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authorhackbard <hackbard>
Mon, 8 May 2006 14:50:29 +0000 (14:50 +0000)
committerhackbard <hackbard>
Mon, 8 May 2006 14:50:29 +0000 (14:50 +0000)
modem/modem_script.tex

index a047e1e..7d6a6a9 100644 (file)
@@ -177,6 +177,148 @@ 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}
+
+F"ur die Bewerkstelligung dieser Aufgaben besteht das Modem aus den vier Komponenten, wie sie in Abbildung \ref{img:aufbau} dargestellt sind.
+\begin{figure}[!h]
+\begin{center}
+\includegraphics[width=15cm]{aufbau.eps}
+\caption{Funktioneller Aufbau eines Modems}
+\label{img:aufbau}
+\end{center}
+\end{figure}
+\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}
 
 \chapter{Das Internet}