وبلاگ آموزشی خبری کامپیوتر

مبانی مودم های کابلی
هر یک از سیگنال های تلویزیون در تلویزیون های کابلی دارای کانالی به اندازه 6 مگاهرتز ( شش میلیون سیکل در ثانیه ) است. کابل های کواکسیال استفاده شده در تلویزیون های کابلی قادر به حمل صدها سیگنال مگاهرتزی می باشند. در سیستم تلویزیون های کابلی ، سیگنال های مربوط  به هر کانال، پهنای باندی به اندازه 6 مگاهرتز را اشغال می نمایند. در اغلب سیستم های فوق صرفا" 䘧ز کابل کواکسیال است虁اده می 䚯ردد耮 در سایر سیستم ها از فیبر نوری  استفاده می گردد. ارسال سیگنا لها از طریق فیبر تا نزدیکترین ناحیه و یا محل ، انجام و در ادامه سیگنالهای مورد نظر با استفاده از کابل های کواکسیال به منزل مشترکین انتقال داده می شوند.  
شرکت هائی که امکان دستیابی به اینترنت را از طریق کابل فراهم می نمایند ، قادر به ارسال  اطلاعات و داده های اینترنت  ازطریق کابل خواهند بود. علت این امر برخورد  مودم های کابلی با  داده ها  بصورت downste䁡m است.  ( اطلاعات  از اینترنت برای هر کامپیوتر و از طریق یک کانال 6 مگاهرتزی ارسال می گردد ) در زمان ارسال اطلاعات  توسط کاربران ، هر یک از کاربران به پهنای باند بمراتب کمتری ( دو مگاهرتز) نیاز خواهند داشت. بمنظور ارسال اطلاعات و دریافت اطلاعات کاربران از طریق مودم های کابلی به دو دستگاه خاص نیاز است : یک مودم کابلی( در محل مشترک )و یک "سیستم توقف مودم کابلی" CMTS)Cable Modem termination system)  در محل شرکت ارائه دهنده خدمات .

اجزای یک مودم کابلی

مودم های کابلی می توانند از نوع داخلی (Internal)  و یا خارجی (External) باشند.  مودم های کابلی دارای اجزای اساسی زیر می باشند :

·       یک Tuner

·       یک Demodulator

·       یک Modulator

·       یک دستگاه MAC)media access control)

·       یک ریزپردازنده

در ادامه  هر یک از اجزای فوق تشریح می گردد.

Tuner tuner به کابل مربوطه متصل خواهد شد. در برخی حالات از یک Splitter ( تقسیم کننده ) بمنظور نفکیک کانال داده اینترنت از کانال های تلویزیونی استفاده می گردد. Tuner سیگنال های مدوله شده دیجیتال را دریافت و آنها را در اختیار demodulator قرار می دهد. در برخی حالات tuner از یک diplexer استفاده می نماید. diplexer ، امکان استفاده tuner از یک مجموعه فرکانس ها ( معمولا" بین 42 و 850 مگا هرتز ) برای ترافیک downstream و مجموعه دیگر از فرکانس ها ( معمولا"  5 و 42 مگاهرتز  ) را برای ترافیک upstream  فراهم می نماید. در برخی از سیستم ها ( در اغلب سیستم هائی که دارای محدودیت ظرفیت برای کانال می باشند ) ، از tuner مودم کابلی برای داده های Downstream و از یک مودم معمولی (Dial-Up) برای ترافیک upstream استفاده می گردد. در هر یک از موارد فوق ، tuner پس از دریافت سیگنال ، آن را برای یک demodulator ارسال خواهد کرد.

Demodulator اکثر demodulator ها ، چهار عملیات اساسی را انجام می دهند. یک سیگنال رادیوئی ( حاوی اطلاعات رمز شده با تغییر amplitude و phase)  را بعنوان ورودی گرفته و آن را به یک سیگنال ساده قابل پردازش توسط یک "مبدل آنالوگ به  دیجیتال "  ، تبدیل می نماید. مبدل مربوطه پس از دریافت سیگنال ( ولتاژ آن متغیر است ) ، آن را به مجموعه ای از صفر و یک تبدیل می نماید. در فرآیند فوق از یک ماژول تصحیح کننده خطاء ، بمنظور بررسی صحت اطلاعات دریافت شده استفاده خواهد شد. بدین ترتیب در صورت بروز خطاء در ارسال اطلاعات ، امکان تشخیص و برخورد با آنان وجود خواهد داشت .

Modulator در مودم های کابلی که از سیستم کابل برای ترافیک upstream استفاده می نمایند،از  یک modulator  بمنظور تبدیل داده های دیجیتال به سیگنا ل های رادیوئی برای انتقال اطلاعات استفاده می شود.  عنصر فوق از سه بخش مجزا تشکیل شده است :

·       یک بخش بمنظور درج اطلاعات استفاده شده برای تصحیح خطاء

·       یک QAM modulator

·       یک مبدل دیجیتال به آنالوگ

MAC MAC بین بخش های downstream و upstream یک مودم کابلی قرار گرفته و بعنوان یک اینترفیس بین بخش های نرم افزاری و سخت افزاری ، پروتکل های متفاوت شبکه ها عمل می نماید. تمام دستگاههای شبکه دارای MAC می باشند. در مودم های کابلی با توجه به پیچیدگی موجود، سعی می گردد که برخی از عملیات مربوط به  MAC توسط پردازنده اصلی مودم کابلی صورت پذیرد.

ریزپردازنده عملکرد ریزپردازنده   بستگی به نوع انتظارات مربوطه از مودم های کابلی و نحوه تامین انتظارات دارد.در برخی موارد مودم کابلی خود بعنوان بخشی از یک سیستم کامپیوتری بزرگ بوده و یا ممکن است دستیابی به اینترنت بدون وساطت عناصر  دیگر ، مستقیما" توسط مودم کابلی انجام گردد.

CMTS) Cable Modem termination system) عملکرد CMTS در مودم های کابلی (تجهیزات نصب شده در شرکت ارائه دهنده خدمات فوق) ، مشابه DSLAM در DSL است. CMTS ، ترافیک مجموعه ای از مشترکین را اخذ و پس از استقرار در یک کانال ، آنها را برای مرکز ارائه دهنده خدمات اینترنت (ISP) ارسال می دارد. اطلاعات ارسال شده توسط ISP برای تمام مشترکین فرستاده خواهد شد. ( نظیر شبکه های اترنت ) . تشخیص اینکه اطلاعات ارسالی مربوط به کدامیک از مشترکین است برعهده تجهیزات استفاده شده در محل مشتری است . اطلاعاتی که توسط مشترکین برای CMTS ارسال می گردد ،توسط سایر مشترکین قابل مشاهده نخواهد بود. پهنای باند مربوطه برای ارسال اطلاعات مشترکین به مجموعه ای از واحدهای زمانی ( بر حسب میلی ثانیه ) تقسیم و هر یک از کاربران قادر به استفاده از پهنای باند فوق در یک مقطع زمانی پیوسته خواهند بود.
یک CMTS قادر به ارسال اطلاعات 1.000 کاربر اینترنت از طریق یک کانال 6 مگاهرتزی است . هر کانال قادر به ارسال 30 تا 40 مگابیت در ثانیه است . بدین ترتیب کاربران دارای سرعت و کارآئی بمراتب بیشتر نسبت به مودم های معمولی می باشند.
در صورتیکه کاربری با استفاده از مودم کابلی به اینترنت متصل گردد ( صرفا" کاربر فوق در لحظه مورد نظر به اینترنت متصل است ) ، تمام پهنای باند موجود به وی اختصاص داده خواهد شد . بموازات ورود سایر کاربران به شبکه و یا انجام عملیات سنگین توسط برخی از کاربران ، سرعت و کارآئی هر یک از کاربران بمنظور دستیابی به اطلاعات افت خواهد کرد ( پهنای باند بصورت مشترک بین تمام کاربران و بر اساس یک الگوریتم زمانبندی خاص اختصاص داده می شود ) در چنین مواردی ، شرکت های ارائه دهنده خدمات مودم کابلی می بایست یک کانال جدید را اضافه و با توزیع مناسب کاربران بر روی هر یک از کانال های موجود ، قادر به برطرف نمودن مشکل سرعت و کارآئی کاربران و مشترکین خود می باشند. کارآئی دستیابی به اینترنت با استفاده از مودم های کابلی بر خلاف خطوط ADSL ، به مسافت موجود بین مشترک و شرکت ارائه دهنده خدمات ، بستگی ندارد.

. مودم دریافت کننده اطلاعات، عملیات " دی مدوله " نمودن سیگنال را بمنظور برگشت به حالت دیجتال انجام می دهد. مودم های بدون کابل داده های دیجیتال را به امواج رادیوئی تبدیل می نمایند.

مودم ازسال 1960 در کامپیوتر و بمنظور ارسال و دریافت اطلاعات توسط ترمینال ها و اتصال به سیستم های مرکزی، مورد استفاده قرار گرفته است .شکل زیر نحوه ارتباط فوق در کامپیوترهای بزرگ را نشان می دهد.

سرعت مودم ها در سال 1960 حدود 300 بیت در ثانیه (bps) بود. در آن زمان یک ترمینال ( یک صفحه کلید و صفحه نمایشگر) قادر به تماس تلفنی با کامپیوتر مرکزی بود. فراموش نکنیم که در آن زمان وقت کامپیوتر بصورت اشتراکی مورد استفاده قرار می گرفت و سازمانها و موسسات با خریداری نمودن زمان مورد نظر خود، امکان استفاده از کامپیوتر اصلی را بدست می آورند. مودم ها در آن زمان این امکان را بوجود می آورند که موسسات یاد شده قادر به ارتباط با سیستم مرکزی با سرعتی معادل 300 بیت در ثانیه باشند.در چنین حالتی زمانیکه کاربری از طریق ترمینال کاراکتری را تایپ می کرد، مودم کد معادل کاراکتر تایپ شده را بر اساس استاندارد اسکی، برای کامپیوتر مرکزی ارسال می نمود. در مواردیکه کامپیوتر مرکزی اطلاعاتی را بمنظور نمایش برای ترمینال ارسال می کردد نیز از مودم استفاده می گردید.

همزمان با عرضه کامپیوترهای شخصی در سال 1970 استفاده از سیستم های بولتنی(BBS(Bulletin board system مطرح گردید. اشخاص و یا موسسات با استفاده ازیک و یا چند مودم و برخی نرم افزارهای مربوط به BBS ، سیستم را پیکربندی نموده و کاربران دیگر با استفاده از مودم قادر به تماس با سیستم بولتنی، بودند. در چنین مواردی کاربران برنامه شبیه ساز کننده ترمینال، را بر روی کامپیوتر خود اجراء می نمودند و بدین ترتیب سیستم آنان مشابه یک ترمینال رفتار می نمود. از سیستم های بولتنی اغلب برای اطلاع رسانی استفاده می گردید. سرعت مودم ها در آن زمان حدود 300 بیت در ثانیه بود. در این حالت در هر ثانیه حدود 30 حرف می توانست ارسال گردد. تا زمانیکه کاربران حجم بالائی از اطلاعات را ارسال نمی کردند مشکلات ارتباطی از بعد سرعت چندان مشهود نبود ولی بمحض ارسال داده های با حجم بالا نظیر برنامه ها و تصاویر به سیستم های بولتنی و یا دریافت اطلاعا ت از طریق آنان سرعت 300 بیت در ثانیه پاسخگو نبود . تلاش های فراوانی در جهت افزایش سرعت مودم ها صورت گرفت . ماحصل تلاش های فوق افزایش نرخ انتقال اطلاعات در مودم ها بود .

·        از سال 1960 تا 1983 سرعت 300 بیت در ثانیه

·        از سال 1984 تا 1985 سرعت 1200 بیت در ثانیه

·        از سال 1986 تا 1989 سرعت 2400 بیت در ثانیه

·        از اواخر سال 1990 تا اوایل 1991 9600 بیت در ثانیه

·        سرعت 19/2 کیلو بیت در ثانیه

·        سرعت 28/8 کیلو بیت در ثانیه

·        سرعت 33/6 کیلو بیت در ثانیه

·        سرعت 56 کیلو بیت در ثانیه ( در سال 1998 استاندارد گردید )

·        خطوط ADSL با حداکثر سرعت 8 مگابیت در ثانیه ( از سال 1999 متداول شده است )

مودمهای با سرعت 300 بیت در ثانیه

در آغاز از مودم های با سرعت 300 بیت در ثانیه استفاده می گردید . طرز کار مودم های فوق بسیار ساده بود. مودم های فوق از یک Frequency shift keying FSK برای ارسال اطلاعات دیجیتال از طریق خطوط تلفن استفاده می کردند. در FSK از یک فرکانس ( tone) متفاوت برای بیت های متفاوت استفاده می گردید. زمانیکه یک مودم متصل به ترمینال با مودم متصل به کامپیوتر تماس می گرفت، مودم متصل به ترمینال مودم، originate نامیده می شود. مودم فوق برای مقدار" صفر" ، فرکانس 1070 هرتز و برای مقدار" یک"، فرکانس 1270 هرتز را ارسال می نماید. مودم متصل به کامپیوتر را مودم Answer می نامند. مودم فوق برای ارسال مقدار" صفر" ، فرکانس 2025 هرتز و برای مقدار" یک" ، فرکانس 2225 هرتز را ارسال می کرد.با توجه به اینکه مودم های فرستنده و گیرنده از فرکانس های متفاوت برای ارسال اطلاعات استفاده می کردند، امکان استفاده از خط بصورت همزمان فراهم می گردید. عملیات فوق Full-duplex نامیده می شود. مودم هائی که صرفا" قادر به ارسال اطلاعات در یک جهت در هر لحظه می باشند half-duplex نامیده می شوند.

فرض کنید دو مودم متصل و کاربر ترمینال ( فرستنده ) حرف a را تایپ نمائید. کد اسکی حرف فوق 97 دهدهی و یا 01100001 باینری است . دستگاهی با نام UART موجود در ترمینال بایت ها را به بیت تبدیل و آنها را از طریق پورت سریال (RS-232 Port) در هر لحظه ارسال می دارد. مودم ترمینال به پورت سریال متصل بوده و در هر لحظه یک بیت را دریافت می دارد.در ادامه اطلاعات مورد نظر از طریق خط تلفن ارسال خواهند شد.

مودم های سریعتر

بمنظور ایجاد مودمهای سریعتر طراحان مودم مجبور به استفاده از روش های مناسبتری نسبت به FSK بودند. در ابتدا ازPhase-Shift Keying PSK و در ادامه از روش Quadrature amplitude Modulation(QAM) استفاده کردند. روشهای فوق امکان ارسال حجم بالائی از اطلاعات را فراهم می نمودند. شکل زیر یک مودم 56kbps را نشان می دهد. تمام مودم های با سرعت بالا بنوعی از مفهوم " تنزل تدریجی " استفاده می نمایند. این بدان معنی است که آنها قادر به تست خط تلفن و تنظیم سرعت مناسب می باشند. در ادامه تحولات مربوط به مودم مودم های Asymmetric digital subscriber line(ADSL) بوجود آمدند. از واژه "غیر متقارن" بدین دلیل استفاده شده چون مودم های فوق قادر به ارسال اطلاعات با سرعت بالاتر در یک مسیر نسبت به مسیر دیگر می باشند. مودم های ADSL از این حقیقت که هر منزل و یا محل کار دارای یک کابل مسی اختصاصی بین محل مورد نظر و شرکت مخابرات مربوطه می باشند، استفاده نموده اند. خط فوق قادر به حمل حجم بالائی از داده نسبت به سیگنال 3000 هرتزی مورد نیاز برای کانال های صوتی تلفن می باشد . در صورتیکه مرکز تلفن مربوط و منزل و محل کار کاربر هر دو از مودم های ADSL در دو طرف خط استفاده نمایند، بخشی از کابل مسی بین منزل و مرکز نلفن می تواند بعنوان یک کانال انتقال اطلاعات دیجیتال با سرعت بالا مطرح گردد. ظرفیت خطوط فوق در حد ارسال یک میلیون بیت در ثانیه بین منزل و مرکز تلفن (UpStream) و هشت مگابیت در ثانیه بین مرکز تلفن و منزل (Downstream) تحت شرایط ایده آل است . با استفاده از یک خط می توان بصورت همزمان مکالمات تلفنی و داده های دیجیتال را ارسال کرد.

رویکرد استفاده شده در مودم های ADSL از اصول ساده ای تبعیت می نماید. پهنای باند خطوط تلفن بین 24000 هرتز و 1100000 هرتز به باندهای 4000 هرتزی تقسیم می گردد.و یک مودم مجازی برای هر باند در نظر گرفته می شود. هر یک از 249 مودم مجازی باند مربوط به خود را تست و بهینه ترین حالت را برای خود در نظر خواهند گرفت .برآیند سرعت تمام 249 مودم مجازی، مجموع سرعت کانال خواهد بود.

مودم های داخلی وخارجی

مودم های داخلی وخارجی,سیگنال های دیجیتالی pc را به امواج انالوگ تبدیل می كنند وانهارا از طریق خطوط تلفن استا ندارد به ISPمی فرستند. به همین ترتیب وقتی كه این مودم ها سیگنال های انالوگ را ازISP دریافت می كنند برای این كه این سیگنال ها برایPSقابل فهم شوند انهارا به سیگنال های دیجیتالی تبدیل می نمایند.این عمل را مدوله (تلفیق) /دی مدوله (تفكیك) می نامند. البته كلمات مدوله و دی مدوله از خود مودم گرفته شده اند.مودم ها ی داخلی,صفحه مدارهایی هستند كه در شیارها یISA یاPCI موجود برروی برد اصلی قرارمی گیرند.اكثر سیستم های جدید دارای یك مودم نصب شده هستند واین مودم جزو تجهیزات استانداردی است كه ان سیستم ها دارند. اگر كامپیوتر شما قدیمی است وسرعت مودم ان  28/8kbps یا33/6kbps  می باشد می توانید برای ارتقا مودم اتان, یك مودم داخلی با سرعت 56kbps راتهیه كنید. قیمت این مودم از 20 هزار تومان تا 60 هزار تومان است .از مودم های  داخلی بیشتر در خانه ویا دفاتر كاری كه دارای شبكه نیستند  استفاده می شود. استفاده ازمودم های داخلی چندین مزیت دارد:اول این كه مودم های داخلی هنگامی كه به اینترنت وصل نیستند از جریان الكتریسته یpc استفاده نمی كنند دوم این كه این مودم ها هیچ فضا یی را روی میز كارتان اشغال نمی نما یند و اخر این كه مودم های داخلی ارزا نترین مودم های موجود در بازارهستند. مودم های خارجی همان اجزایی را كه مودم های داخلی  برای مدوله و دی مدوله كردن سیگنال ها استفاده می كنند,بكار می برند اما تفاوت شان با مودم های داخلی در این است كه انها بجای شیارهای lsa وpcl ازطریق درگاه های سری خارجی به pc وصل می شوند. از انجایی كه نصب این مودم ها تنها قرار دادن دو شاخه ی انهادر پریز برق و اتصال كابل سریال شان در یكی از درگاه های سری موجود است لذا نصب این مودم ها بسیار ساده وكم زحمت می باشد. همچنین این مودم ها دارای منبع تغذیه مجزایی هستند (یعنی خود به پریز برق وصل می شوند) به همین خاطر هنگامی كه كامپیوتر روشن است می توانند خاموش باشند.البته برخی از مودم های خارجی از طریق درگاه usb به كامپیوتر متصل شده وبه منبع تغذیه ی مجزا نیازندارند.این مودم ها الكتریسیته ی مورد نیازشان را از درگاه usb  موجود بر این مودم های خارجی دست می اورند. علاوه بر این,مودم هاخارجی  به صورت یك دستگاه مستقل ارایه می شوند و معمولا دارای چراغ هایی هستند كه در جلوی دستگاه مودم قرار گرفته اند.این چراغ ها خود علایمی برای به اوردن اطلا عات  بیشتر در مورد عملكرد مودم می با شند. به این ترتیب كاربر می تواند بفهمد كه چه وقت مودم در حال  ارسال ویا دریافت اطلاعات است وایا اتصال مودم به lsp مشكل دارد یا خیر!همین  امرباعث می شود كه كاربر در مقایسه با مودم های داخلی خیلی سریع تر به مشكلات مودم پی برده ودر نتیجه انها را زودتر برطرف سازد. اگرچه نصب وبرطرف كردن مشكلات مودم های خارجی ساده است واین موضوع از مزایای این مودم ها به شمار می رود اما در عین حال معایبی نیزدارد. برای مثال این مودم چون خارج از سیستم شمااست بنابراین برروی میزكارتا ن فضایی را نیزاشغال خواهد كرد. اما صرف نظر ازفضا,مهمترین عیب این مودم ها قیمت انهاست. هنگامی كه این مودم هارا با مودم های داخلی مقایسه كنید متوجه می شوید كه قیمت انها تقریبا گران است. بهای این مودم ها از76 هزارتومان تا 160هزارتومان می باشد. مهمترین عیب مودم های داخلی وخارجی سرعت انهاست والبته درمقایسه با مودم های كابلی واتصالاتadslچیزی غیراز این هم نمی تواند باشد.چون این مودم ها با سرعتی معادل 56kbps داده هارا منتقل می كنند در حالی كه سرعت مودم های كابلی از 500kbps تا3mbps وسرعت اتصالات adsl از600kbps تا9mbps است.اما مشكل مودم های كا بلی واتصالات adsl  هزینه ی زیادی است كه نصب واشتراك انها به دنبال دارد.هزینه ی نصب این مودم هااز 80 هزارتومان تا 160هزار تومان است.پس از نصب این مودم ها,ماهیانه باید مبلغی حدود 24 هزار تومان تا160 هزار تومان را نیز برای سرویس دهی این مودم ها بپزدارید.نباید چنین تصوری پیش اید كه مودم های داخلی و خارجی یك شبه منسوخ شده وجای خودرا به مودم های جدید می دهند بلكه با افزایش تعداد خطو طی كه شركت های كابلی برای مودم های كا بلی نصب می كنند ونیز با قابل دسترس ترشدن اتصا لات dsl مصرف كنندگان بیشتر وسوسه خواهند شد كه از دسترسی سریع به اینترنت استفاده كنند وهمین امرقیمت ها را كاهش خواهد داد

در این ترفند قصد داریم روشی کارآمد را به شما معرفی کنیم که بهره گیری از آن میتوانید سرعت اینترنت شما بالاتر خواهد رفت. این کار از طریق تنظیمات مودم شما صورت خواهد گرفت، در نتیجه تنها برای کاربران Dialup قابل استفاده است.

بدین منظور:
از منوی Start وارد Control Panel شوید ، سپس بر روی آیکون Phone and Modem Option دوبار کلیک کنید.
در پنجره باز شده به تب Modems رفته و روی دکمه Properties کلیک کنید.
حالا در پنجره جدید به تب Advanced بروید و در قسمت Extra Initialization Commands کد زیر را وارد کنید: