X-Git-Url: https://hackdaworld.org/gitweb/?p=lectures%2Flatex.git;a=blobdiff_plain;f=modem%2Fmodem_script.tex;h=1f23212f6b93cb58a8565d651965a926841e19bf;hp=a047e1ec63607afb8cc86ddf9d4667620cc12982;hb=c6853b68db88ea4de2ebd91db0ac6a058f8bda43;hpb=816022888e4142eaf6c485176319baa206440412 diff --git a/modem/modem_script.tex b/modem/modem_script.tex index a047e1e..1f23212 100644 --- a/modem/modem_script.tex +++ b/modem/modem_script.tex @@ -125,7 +125,7 @@ Es schaffte eine "Ubertragungsrate von $300 \, baud$ in beide Richtungen (volldu 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} +\includegraphics[width=10cm]{akustikkoppler.eps} \caption{Akustikkoppler} \label{img:akustikkoppler} \end{center} @@ -149,7 +149,7 @@ Das Modem war nun selbstst"andig in der Lage zu w"ahlen beziehungsweise abzuhebe Abbildung \ref{img:hayes} zeigt ein solches Modem. \begin{figure}[!h] \begin{center} -\includegraphics[width=14cm]{hayesmodem.eps} +\includegraphics[width=10cm]{hayesmodem.eps} \caption{Hayes Modem} \label{img:hayes} \end{center} @@ -177,6 +177,181 @@ Durch Anschliessen der Teilnehmeranschlussleitungen an digitale Vermittlungsstel 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 $56 \, kbps$. +Da bei einer vorhandenen digitalen Leitung die AD/DA-Wandlung keinen Sinn mehr macht, wurde der vollst"andig digitale {\em v.91} Standard entwickelt. +Die Entwicklung starb auf Grund von ADSL und Kabelmodems aus. + +\begin{figure}[!h] +\begin{center} + \includegraphics[height=4.7cm]{btx-modem.eps} + \includegraphics[height=4.7cm]{btx-terminal.eps} +\caption{{\em BTX}-Modem und {em BTX}-Terminal-Telefon-Kombination} +\label{img:post} +\end{center} +\end{figure} +In Deutschland waren bis Mitte der 80er Jahre auch nur posteigene Modems erlaubt. +Das Modem ist als Netzabschluss zu sehen und liegt damit im Hoheitsbereich der staatlichen Deutschen Post. +Seit 1983 bot die Deutsche Post {\em BTX (Bildschirmtext)} an, einen interaktiven Onlinedienst. +Das Modemmonopol liess sich jedoch auf Grund immer billiger und schneller werdender Modems anderer Anbieter ab 1990 nicht l"anger aufrecht erhalten. +Abbildung \ref{img:post} zeigt ein {\em BTX}-Modem und eine {\em BTX}-Terminal-Telefon-Kombination. + +Ab 1990 wurden eine Reihe von {\em DSL}-Verfahren entwickelt. +{\em DSL} steht dabei f"ur {\em Digital Subscriber Line} was digitale Teilnehmeranschlussleitung bedeutet. +"Uber diese Leitung "ubertr"agt ein {\em DSL}-Modem (auch NTBBA: Network Termination Broadband Access) die Daten in einem hochfrequenten Signal. +Die starke D"ampfung des hochfrequenten Signals begrenzt die Reichweite bis zur n"achsten Vermittlungsstele auf $3 \, km$. +\begin{figure}[!h] +\begin{center} +\includegraphics[width=6.0cm]{dsl.eps} +\caption{Splitter, NTBA und ADSL-Modem} +\label{img:dsl} +\end{center} +\end{figure} +Abbildung \ref{img:dsl} zeigt ein ADSL-Modem (rechts) und ben"otigtes Zubeh"or. + +Das {\em DSL}-Modem geh"ort zu den sogenannten Standleitungsmodems, da man immer mit einer festen Gegenstelle verbunden ist. +Eine andere Variante eines Standleitungsmodems stellt das Kabelmodem dar. +Hier erfolgt die Daten"ubertragung "uber das TV-Kabelnetz. + +\section{Modem-Varianten} + +Man unterscheidet folgende Modemtypen: +\begin{itemize} + \item Telefonmodems + \item Standleitungsmodems + \item Funkmodems + \item Stromleitungsmodems +\end{itemize} +Zu den Telefonmodems geh"oren der bereits kennengelernet Akustikkoppler und das Smartmodem, sowie das Fax-, Voice- und Softmodem. +Standleitungsmodems, also Modems mit einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu einer festen Vermittlungsstelle sind die {\em xDSL}- und die Kabelnetzmodems. +Funkmodems basieren auf dem selben Prinzip wie Telefonmodems, mit dem Unterschied, dass die digitale Information auf ein analoges Radiosignal moduliert wird. +Stromleitungsmodems modulieren das Datensignal auf die Stromleitung. + +Ein Fax- bzw. Voicemodem beherrscht neben der gew"ohnlichen Funktion zur Daten"ubertragung ein Protokoll zur "Ubertragung von Faxen bzw. ist in der Lage ein Audiosignal auf die Telefonleitung zu geben. + +Bei dem Softmodem handelt es sich um ein Modem mit stark reduzierter Hardware. +Die fehlende Hardwarefunktionalit"at wird auf die Software (den Treiber) ausgelagert. +Die Onboard Soundhardware ersetzt die analoge Komponente des normalen Modems und ist zust"andig f"ur die Tonerzeugung. +Damit sind Softmodems billiger und flexibler als herk"ommliche Modems, allerdings muss man mit einer h"oheren CPU Auslastung f"ur die nichttriviale Tonerzeugung rechnen. +Ausserdem ist man stark abh"angig vom Treiber, der eventuell auf alternativen Betriebssystemen beziehungsweise f"ur spezielle Betrriebssystemversionen nicht erh"altlich ist. + +Ein Funkmodem wird ben"otigt f"ur die digitale Daten"ubertragung durch die Luft. +Dabei werden digitale Signale auf ein analoges Radiosignal moduliert. +Beispiele f"ur eine solche Funk"ubertragung sind {\em Wireless LAN}, {\em GSM} (Mobilfunk), {\em GPS} (Navigation) und digitales Fernsehen via Satelit oder terristrisch. +\begin{figure}[!h] +\begin{center} +\includegraphics[width=8.0cm]{wlan.eps} +\caption{{\em 802.11 WLAN-PCI}-Karte} +\label{img:wlan} +\end{center} +\end{figure} +Abbildung \ref{img:wlan} zeigt eine {\em 802.11 WLAN}-Karte f"ur den {\em PCI} Steckplatz. + +Bei einem Stromleitungsmodem werden die digitalen Daten auf die Stromleitung moduliert. +Beispiele hierf"ur findet man in der Rundsteuertechnik der Energieversorgungsunternehmen beim Umschalten der Stromz"ahler auf Tag und Nacht und zum Beispiel beim sogenannten Babyfon. +Nachteil der Stromleitungsmodems ist ihre hohe St"orungsanf"alligkeit und Abh"orbarkeit. + +\section{Bauformen und Anschluss am PC} + +Im Folgenden sind die unterschiedlichen Bauformen und Schnittstellen zum PC aufgez"ahlt. +Man unterscheidet externe Modems, Steckkartenmodems und Modems die sich auf der Hauptplatine (onboard) befinden. +Abbildung \ref{img:bauformen} zeigt all diese Typen bis auf das Onboard-Modem. +Die externen Modems werden meist per RS232 (D-Sub 9/25) mit dem PC verbunden und durch ein Steckernetzteil mit Strom versorgt. +Im Falle des {\em DSL}-Modems wird ein Ethernetkabel zur Verbindung mit einer Netzwerkkarte am PC ben"otigt. +Die Steckkartenmodems findet man als {\em PCI}, {\em ISA}, {\em PCMCIA} oder als Variante mit propriet"arem Sockel wieder. +Die Stromversorgung erfolgt "uber den jeweiligen Bus. +\begin{figure}[!h] +\begin{center} +\includegraphics[height=5.0cm]{smartmodem.eps} +\includegraphics[height=5.0cm]{dslmodem.eps} +\includegraphics[height=2.5cm]{isamodem.eps} +\includegraphics[height=2.5cm]{pcimodem.eps} +\caption{Verschiedene Modem-Bauformen} +\label{img:bauformen} +\end{center} +\end{figure} + +\section{Aufbau und Funktionsweise} + +Um den Aufbau und die Funktionsweise eines Modems zu verstehen ist es n"otig kurz auf die Aufgaben eines Modems einzugehen. +Dazu geh"oren: + \begin{itemize} + \item Schnittstelle zur Telefonleitung + \item Kontrolle "uber die Telefonleitung "ubernehmen (go off-hook) + \item Rufaufbau durch W"ahlen der Telefonnummer + \item Einigung auf gemeinsame Sprache (Protokoll) mit Modem der Gegenstelle + \item Umwandlung digitaler Daten in analoge Signale und umgekehrt + (f"ur Kommunikation "uber die Telefonleitung) + \item "Ubertragen und Empfangen von Daten + \item Terminieren der Verbindung (go on-hook) + \end{itemize} + +\begin{figure}[!h] +\begin{center} +\includegraphics[width=16cm]{aufbau.eps} +\caption{Funktioneller Aufbau eines Modems} +\label{img:aufbau} +\end{center} +\end{figure} +F"ur die Bewerkstelligung dieser Aufgaben besteht das Modem aus den vier Komponenten, wie sie in Abbildung \ref{img:aufbau} dargestellt sind. +\begin{itemize} + \item Die {\bf D}ata {\bf A}ccess {\bf A}rrangement Komponente stellt die Schnittstelle des Modems zum Telefonnetz dar. + Hier findet die galvanische Entkopplung vom Telefonnetz statt. + Desweiteren ist die {\em DAA} in der Lage den Klingelton und Anrufnummernsignale zu erkennen. + Sie ist f"ur die Ausf"uhrung des Abhebe- und Auflegevorganges verantwortlich. + + \item Das {\bf A}nalog {\bf F}ront {\bf E}nd, oft auch als Modem Coder/Decoder (modem codec) bezeichnet, "ubernimmt die Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlung. + + \item Bei dem {\bf D}igital {\bf S}ignal {\bf P}rocessor handelt es sich um einen speziellen Mikroprozessor der f"ur mathematische Operationen wie die Fast Fourier Transformation optimiert ist. + Er "ubernimmt die Modulation und Demodulation der Daten beziehungsweise des Tr"agersignals und kann mittels mathematischer Operationen das Rauschen unterdr"ucken beziehungsweise rausrechnen. + + \item Die {\em Modem Control} ist die Schnittstelle zum Computer. + Sie steuert den {\em DSP}, interpretiert AT-Kommandos, korregiert Fehler in der "Ubertragung und kompremiert die Daten. + +\end{itemize} + +Speziell bei der {\em DSL}-Technik wird zu dem Frequenzbereich des Telefonnetzes ($300 \, Hz$-$3.4 \, kHz$) der {\em DSL}-Frequenzbereich ($138 \, kHz$-$1.04 \, MHz$) auf die Telefonleitung aufgebracht. +Dazu wird eine weitere Hardware, die {\em BBAE} (Breitbandanschlusseinheit) oder auch {\em Splitter} genannt, zur Trennung beziehungsweise zum Zusammenf"ugen der Frequenzbereiche. +Dieses Ger"at ist in Abbildung \ref{img:splitter} zu sehen. +\begin{figure}[!h] +\begin{center} + \includegraphics[height=4cm]{splitter.eps} + \includegraphics[height=4cm]{splitter-offen.eps} +\caption{BBAE: Breitbandanschlusseinheit (Splitter)} +\label{img:splitter} +\end{center} +\end{figure} + +\section{Anschaffungskriterien} + +Auf Grund der sehr hohen Downloadraten (bis zu $16 \, Mbps$) von {\em DSa}L, sollte man als erstes die Verf"ugbarkeit von {\em DSL} pr"ufen. +Modem und Splitter werden meist kostenlos vom Anbieter zur Verf"ugung gestellt. +Je nachdem welchen Anbieter man favorisiert muss man zwischen $10$ und $15$ Euro f"ur den monatlichen Anschluss und $10$ bis $20$ Euro f"ur einen Tarif rechnen. + +Sollte {\em DSL} nicht zur Verf"ugung stehen, hat man noch die M"oglichkeit des {\em skyDSL}. +Hierbei empf"angt man die Daten per Satelitenreceiver. +Der R"uckkanal geht nicht per Satelit sondern er muss "uber eine {\em 56k}- beziehungsweise {\em ISDN}-Leitung erfolgen. +Diest ist zum einen sehr langsam und kann zum anderen mit versteckten Kosten f"ur diesen Kanal verbunden sein. +Desweiteren muss eine Satelitensch"ussel mit {\em LNB} ausgerichtet und eine {\em DVB-S}-Karte vorhanden sein. + +Hat man zus"atzlich keinen Sichtkontakt zu einem Sateliten so bleibt nur noch die M"oglichkeit sich "uber ein {\em 56k}- oder ein {\em ISDN}-Modem einzuw"ahlen. +Dies ist die langsamste Alternative. +Desweiteren sind keine Pauschaltarife vorhanden. +Die neu aufgekommenen {\em Telefonflats} d"urfen daf"ur nicht genutzt werden. + +\section{Zusammenfassung} + +\begin{figure}[!h] +\begin{center} + \includegraphics[height=14cm]{internet-modem_n.eps} +\caption{Grobes Schema einer Verbindung eines Heimcomputers mit dem Internet durch ein Modem} +\label{img:internet-modem_n} +\end{center} +\end{figure} +In Abbildung \ref{img:internet-modem_n} sieht man erneut das Schema einer Verbindung eines Heimcomputers ins Internet. +Dabei wurde der blau markierte Bereich besprochen. +Es ist nun klar, wie mit Hilfe des Modems, zwei Rechner miteinander kommunizieren k"onnen. +In diesem Falle wird eine Verbindung mit einem Uni-Rechner eingegangen. +Es ist der Rechner ppp001.rz.uni-augsburg.de, allerdings kenen wir ihn bisher nur als den Computer der hinter der Telefonnummer 0821/257750 steht. +Was es mit diesem Hostnamen und seiner IP-Adresse auf sich hat, soll im Folgenden genauer betrachtet werden. \chapter{Das Internet}