X-Git-Url: https://hackdaworld.org/gitweb/?p=lectures%2Flatex.git;a=blobdiff_plain;f=modem%2Fmodem_talk.tex;h=6e318d1a0b23e865e15788377f250a00b080b48f;hp=55b524b145f03a8d77e2178fffda4f9150ef8c32;hb=e8421c246c7f0727d7e822e685dee5858d7c2bcc;hpb=999bb3da8218f0b31921a7bb65b97d51e8f27584 diff --git a/modem/modem_talk.tex b/modem/modem_talk.tex index 55b524b..6e318d1 100644 --- a/modem/modem_talk.tex +++ b/modem/modem_talk.tex @@ -22,7 +22,7 @@ \begin{document} \title{Das Modem - die Schnittstelle ins Internet} -\subtitle{Bin ich schon drin?} +\subtitle{Vom kalten Krieg bis zum Internet} \author[M. Lenk]{Melanie Lenk \\ \texttt{mali@malinet.org}} \date{25. April 2006} @@ -51,11 +51,34 @@ \section{Das Modem} - \subsection{Begriffserkl"arung} + \subsection{Motivation und Begriffserkl"arung} \begin{frame} \frametitle{Das Modem} - \framesubtitle{Begriffserkl"arung} + \framesubtitle{Motivation und Begriffserkl"arung} + Motivation + \begin{itemize} + \item Notwendigkeit des {\bf schnellen} Informationsaustauschs + \item Verarbeitung {\bf gro"ser} Datenmengen \\ + $\Rightarrow$ Daten"ubertragung zwischen (zwei) Computern + \item Telefonnetz (Ursprung 1880) weit verbreitet + \end{itemize} + \pause + $\Rightarrow$ Idee: Kommunikation der Computer "uber das Telefonnetz\\ + \vspace{0.5cm} + \pause + {\color{red} Problem:} Telefonnetz konzipiert zur "Ubertragung von Sprache\\ + \vspace{0.2cm} + \pause + {\color{green} L"osung:} Wandlung digitaler Information in T"one und zur"uck + \begin{center} + $\rightarrow$ {\bf Modem} $\leftarrow$ + \end{center} +\end{frame} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Motivation und Begriffserkl"arung} \begin{center} {\bf Modem} $\Rightarrow$ {\bf Mo}dulator/{\bf Dem}odulator \end{center} @@ -71,11 +94,342 @@ \subsection{Geschichtliche Entwicklung des Modems} +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems} + 1950: {\bf SAGE} - {\bf S}emi {\bf A}utomatic {\bf G}round {\bf E}nvironment + \begin{columns} + \column{9.0cm} + \begin{itemize} + \item Automatisches Kontrollsystem zum Aufsp"uren/Verfolgen und Abfangen gegnerischer Bomber + \item 1958: IBM AN/FSQ-7 (Whirlwind II) R"ohrenrechner, $55.000$ Elektronenr"ohren, Ferrit-Kernspeicher, 275 Tonnen, $2.000 \, m^2$, $3 \, MW$ + \end{itemize} + \column{4.0cm} + \includegraphics[width=2.3cm]{sage.eps} + \end{columns} + \vspace{0.3cm} + \begin{center} + \includegraphics[height=2.7cm]{sage_computer.eps} + \includegraphics[height=2.7cm]{sage_building.eps} + \includegraphics[height=2.7cm]{sage_terminal.eps} + \end{center} +\end{frame} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems} + 1950: {\bf SAGE} - {\bf S}emi {\bf A}utomatic {\bf G}round {\bf E}nvironment + \begin{columns} + \column{8.0cm} + \begin{itemize} + \item Zeitpunkt der Einsetzbarkeit: Bedrohung durch sowjetische Bomber ersetzt durch sowjetische Raketen\\ + $\Rightarrow$ SAGE g"anzlich ungeeignet + \item wesentlicher {\color{red} Einfluss} auf {\color{red} Entwicklung} von Computersystemen, Echtzeitverarbeitung von Informationen und der {\color{red} Vernetzung durch Modems} + \item 1957: IBM / American Airlines mini-SAGE, zentralisierter Vertrieb von Flugtickets + \begin{center} + Terminals $\leftarrow$ Modem $\rightarrow$ Zentralrechner + \end{center} + \end{itemize} + \column{4.0cm} + \includegraphics[width=4.0cm]{sabre.eps} + \end{columns} +\end{frame} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems} + AT\&T - {\bf A}merican {\bf T}elephone \& {\bf T}elegraph Corporation + \begin{columns} + \column{8.0cm} + \begin{itemize} + \item nordamerikanischer Telekommunikationskonzern + \item Monopolstellung in USA und Kanada + \item Nur AT\&T Ger"ate durften elektrisch mit dem Netzwerk verbunden werden + \begin{itemize} + \item 1958: 2 {\bf digital subset} Ger"ate + \item 1960: {\bf 202 Data-Phone}:\\ + halbduplex, asynchron + \item 1962: {\bf 201A/B Data-Phone}:\\ + halbduplex, synchron, PSK, 2000 bps \\ + (std. Telefonleitung) / \\ + vollduplex, synchron, PSK, 2400 bps\\ + (4 Adern) + \item 1962: {\bf 103A Data-Phone}:\\ + vollduplex, FSK, 300 bps \\ + (std. Telefonleitung) + \end{itemize} + \end{itemize} + \column{4.0cm} + \includegraphics[width=4cm]{bell_systems_dataphone.eps} + \end{columns} +\end{frame} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems} + Der Akustikkoppler und Ger"ate anderer Hersteller + \begin{columns} + \column{8.0cm} + \begin{itemize} + \item AT\&T Monopol $\Rightarrow$ Akustikkoppler\\ + \begin{itemize} + \item Kopplung elektrischer Signale durch akustische Signale + \item Lautsprecher am Mikrofon des Telefonh"orers + \item Mikrofon am Lautsprecher des Telefonh"orers + \item $\Rightarrow$ "Ubertragung von Signalen in beiden Richtungen + \end{itemize} + \end{itemize} + \column{4.0cm} + \includegraphics[width=4cm]{akustikkoppler.eps} + \end{columns} + \begin{columns} + \column{12.0cm} + \begin{itemize} + \item 1968: Gerichtsurteil, Erlaubnis f"ur nicht-AT\&T Ger"ate\\ + (komplexe/teure Tests) \\ + $\Rightarrow$ Akustikkoppler bis 1980 weit verbreitet + \item 1972: {\em Vadic VA3400}\\ + vollduplex, 1200 bps, std. Telefonleitung + \end{itemize} + \end{columns} +\end{frame} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems} + Das Smartmodem + \begin{columns} + \column{8.0cm} + \begin{itemize} + \item 1981: Hayes Communications\\ + \begin{itemize} + \item Std. Modemchip + Befehls-Controller + \item Modem im {\bf data} oder {\bf command} mode + \item {\bf data mode}:\\ + Daten werden zum Modem der Gegenstelle gesendet + \item {\bf command mode}:\\ + Daten werden als Befehle (AT-Befehlssatz) interpretiert und ausgef"uhrt + \end{itemize} + \end{itemize} + \column{4.0cm} + \includegraphics[width=4.0cm]{hayesmodem.eps} + \end{columns} + \begin{columns} + \column{12.0cm} + \begin{itemize} + \item $\Rightarrow$ Modem kann selbstst"andig w"ahlen bzw. abheben + \item Hayes command set (AT-Befehlssatz) bis heute Basis computergesteuerter Modems + \end{itemize} + \end{columns} +\end{frame} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems} + Zunahme der "Ubertragungsraten + \begin{itemize} + \item bis Mitte 80er:\\ + 300 und 1200 bps, Akustikkoppler weicht dem Smartmodem + \item Sp"ate 80er:\\ + 2400 bps, Modems unterst"utzen alle Standards + \item {\bf Minitel}: Franz"osischer Vidiotext Online Service \\ + hohe/niedrige Geschwindigkeit f"ur Empfang/Versand von Daten + \item 1984: {\bf Trailblazer Modems} bis zu 19.000 bps \\ + Dynamische Geschwindigkeit f"ur Empfang/Versand \\ + (Aushandlung durch einen extra Kanal je nach Bedarf) + \end{itemize} +\end{frame} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems} + Zunahme der "Ubertragungsraten + \begin{itemize} + \item Ende 80er: 9600 bps v.32 Standard ({\bf Echounterdr"uckung}) + \item 1994: 28.800 bps v.34 Standard \\ + Modemchip ersetzt durch \dq flexiblere\dq{} DSP und Microcontroller L"osungen (Kompatibilit"at zu anderen Standards) + \item 1996: 56k v.90 Standard \\ + \begin{itemize} + \item Einf"uhrung des digitalen Telefonnetzes seit 1990 \\ + $\Rightarrow$ 16 bit Sprachsample, Samplingrate 4 kHz \\ + $\Rightarrow$ Datendurchsatz von 64 kbps + \item Ein Bit Kommando pro Byte \\ + $\Rightarrow$ realer Datendurchsatz von 56 kbps + \item digitale Leitung $\Rightarrow$ AD/DA-Wandlung wenig sinnvoll \\ + $\Rightarrow$ v.91 Standard, vollst"andig digital \\ + (Entwicklung ausgestorben auf Grund von ADSL und Kabelmodems) + \end{itemize} + \end{itemize} +\end{frame} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems} + Deutsche Post - Modems in Deutschland + \begin{itemize} + \item 1983: BTX, Bildschirmtext + \item Bis Mitte 1980 nur posteigene Modems erlaubt + \item Modem als Netzabschluss \\ + $\Rightarrow$ Hoheitsbereich der staatlichen Deutschen Bundespost + \item Zunahme privater Modems (schneller, billiger) \\ + $\Rightarrow$ Modem-Monopol nicht l"anger aufrechterhaltbar + \end{itemize} + \vspace{0.2cm} + \begin{center} + \includegraphics[height=3.7cm]{btx-modem.eps} + \includegraphics[height=3.7cm]{btx-terminal.eps} + \end{center} +\end{frame} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems} + Standleitungsmodems (Anfang 1990) + \begin{itemize} + \item x{\bf DSL}-Modem: {\bf D}igital {\bf S}ubscriber {\bf L}ine\\ + {\bf NTBBA}: {\bf N}etwork {\bf T}ermination {\bf B}road{\bf b}and {\bf A}ccess\\ + (Netzabschluss f"ur Breitbandzugang) + \begin{itemize} + \item Daten"ubertragung "uber digitale Teilnehmeranschlussleitung + \item hochfrequentes Signal $\Rightarrow$ starke D"ampfung $\Rightarrow$ Reichweite begrenzt (3 km) + \end{itemize} + \begin{center} + \includegraphics[width=6.0cm]{dsl.eps} + \end{center} + \item Kabelmodem \\ + Daten"ubertragung "uber das TV-Kabelnetz + \end{itemize} +\end{frame} + \subsection{Modem-Varianten} - \subsection{Anschluss am PC} +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Modem-Varianten} + Man unterscheidet folgende Modemtypen: + \begin{itemize} + \item Telefonmodems\\ + Angepasst an die Besonderheiten des Telefonnetzes + \begin{itemize} + \item Akustikkoppler + \item Smartmodem + \item Faxmodem + \item Voicemodem + \item Soft/Winmodem + \end{itemize} + \item Standleitungsmodems \\ + Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu fester Vermittlungsstelle + \begin{itemize} + \item xDSL-Modem + \item Kabelnetz-Modem + \end{itemize} + \item Funkmodems \\ + selbes Prinzip: digitale Information $\rightarrow$ analoges Radiosignal + \item Stromleitungsmodem \\ + Modulation von Datensignalen auf die Stromleitung + \end{itemize} +\end{frame} - \subsection{Aufbau und Technik} +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Modem-Varianten} + Das Softmodem bzw. Winmodem + \begin{itemize} + \item Modem mit stark abgespeckter/reduzierter Hardware + \item Fehlende Hardwarefunktionalit"at auf Software ausgelagert + \item Onboard Soundhardware ersetzt analoge Koponente des Modems +\pause + \item $\Rightarrow$ {\color{blue} billiger als herk"ommliche Modems} + \item $\Rightarrow$ {\color{red} h"ohere CPU Auslastung f"ur nichttriviale Tonerzeugung} (z.B. schlecht f"ur Onlinegaming) + \item $\Rightarrow$ {\color{red} stark abh"angig vom Treiber} (Betriebssystem(version)) + \end{itemize} +\end{frame} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Modem-Varianten} + Das Funkmodem + \begin{columns} + \column{8.0cm} + \begin{itemize} + \item Funkmodems notwendig f"ur digitale Daten"ubertragung durch die Luft + \item Modulation digitaler Signale auf analoges Radiosignal + \item Beispiele: WiFi Standard (IEEE 802.11, WLAN), Mobilfunk (GSM), GPS, DVB-S/T + \end{itemize} + \column{4.0cm} + \includegraphics[width=4.0cm]{wlan.eps} + \end{columns} +\pause + \vspace{0.3cm} + Das Stromleitungsmodem + \begin{columns} + \column{12cm} + \begin{itemize} + \item Modulation digitaler Datensiganle auf die Stromleitung + \item Beispiele: + \begin{itemize} + \item Rundsteuertechnik der Energieversorgungsunternehmen \\ + (Umschaltung der Stromz"ahler auf Tag/Nacht) + \item Babyfon, Homeplug (st"orungsanf"allig, abh"orbar) + \end{itemize} + \end{itemize} + \end{columns} +\end{frame} + + \subsection{Bauformen und Anschluss am PC} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Bauformen und Anschluss am PC} + Unterschiedliche Bauformen und Schnittstellen zum Computer + \begin{columns} + \column{7.0cm} + \begin{itemize} +\pause + \item Externe Modems + \begin{itemize} +\pause + \item Smart/Fax/Voicemodem: \\ + RS232 (serielle Schnittstelle), USB +\pause + \item xDSL/Kabel: Ethernet, USB + \end{itemize} +\pause + \item Steckkartenmodem\\ + PCI, ISA, PCMCIA, propriet"are Sockel +\pause + \item Onboard Modem + \end{itemize} + \column{5.0cm} + \only<1-2>{ + \includegraphics[height=5.0cm]{blankv.eps} + } + \only<3>{ + \includegraphics[height=5.0cm]{smartmodem.eps} + } + \only<4>{ + \includegraphics[height=5.0cm]{dslmodem.eps} + } + \only<5>{ + \includegraphics[height=2.5cm]{isamodem.eps} + \includegraphics[height=2.5cm]{pcimodem.eps} + } + \only<6>{ + \includegraphics[height=5.0cm]{blankv.eps} + } + \end{columns} +\end{frame} + + \subsection{Aufbau und Funktionsweise} + +\begin{frame} + \frametitle{Das Modem} + \framesubtitle{Aufbau und Funktionsweise} + Aufgaben des Modems + \begin{itemize} + \item + \end{itemize} +\end{frame} \subsection{Anschaffungskriterien}