Модем — это посредник между провайдером и компьютером

§9 Внешние устройства. Классификация внешних устройств. Аппаратное обеспечение для подключения к сети Интернет. Принципы работы аппаратных средств компьютера

Внешние (периферийные) устройства обеспечивают взаимодействие компьютера с пользователем, другими компьютерами или техническими устройствами.

Они подключаются к компьютеру через специальные разъемы — порты ввода-вывода. Большинство современных внешних устройств подключается к порту USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина).

Внешние устройства по своему назначению можно разделить на: устройства ввода, устройства вывода, устройства хранения информации, а также средства связи и коммуникации (пример 9.1).

К устройствам ввода информации относятся:

• клавиатура;
• устройства указания, или графические манипуляторы: джойстик (приспособление в виде рычага — рукоятки, штурвала, — позволяющее управлять виртуальным объектом в двух- или трехмерном пространстве); световое перо (манипулятор, который позволяет вводить информацию путем прикосновения устройства к экрану); мышь; трекбол («мышь наоборот»: для работы необходимо вращать шар, закрепленный в неподвижном корпусе);
• графический планшет, или дигитайзер (состоит из пера и планшета, чувствительного к нажатию или близости пера; предназначен для ввода в компьютер информации, созданной «от руки»);
• сканер;
• микрофон.

(Рассмотрите пример 9.2.)

К устройствам вывода информации относятся:

• монитор;
• принтер (лазерные и струйные принтеры позволяют выводить информацию на бумагу, 3D-принтеры позволяют создавать объемные объекты);
• плоттер (устройство для автоматического вычерчивания рисунков, схем, чертежей, карт; режущий плоттер позволяет осуществлять вырезку лекал из картона, кожи, пластика и др.);
• колонки, наушники.

(Рассмотрите пример 9.3.)

Многие из устройств комбинируют в себе устройства ввода и вывода: многофункциональное устройство (МФУ) содержит в себе сканер и принтер; гарнитура объединяет микрофон и наушники. Сенсорные мониторы не только отображают информацию, но и позволяют ее вводить.

Устройства хранения — устройства внешней памяти, которые были рассмотрены в предыдущем параграфе.
Для работы многих устройств необходимы карты (платы) расширения (пример 9.4), которые содержат адаптеры.

Адаптер необходим для преобразования сигнала, поступающего от устройства, в двоичный код и обратно. Некоторые адаптеры встроены непосредственно на материнскую плату.

К средствам связи и коммуникации относят устройства, которые позволяют организовать передачу данных по компьютерной сети:

• сетевой адаптер, или сетевая карта (предназначается для соединения компьютеров в локальную сеть по технологии Ethernet — проводное соединение);
• модем (устройство передачи данных между компьютерами по телефонной и другим линиям связи);
• маршрутизатор, или роутер (устройство, необходимое для перенаправления пакетов данных в одной или нескольких подсетях; маршрутизаторы позволят обеспечить как про-водной, так и беспроводной доступ в Интернет).

(Рассмотрите пример 9.5.)

9.2. Аппаратное обеспечение для подключения к сети Интернет
Количество пользователей Интернета в современном мире стремительно растет. Сегодня практически каждый человек может подключиться к Интернету.

Интернет — сложная система компьютерных сетей. Передача данных в компьютерных сетях требует согласованной работы большого количества разнообразных устройств. Для слаженного взаимодействия работы сетевых устройств Международной организацией стандартов (International Standard Organization — ISO) была разработана сетевая модель OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и способы передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи.

Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения (пример 9.6). Модель включает в себя семь уровней. Каждому из них отводится конкретная роль, а общая задача передачи данных разбивается на отдельные подзадачи.

Основным с точки зрения пользователя является прикладной уровень. Этот уровень обеспечивает выполнение прикладных задач пользователей. На нем реализуются такие сервисы, как удаленная передача данных, электронная почта и работа веб-браузеров.

Сегодня существуют разнообразные способы подключения к Интернету. Основные отличия: принцип работы, скорость передачи данных, надежность, сложность настройки оборудования, цена.

По количеству трафика использование Интернета можно разделить на две группы: просмотр страниц (малое количество трафика) и скачивание больших файлов — фильмов, музыки и т. д. (требует большого количества трафика). В первом случае достаточно скорости обычного модемного соединения.

Однако такая скорость затрудняет скачивание файлов, поэтому для полноценного использования возможностей Интернета требуется высокоскоростной доступ.

Существует два вида технологий выхода в Интернет:

1. проводная.
2. беспроводная.

От технологии подключения к Интернету зависит тип используемого модема (пример 9.7).
Передача данных при проводной технологии осуществляется по специальному кабелю (оптоволокно или витая пара), который с одной стороны подключен к оборудованию провайдера, а с другой — в сетевую карту компьютера.

В зависимости от типа оборудования провайдера используются следующие способы проводного подключения к Интернету:

1. Модемные соединения (ADSL). Данная технология превращает аналоговые сигналы, передаваемые по стандартной телефонной линии, в цифровые сигналы (пакеты данных). При этом во время работы можно совершать звонки.
2. Соединение по выделенной линии. При этом пользователь получает постоянный выход в Интернет через отдельную свободную телефонную линию, которая гарантирует высокое качество соединения и передачу данных на высокой скорости.
3. Подключение через телевизионный кабель. Этот способ возможен только в случае наличия кабельного телевидения.

Беспроводные технологии служат для передачи данных между двумя и более точками на расстоянии, не требуя проводной связи. Для передачи информации могут использоваться радиоволны, а также инфракрасное, оптическое или лазерное излучение.

Наиболее существенными характеристиками беспроводных технологий передачи данных являются максимальная скорость передачи и максимальное расстояние, на которое можно передавать информацию (пример 9.8).

Беспроводные маршрутизаторы позволяют использовать Интернет, находясь в любом месте в пределах зоны доступа.
Еще недавно подключение к Интернету через спутниковую связь было практически недоступно для обычных пользователей из-за высокой цены.

Современная спутниковая связь по скорости, надежности и безопасности не уступает традиционной проводной. Существенным ее преимуществом является возможность применения в отдаленных и труднодоступных местах, где невозможно или слишком дорого прокладывать интернет кабель.

Спутниковой связью широко пользуются государственные службы, геологоразведочные и нефтяные компании, телекоммуникационные фирмы и другие крупные организации. В ряде случаев она является единственным вариантом интернет-коммуникаций (пример 9.9).

9.3.Принципы работы аппаратных средств компьютера
Современный компьютер использует электрические сигналы, т. е. ток или напряжение, значения которых меняются по закону, отображающему передаваемое сообщение. С помощью сигналов кодируются передаваемые и обрабатываемые данные.

Электрические сигналы можно использовать для кодирования как двоичный код: «1» — есть ток (ток больше пороговой величины); «0» — нет тока (ток меньше пороговой величины).
Чем меньше значений существует в системе, тем проще изготовить отдельные конструктивные элементы, оперирующие этими значениями. Наиболее надежным и дешевым является устройство, каждый разряд которого может принимать два состояния: есть ток/нет тока, высокое напряжение/ низкое напряжение, намагничено/не намагничено и т. д.

Что такое модем и в чем принцип его работы

Модем — это специальное устройство, которое предназначено для кодировки, передачи, получения и преобразования сигналов.

Например, какой-то вид модемов преобразует аналоговый сигнал в цифровой и наоборот. Осуществляется это так: устройство определяет частоты улавливаемого сигнала, затем преобразовывает его в цифровой формат и передает запись уже в цифровом виде.

Пошагово это процесс выглядит следующим образом:

передает кодированный сигнал.
1. Модем ловит этот сигнал и расшифровывает его.
2. Устройство преобразовывает сигнал в цифровой (радиосигнал или проводной).
3. Радиосигнал передается по протоколу Wi-Fi.

Проще говоря, модем перерабатывает сигналы интернет-сети таким образом, чтобы они были понятны другим устройствам (компьютеру, смартфону, планшету и т.д).

Это своеобразный «посредник», благодаря которому происходят процессы обмена данными.

Интересный факт! Слово «модем» появилось благодаря объединению двух терминов «модулятор» («мо») и «демодулятор» («дем»).

Эти термины обозначают процессы, изменяющие параметры несущего сигнала (функции которые он, собственно говоря, и выполняет).

Беспроводные сигналы.

При рассмотрении сигнала, который используется для передачи информации в формате данных, необходимо иметь представление о следующих вещах:

— как быстро передается ифнормация , т.е. какой скорости передачи данных можно достичь?
— как далеко могут быть переданы данные , т.е. насколько устройства беспроводной ЛВС (WLAN) могут быть удалены друг от друга при сохранении максимальной скорости передачи данных?
— как много данных может быть передано , т.е. как много пользователей может существовать в такой сети без замедления скорости передачи данных? Все вышеуказанные параметры определяют возможность принять хороший сигнал на максимально возможном расстоянии. Для увеличения объема передаваемых данных за единицу времени необходимо использовать более широкую полосу спектра либо дифференциальные методы передачи данных с помощью радиочастотных сигналов. Как показано на рис 3.39, на эффективность передачи данных при использовании радиочастот влияют следующие факторы:
— тип используемой модуляции сигнала . Сложные методы модуляции позволяют достичь большей пропускной способности;
— расстояние . Чем больше расстояние между передатчиком и приемником, тем слабее сигнал будет получен на приемнике;
— уровень шумов . Электронные помехи и физические барьеры негативно влияют на качество радиочастотного сигнала.

В беспроводных каналах, передача информации осуществляется на основе распространения радиоволн. В таблице приведены сведения о диапазонах электромагнитных колебаний, используемых в беспроводных и оптических каналах связи.

Диапазон	Длины волн, м	Частоты, ГГц	Применение
Дециметровый	1..0,1	0,3..3	Сотовые радиотелефоны, ТВ, спутниковая связь, РК в ЛВС*
Сантиметровый	0,1..0,01	3..30	Радиорелейные линии, РК в ЛВС, спутниковая связь
Миллиметровый	0,01..0,001	30..300	РК в ЛВС
Инфракрасный	0,001..7,5*10-7	3*102..4*105	ВОЛС, WDМ**
Видимый свет	(7,5. 4,0)*10-7	(4,0. 7,5)*105

* РК в ЛВС — радиоканалы в локальных сетях и системах связи.
** WDM — мультиплексирование с разделением каналов по длинам волн.

Как настроить и подключить беспроводную сеть

Выше мы рассмотрели, что такое беспроводные сети, и в чем их особенности. Но остается не менее важный вопрос, касающийся настройки и подключения. Здесь многое зависит от применяемой технологии. К примеру, в новых телефонах уже внесены необходимые настройки для 3G или 4G, или они устанавливаются автоматически после получения СМС от оператора.

Если речь идет о WiFi, здесь нужно придерживаться следующей инструкции:

• Создайте точку доступа. Для этого подключите роутер к кабелю поставщика Интернета.

• Выполните необходимые настройки, задайте логин и пароль беспроводной сети.
• Включите ноутбук, дождитесь загрузки операционной системы и обратите внимание на появление значка Вай Фай справа внизу.

• Нажмите левой кнопкой мышки на специальной символ. Перед глазами выдаются беспроводные сети. Выберите свою.
• Укажите пароль и проверьте подключение к Интернету.

Если модуль не включен, необходимо войти в панель управления, перейти в раздел Сети и Интернета, а далее в сетевые подключения.

Теперь нужно включить Вай Фай. Если справа внизу не появился значок беспроводной сети, нужно скачать необходимый драйвер или обновить имеющуюся программу.

Для автоматического подключения переходим в Центр управления. Выбираем нужный профиль, входим в раздел свойств и подтверждаем выбор. Далее выбираем протокол интернета TCP/IPv4 и жмем на свойства. Указываем автоматическое получение адреса и сохраняем заданные параметры. Если возникают трудности с подключением, проверьте настройки роутера, факт включения Вай Фай на ПК или ноутбуке.

Тестирование скорости интернета через WiFi репитер

Поскольку в цепочке получения интернет от провайдера на компьютер появилось новое звено в виде WiFi повторителя, крайне интересно проверить, не режет ли он скорость. Иными словами, насколько отличается быстрота передачи информации между компьютерами, подключенными через данный репитер, от скорости при подключении напрямую к роутеру.

Для теста мы сделали три замера с использованием репитера TP-Link TL-WA850RE внутри локальной сети между компьютером и ноутбуком с помощью утилиты AIDA32 Network Benchmark.

Приведу основные технические характеристики данной модели:

• Скорость до 300 Мбит/с
• 1 порт Ethernet 10/100 Мбит/с (RJ45)
• 2 встроенные WiFi антенны
• Частота 2,4 — 2,4835 ГГц
• Два одновременных режима — повторитель и клиент

Прямое подключение к интернету

Первый тест — это будет отправная точка в нашем эксперименте — такая «лакмусовая бумажка». Замерим скорость внутри локальной сети без усилителя беспроводного сигнала — компьютер подключен к маршрутизатору по витой паре, ноутбук к нему же, но по WiFi. При этом для чистоты результата рядом с передатчиком не было никакой радиоактивности, вроде мобильника, ТВ или чего-то еще, а ноут располагался в непосредственной близости к источнику сигнала.

Вот что получили.

Отмечаем — есть небольшая амплитуда колебания скорости, в среднем она была на уровне 2200 КВ/c (17 Мбит/с).

Скорость интернета через wifi репитер

Второй тест — компьютер остается подключенным к роутеру по кабелю, а ноутбук — по WiFi к репитеру, которому мы сделали свой собственный SSID сети, поэтому перепутать его сигналом от основного источника невозможно. При этом усилитель и ноутбук находились на том же самом месте, то есть рядом друг с другом.

Скорость просела незначительно — в среднем до 1600 КВ/с (12.5 Мбит/c). Также особо не отличается и разброс между минимальными и максимальными значениями, что тоже очень хорошо.

Скорость при подключении по кабелю

Третий тест — ноутбук оставили подключенным по WiFi к роутеру, а ПК — через усилитель, но соединив их патчкордом. Тем самым мы задействуем вторую возможность этой модели — выступить в роли WiFi адаптера.

Колебания между минимальными и максимальными значения также несущественные, то есть связь достаточно стабильная, но общая скорость стала еще чуть-чуть ниже, до 1100 КВ/с, или 8.5 Мбит/с.

Скорость через wifi повторитель

И наконец, четвертый тест — и ПК, и ноутбук подключаем к репитеру, но станционарный комп кабелем, а ноут беспроводным способом.

Нестабильная скорость с большими колебаниями, средняя высокая — на уровне 4800 КБ/с = 37.5 Мбит/с.

Особенности Wi-Fi и WiMAX.

Аутентификация поддерживается как часть взаимного уровня цифровых сертификатов Х.509 (РК1). Устройства WiMAX имеют уникальные сертификаты, один для данного типа устройств, один для данного производителя. По сути, достигается защита потоков данных, заслуживающая полного доверия. По этой причине на базе WiMax даже появляются виртуальные частные, конфиденциальные сети (VPN). Они дают возможность сформировать защищенные коридоры, служащие для передачи информации как удаленным пользователям, так и с сотрудниками компании.

В условиях города и частного сектора не смотря на постройки, деревья и даже погоду, WiMax способен по средством радиоканала передавать необходимые данные. Провайдер установив передатчики WiMax в разных частях города открывает огромную по нынешним меркам возможность подключения к Интернету в доступной зоне действия сети.

Кроме этого, WiMax может быть использован для голосовой и видео-связи высокого качества. Как вы понимаете, WiMax призван решить три основных требования к сетевым соединениям, высокую пропускную способность, надёжность и мобильность. За технологией WiMax будущее потому что она дает возможность выполнять работу по проектам в любом месте и открывает доступ ко всем вашим бизнес-приложениям.

В заключении этого поста скажу, что технология Wi-Fi в первую очередь создавалась для корпоративных пользователей, чтобы избавиться от хитросплетения проводов, но сейчас она становится популярной и в частном секторе. Технологии Wi-Fi и WiMax хоть и собратья, но призваны решать совершенно разный круг задач.

Все чаще в семье появляются дополнительные сетевые устройства: планшет, Smart TV, ноутбук, мобильные девайсы и игровые консоли с поддержкой Wi-Fi. И каждому необходим выход в Интернет. И желательно, никаких проводов, чтобы можно было свободно перемещаться по квартире. В таком случае беспроводной Интернет станет хорошим выбором.