wide} +\usepackage[english,german]{babel} +\usepackage[latin1]{inputenc} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{ae} +\usepackage{aecompl} +\usepackage[dvips]{graphicx} +\graphicspath{{./img/}} +\usepackage{color} +\usepackage{pstricks} +\usepackage{pst-node} +\usepackage{rotating} +%\usepackage{fancyhdr} +%\pagestyle{fancy} + +% (re)new commands +\newcommand{\printimg}[5]{% + \begin{figure}[#1]% + \begin{center}% + \includegraphics[#2]{#3}% + \caption{#4}% + \label{#5}% + \end{center}% + \end{figure}% +} +%\addto\captionsnenglish{% +% \renewcommand{\figurename}{Fig.}% +% \renewcommand{\tablename}{Table}% +%} + +% hyphenation +\hyphenation{} + +% author & title +\author{Melanie Lenk\\{\texttt mali@malinet.org}} +\title{Das Modem - die Schnittstelle ins Internet\\{\small Vom kalten Krieg bis zur digitalen Revolution}} + +\begin{document} + +\frontmatter{} +\maketitle +\tableofcontents + +\mainmatter{} +\chapter{Einleitung} +Das Internet \cite{wiki_internet_de} ist heutzutage nicht mehr weg zu denken. +Zu wichtig und hilfreich sind die hohe Anzahl an M"oglichkeiten die es bietet. +Einen der wohl wichtigsten Dienste des Internets stellt das {\em World Wide Web} dar, ein "uber das Internet abrufbares {\em Hypertext-System}, in denen die Anwender mit Hilfe eines {\em Webbrowsers} Dokumente von einem {\em Webserver} herunterladen, anschauen und sogenannten {\em Hyperlinks} auf andere {\em Webseiten} folgen k"onnen \cite{wiki_www_de}. +Dieser Dienst wird oft mit dem Internet gleichgesetzt, ist aber j"unger und stellt nur eine m"oglich Nutzung des Internets dar. +Weitere bekannte Dienste sind zum Beispiel die {\em E-Mail}, das Chat-Protokoll {\em IRC} und die Kommunikationsm"oglihckeit durch das {\em Telnet}-Protokoll. + +\begin{figure}[!h] +\begin{center} +\includegraphics[width=15cm]{internet-modem.eps} +\caption{Grobes Schema einer Verbindung eines Heimcomputers mit dem Internet durch ein Modem} +\label{img:internet_modem} +\end{center} +\end{figure} +Abbildung \ref{img:internet_modem} zeigt, wie man mit Hilfe eines Modems \cite{wiki_modem_de} seinen Computer zu Hause "uber die Telefonleitung ins Internet verbinden kann. +Im der vorliegenden Arbeit soll das Szenario dieser Abbildung verstanden und detailierter betrachtet werden, es wird uns aus diesem Grund noch einige weitere Male begegnen. + +Zun"achst setzt sich die Arbeit im ersten Kapitel mit dem Modem auseinander. +Im zweiten Kapitel wird das Internet behandelt. +Zu beiden Errungenschaften des digitalen Zeitalters wird ein grober geschichtlicher Ablauf gegeben, was den Titel dieser Arbeit erkl"aren wird. + +\chapter{Das Modem} + +\section{Begriffserkl"arung} + +Das Modem ist aus den zwei W"ortern {\bf Mod}ulator/{\bf Dem}odulator zusammengesetzt. +Es dient zur "Ubertragung digitaler Daten "uber analoge Leitungen, wie etwa der Telefonleitung. +Dazu wandelt es digitale Information durch Modulation der Daten auf ein analoges Tr"agersignal. +An der Gegenstelle, einem weiteren Modem, passiert genau der umgekehrte Prozess. +Das modulierte analoge Signal wird demoduliert und die digitalen Informationen zur"uckgewonnen. +Das analoge Signal ist dabei den Besonderheiten des Telefonnetzes angepasst. +F"ur die "Ubertragung stand in dem alten analogen Telefonnetz zun"achst das Frequenzband von $300 \, Hz$ bis $3.4 \, kHz$ zur Verf"ugung. +\begin{figure}[!h] +\begin{center} +\includegraphics[width=14cm]{modulation.eps} +\caption{Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulation eines digitalen Signals} +\label{img:modulation} +\end{center} +\end{figure} +Abbildung \ref{img:modulation} zeigt drei verschiedene und einfache Modulationsverfahren. + +\section{Geschichtliche Entwicklung} + +In den Zeiten des kalten Krieges um 1950 wurde von den Vereinigten Staaten ein computergest"utztes Luftverteidigungssystem mit dem Namen SAGE \cite{wiki_sage_en} entwickelt. +Dieses sollte in der Lage sein, feindliche sowjetische Bomber aufzusp"uren, zu verfolgen und abzufangen. +Es war das erste landesweit vernetzte Radarsystem. +Zum Zeitpunkt der Fertigstellung durch {\em IBM} (sieh Abbildung \ref{img:whirlwind}) war die Bedrohung durch Bomber l"angst der durch Raketen gewichen. +F"ur diesen Zweck war {\em SAGE} v"ollig ungeeignet. +Jedoch hatte das Projekt entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung von Computersystemen, Echtzeitverarbeitung von Informationen und der Vernetzung durch Modems. +1957 baute {\em IBM} zusammen mit {\em American Airlines} eine kleine Variante der {\em SAGE} f"ur den zentralisierten Vertrieb von Flugtickets. +\begin{figure}[!h] +\begin{center} + \includegraphics[height=3.7cm]{sage_computer.eps} + \includegraphics[height=3.7cm]{sage_building.eps} + \includegraphics[height=3.7cm]{sage_terminal.eps} +\caption{IBM AN/FSQ-7 Whirlwind II R"ohrenrechner, Geb"aude und Terminal} +\label{img:whirlwind} +\end{center} +\end{figure} + + +Die Notwendigkeit eines schnellen Informationsaustauschs lag also vor. +Da sehr gro"se Datenmengen nur durch Computer verarbeitet werden k"onnen, lag es nahe, eine Daten"ubertragung zwischen Computern zu realisieren. +Da das Telefonnetz, mit seinem Ursprung 1880, zu dieser Zeit gut ausgebaut war, kam die Idee, die Computer "uber die Telefonleitung miteinander kommunizieren zu lassen. +Das Telefonnetz war jedoch nur zur Sprach"ubertragung gedacht, weshalb ein Ger"at zur Wandlung digitaler Information in T"one und zur"uck ben"otigt wurde, das Modem. + +Der nordamerikanische Telefonkonzern {\em AT\&T} genoss eine Monopolstellung in den USA und Kanada. +Nur Ger"ate von {\em AT\&T} selbst durften elektrisch mit ihrem Netzwerk verbunden werden. +{\em At\&T} brachte 1958 zwei {\em digital subset} Ger"ate f"ur die stark ansteigende Anzahl der Computernutzer heraus. +Diese Ger"ate hatten eine "Ubertragungsrate von $200 \, baud$, $1 \, baud = 1 \, \frac{bit}{s}$. +1960 wurde der Name {\em Data-Phone} eingef"uhrt und ersetzte den Begriff {\em digital subset}. +Ein sehr bekanntes Modem ist das {\em 103A Data-Phone}, das 1962 auf den Markt kam. +Es schaffte eine "Ubertragungsrate von $300 \, baud$ in beide Richtungen (vollduplex) "uber die normale Telefonleitung. + +Auf Grund der Monopolstellung von {\em At\&T} und dem Verbot nicht-{\em AT\&T} Ger"ate elektrisch mit dem Telefonnetz zu verbinden, entstand die Idee der Akustikkoppler \cite{wiki_akustikkoppler_en}. +\begin{figure}[!h] +\begin{center} +\includegraphics[width=14cm]{akustikkoppler.eps} +\caption{Akustikkoppler} +\label{img:akustikkoppler} +\end{center} +\end{figure} +Abbildung \ref{img:akustikkoppler} zeigt einen solchen Akustikkoppler. +An Mikrofon und Lautsprecher des Telefonh"orers werden die entsprechenden Gegenst"ucke des Akustikkopplers befestigt. +Somit k"onnen die modulierten analogen Signale in beiden Richtungen durch das Telefonnetz "ubertragen werden, ohne dass das Modem elektrisch mit der Telefonleitung verbunden ist. + +Mit einem Gerichtsurteil von 1968 wurden nun auch nicht-{\em AT\&T} Ger"ate am Telefonnetz erlaubt. +Diese mussten allerdings komplexe und teure Tests bestehen, weshalb der Akustikkoppler bis 1980 weit verbreitet blieb. + +1972 brachte {\em Vadic} das {\em VA3400} mit einer beachtliche vollduplex Daten"ubertragung von $1200 \, baud$ "uber eine Standard-Telefonleitung auf den Markt. + +Der n"achste Meilenstein in der Modemtechnologie war die Entwicklung des Smartmodems durch den Herrn Hayes. +Dieses besteht aus einem Standard-Modemchip und einem zus"atzlichen Befehls-Controller. +Das Modem arbeitet in zwei m"oglichen Modi. +Im sogenannten {\em data mode} werden alle Daten wie gehabt an die Gegenstelle gesendet. +Im {\em command mode} werden die Daten als Befehle von dem Controller interpretiert und ausgef"uhrt. +Hayes entwickelte das {\em Hayes command set}, auch AT-Befehlssatz genannt, der bis heute Basis computergesteuerter Modems ist. +Das Modem war nun selbstst"andig in der Lage zu w"ahlen beziehungsweise abzuheben und aufzulegen. +Abbildung \ref{img:hayes} zeigt ein solches Modem. +\begin{figure}[!h] +\begin{center} +\includegraphics[width=14cm]{hayesmodem.eps} +\caption{Hayes Modem} +\label{img:hayes} +\end{center} +\end{figure} + +Bis Mitte der 80er Jahre erreichte man Geschwindigkeiten von $300$ bis $1200 \, baud$. +Die Akustikkoppler wichen den weiterentwickelten Smartmodems. +In den sp"aten 80er Jahren waren "Ubertragungsraten bis zu $2400 \, baud$ m"oglich. +{\em Minitel}, ein franz"osischer Vidiotext Online Service Anbieter, f"uhrte erstmals hohe Geschwindigkeiten f"ur den Empfang von Daten und niedrige Geschwindigkeiten f"ur den Versand von Daten ein. +Studien zeigten n"amlich, dass die Empfangsrichtung deutlich mehr genutzt wird. +1984 bot {\em Trailblazer Modems} Ger"ate an, die eine dynamische "Ubertragungsrate f"ur den Empfang und den Versand erlaubten. +Die "Ubertragungsrate wurde "uber einen extra Kanal je nach Bedarf ausgehandelt. +Damit waren "Ubertragungsraten von $19000 \, baud$ m"oglich. + +Ende der 80er Jahre wurde mit Hilfe der Echounterdr"uckung \cite{wiki_echo_en} eine vollduplex "Ubertragungsrate von $9600 \, baud$ m"oglich gemacht. +Daraus entwickelte sich der {\em v.32} Standard. + +1994 wurde der {\em v.34 Standard} verabschiedet. +Die speziellen Modemchips wurden durch flexiblere DSP und Microcontroller L"osungen ersetzt. +So konnte man Kompatibilit"at zu "alteren Standards realisieren. +Die {\em v.34} Generation erm"oglichte "Ubertragungsraten von $28,800 \, baud$. + +Mit der Digitalisierung des Telefonnetzes seit 1990 entstand der {\em v.90} Standard. +Durch Anschliessen der Teilnehmeranschlussleitungen an digitale Vermittlungsstellen konnte der Frequenzbereich auf $0$ bis $4 \, kHz$ erweitert werden. +Jedes Sample ist $16 \, Bit$ breit, was zu einer "Ubertragungsrate von $64 \,kbps$ f"uhrt. +Da jedoch ein $Bit$ pro $Byte$ als Meta- beziehungsweise Kontrolldaten genutzt werden, erreicht man effektive "Ubertragungsraten von $56 \, kbps$. + + +\chapter{Das Internet} + +\backmatter{} +\begin{thebibliography}{99} + \bibitem{wiki_internet_de} Wikipedia, Internet. http://de.wikipedia.org/wiki/Internet + \bibitem{wiki_www_de} Wikipedia, World Wide Web. http://de.wikipedia.org/wiki/World\_Wide\_Web + \bibitem{wiki_modem_de} Wikipedia, Modem. http://de.wikipedia.org/wiki/Modem + \bibitem{wiki_sage_en} Wikipedia, SAGE. http://en.wikipedia.org/wiki/Semi\_Automatic\_Ground\_Environment + \bibitem{wiki_akustikkoppler_en} Wikipedia, Acoustic coupler. http://en.wikipedia.org/wiki/Acoustic\_coupler + \bibitem{wiki_echo_en} Wikipedia, Echo cancellation. http://en.wikipedia.org/wiki/Echo\_cancellation +\end{thebibliography} + +\end{document} diff --git a/modem/modem_talk.tex b/modem/modem_talk.tex index bb4f047..fe03cf3 100644 --- a/modem/modem_talk.tex +++ b/modem/modem_talk.tex @@ -867,6 +867,12 @@ \tableofcontents%[pausesections] \end{frame} +\begin{frame} +\begin{center} + \includegraphics[width=10cm]{internet-modem.eps} +\end{center} +\end{frame} + \begin{frame} \frametitle{Danke f"ur die Aufmerksamkeit} \begin{center}