第11章调制解调器-new

第11章 调制解调器 11.1 异步调制解调器 如果用户想要连接到Internet上，调制解调器是通往其他计算机世界的一条途径。过去的相当长的一段时间里，调制解调器是PC系统标准配置设备。对于目前没有使用宽带的用户来说，调制解调器仍然是必须的。 调制解调器(Modem)一词（来自调制器MOdulator/解调器DEModulator）从本质上描述了一种将计算机使用的数字数据转换为适应于通过电话线进行传输的模拟信号，以及将模拟信号在目标站转换回数字数据的设备。为了将进行模拟信号和数字信号转换的调制解调器与其他设备区分开来，我们所说的调制解调器通常是指模拟调制解调器。典型的PC调制解调器是异步设备，意味着它是通过小信息包的断续流来发送数据的。接收系统将获取信息包中的数据，并且将数据重新组合为计算机可以使用的形式。

注意 即使对于不太熟练的计算机用户来说，“调制解调器”也已经成为很熟悉的术语了.严格地说，这

个术语已经常常表示一些不是调制解调器的设备了。本章后面所讲的最新的电缆调制解调器、DSL调制解调器、ISDN调制解调器等，它们都没有进行数字数据到模拟信号的转换；然而，由于这些设备与标准的调制解调器类似，主要用来连接PC与Internet或其他网络，因而它们也称为数字调制解调器。 异步调制解调器将数据的每个字节作为分开的信息包来单独发送。同步调制解调器一般被用在租用线路中，这一类型的调制解调器在本章所覆盖的范围之外。 在所有形式的异步通信中都需要一个标识一次传输开始的开始位（通常是一位），和一个表示传输结束的停止位。现在几乎所有的异步连接都因此被简写为N-8-1（无奇偶校验/8个数据位/1个停止位）。每个参数的含义以及它们可能的变化如下所示： · 奇偶校验：在错误纠正协议成为标准的调制解调器功能之前，一种简单的奇偶校验机制被用来提供软件级的基本错误检查。现在，奇偶校验几乎不再被使用，该参数的值差不多总是被设置为无。用户也许会在通信软件包中看到的其他可能的奇偶校验值是奇校验、偶校验、标记校验和空格校验。 · 数据位：该参数表示在信息包（不计起止位）的数据部分实际传送的比特数。PC一般使用 8个数据位，但是有些类型的计算机使用7比特字节，其他计算机也许需要其他的数据长度。通信程序提供有该选项，以防系统将停止位与数据位相混淆。 · 停止位：该参数表示附加在每个字节上的停止位的数量。PC一般使用1个停止位，但是其他类型的协议也许需要使用1.5或2个停止位。 在大多数情况下，用户从来不需要手动修改这些参数，但是几乎总是提供有这类控制。例如在Windows 9x/Me/2000/XP中，如果打开“调制解调器”控制面板，并查看调制解调器“属性”对话框的“连接”属性页，就可以看见“数据位”、“奇偶校验”和“停止位”选择器。

11.2 模拟调制解调器 11.2.1 调制解调器协议 如果两个调制解调器之间要进行通信，那么它们必须共用相同的协议。协议是一种规约，它决定了两个实体进行通信的方式。就像人类必须共用一种共同的语言和词汇来相互交谈一样，两台计算机或两个调制解调器必须共用共同的协议。当使用调制解调器时，协议决定了设备从计算机的数字数据转换而来的模拟信号的属性。 经过这些年以后，出现了许多关于调制解调器通信的协议，其中大部分都是由双边委员会开发，被几乎所有调制解调器厂商所接受的。随着硬件技术的改进，调制解调器通信已经变得速度更快、效率更高，利用硬件性能优势的新标准不断被开发出来。对于那些无法享受宽带服务或支付不起宽带连接费用的计算机用户来说，调制解调器仍然是十分有用的设备。

注意 协议一词也被用耒描述在不同计算机之间必须创建的支持计算机进行通信的软件标准，例如

TCP/IP。 贝尔实验室和CCITT是两个已经提出了调制解调器标准的团体。CCITT（Consultative Committee On International Telephone and Telegraphy）是国际电报电话咨询委员会，该组织在 20世纪90年代早期被改名为国际电信同盟（ITU），但是在老名称下推出的协议仍使用原有的名称。新近开发的协议都被称为ITU-T标准，这些标准被称为ITU电信标准化部分。虽然贝尔实验室的几种老标准仍在使用中，但是贝尔实验室已不再推出新的调制解调器标准。在近年制造的调制解调器都遵照由CCITT开发的标准。 ITU是一个由技术专家组成的国际化实体，它负责开发全球的数据通信标准，其总部设在瑞士日内瓦。该组织被归为联合国的分支机构，其成员包括来自主要调制解调器厂商、电信公司（例如AT&T）以及政府团体的代表。ITU在许多领域创建了通信标准和协议，所以一个调制解调器根据其不同的特点和性能，经常要遵守许多不同的协议。调制解调器协议可以分组为下列3个领域（参见表11-1）： 表11-1 调制解调器协议 调制 纠错 数据压缩 Bell 103 ITU V.42 ITU V.42bis Bell 212A ITU V.44 CCITT V.21 ITUV.22bis ITU V.29 ITU V.32 ITUV.32bis ITU V.34 ITU V.90 ITUV.92

不同的公司（不是贝尔或ITU）已经开发了其他协议。即使这些公司中的大多数将其协议的全部规约印刷出来，以便其他厂商可以开发使用这些协议的调制解调器，这些协议有时还是被称为专用协议。表11-2显示了这些年来已经通用了的专用协议中的一部分： 表11-2 调制解调器专用协议 调制 纠错 数据压缩 HST MNP 1-4 MNP5 CSP K56flex HayesV系列 X2

为了保持向后兼容，调制解调器厂商一般都不仅对它们开发的新协议提供支持，并仍旧保留对老协议的支持。 调制解调器厂商过去常常声称其产品是Hayes兼容的，这个词组已经像谈到PC时说IBM兼容一样没有意义了。现在调制解调器厂商改为说他们支持标准AT命令集，这也就是Hayes兼容的意思。AT命令是由软件发送给调制解调器来激活调制解调器的功能的正文串。例如，跟随有电话号码的ATDTS命令将使调制解调器以音频拨号方式来拨打该号码。使用调制解调器的应用程序一般都会为用户生成AT命令，但是用户可以使用终端模式的通信程序，乃至是DOS ECHO命令来直接控制调制解调器。 以下对几个在调制解调中的一些概念进行简要介绍 11.2.2 比特与波特率 当讨论调制解调器的传输速度时，波特率和比特率这两个术语经常被混淆。波特率（是以法国人Emile Baudot的名字命名的，这个法国人是异步印字电报机的发明者）是信号在两台设备之间1秒钟内变化的速率。例如，如果两个调制解调器之间的一个信号每秒能够以300次的速率来改变频率或相位，那么可以说该设备以300波特的速率通信。 因此，波特是信号发送速率，而不是数据传输速率。每一波特发送的比特数被用来决定实际的数据传输速率，比特率的单位是bps或Kbps，即每秒多少（千）位。 有时一个单一的调制变化被用来传送1个单一的比特。在这种情况下，300波特就等于300bps。 如果每次信号变化调制解调器可以发送2个比特的数值，那么bps速率等于波特率的2倍，或者说每300波特等于600bps。大多数调制解调器每波特可以传输多个比特，所以实际的波特率比bps速率慢得多。实际上，人们经常错误地使用波特这个术语。我们一般感兴趣的不是原始的波特率，而是bps速率，这才是衡量通信速度的真正标准。就像在表11-3中显示的一样，新的调制解调器在每次信号变化时可以发送多个比特的数值： 表11-3 信号速率与传输速率 波特率 比特/波特 调制解调器实际的每秒传输位数 600 4 2400 2400 4 9600 2400 6 14400 3200 9 28800

如前所述，波特率乘上每波特的比特数就可以决定调制解调器实际的传输速率。 因为在常规电话线上的速率很难达到2400波特，这就可以解释当电话线质量较差时28.8Kbps（28 000bps）的调制解调器不能工作在19200bps以上的原因。像大家随后将看到的，没有使用前面提到的波特来说明所谓56Kbps的调制解调器，因为这种调制解调器以完全不同的方式进行工作。 11.2.3 调制与解调 调制解调器的工作是从调制开始的，它是调制解调器使用的电子信号方法（从调制到解调）。调制是将一种信号经过编码加载到第二种信号上，使第二种信号发生了改变，以便进行传输的过程，而解调正好是这一过程的反过程。调制与解调通常都做在一个设备中，所以我们日常所使用的调制解调器，既包含调制器，也包含解调器。 对于将计算机连接到Internet上的调制解调器来说，就是将在计算机内部使用的数字数据（ON-OFF，1-0）转换为电话公司的线路上所使用模拟数据，因为这些线路已经修建了许多年，并没有为计算机的使用作考虑。这就是调制解调器中的“调制”。当模拟信号被其他计算机接收时，信号又被从模拟波形转换回数字数据（参见图11-1），这就是调制解调器中的解调。

图11-1 用于连接两台计算机的调制解调器的调制与解调 11.2.4 调制解调器的通信方式 目前所有的调制解调器协议（X2、K56flex、V.90、V.92、V.34和V.34 annex）的通信方式都是全双工协议。全双工协议指的是依照该协议能够以相同速率同时在两个方向进行通信。例如电话通话就是全双工的，因为双方可以同时交谈。在半双工模式中，通信可以在两个方向进行，但是每次只能传输一方的数据。无线电呼叫中每次只有一方可以说话，是半双工通信的一个实例。 11.2.5 调制解调器协议与传输速率 调制解调器所使用的协议，是两端的调制解调器自动处理的。基本上来说，调制解调器采用的是对两者共同而言为最快的协议，而且将其方式降低为速率/协议组合，这样将使调制解调器工作在呼叫期间线路条件的限制之下。表11-4列出了目前使用的调制解调器协议及其支持的最大速率。 表11-4 现有的调制解调器调制标准和传输速率 协议 最大传输速率 ITU V.34 28800bps（28.8Kbps）

ITU V.34 annex 33600bps（33.6Kbps）

X2 56000bps（56Kbps）

K56flex 56000bps（56Kbps）

ITUV.90 56000bps（56Kbps）①

ITUV.92 56000bps（56Kbps）①

①尽管ITU V.90（专有标准56Knex和X2的后继版本）和V92标准都支持该速率，但u.s.FCC（联邦通信委员会）目前只支持53000bps（53Kbps）的速率。