Datenkommunikation Prof. Jürgen Plate

3. DFÜ-Praxis

Mein erster Akustikkoppler ("Minimodem")

Die Kontaktaufnahme mit einen fernen Rechner lief folgendermaßen ab: Hörer abnehmen und Nummer des fernen Rechners ("Host") wählen. Das wurde wiederholt, bis endlich nicht mehr besetzt war. Irgendwann nahm des ferne Modem dann das "Gespräch" an und es erklang das "Tüdeltüdeldü" des V.21-Signals aus dem Hörer. Nun schnell den Hörer in die Gummimuffen gepresst und schon konnte es mit 300 Baud losgehen. Wer eine ganz alte Gurke von Telefon mit Kohlemikrofon hatte, merkte das schnell, denn das Kohlemikr "schlief ein", d. h. es wurde immer unempfindlicher, bis die Verbindung abbrach. Da hat man sich dann do auf halblegalem Weg eine neuere (Piezo-) Mikrofonkapsel besorgt und in den Hörer eingebaut.

Akustikkoppler wurden im deutschen Sprachraum gelegentlich auch als Datenfön bezeichnet, nach der einst populären Dataphon-Baureihe S21 der Firma Woerltronic aus Cadolzburg. 1985 veröffentlichte der Chaos Computer Club in der Hackerbibel eine Bauanleitung für einen Selbstbau-Akustikkoppler, das so genannte "Datenklo". Den Namen erhieltes durch die für die Verbindung mit dem Telefonhörer vorgesehenen Gummimuffen aus dem Sanitärfachbedarf. Abschließend ein Blick auf die Platine eines kommerziellen Datenklos:

Hier sind Tips rund um den Betrieb eines Modems am Computer zusammengetragen. Ich hoffe, Sie überwinden damit die ersten Hürden beim Einstieg in die Datenfernübertragung.

3.1 Internes oder externes Modem?

• interne Modems
  + Keine zusätzlichen Geräte und Kabel auf dem Schreibtisch
  + Stromversorgung durch den Computer
  + Enthält sowohl Modem als auch serielle Schnittstelle
  - Man ist auf den Computertyp festgelegt
  - Wechsel kompliziert, keine Anzeige-LEDs
  - eventuell muß interne Schnittstelle abgeschaltet werden
  - belegt Steckplatz im Computer

• externe Modems
  + leicht an anderen Rechner anzuschließen
  + sichtbare LED-Anzeige (Betriebsüberwachung)
  - belegt externe Schnittstelle
  - zusätzliches Gerät (mit Netzteil und Verkabelung)

PCMCIA-Modem vereint viele Vorteile von Internem und externem Modem, ist aber nur für Computer mit entsprechendem Steckplatz verwendbar. PCMCIA-Karten sind Speicher- und Ein-/Ausgabegeräte, die in etwa scheckkartengroßen Einsteckkarten untergebracht sind. In der Regel findet man entsprechende Anschlüsse nur in Laptop- oder Notebook-Computern.

3.2 Anschluß des Modems

3.2.1 Die serielle V.24-Schnittstelle am Computer

Pegel und die wichtigsten Leitungen

E2	(GND) bildet das gemeinsame Massepotential für die Datenleitungen.
D1	(TXD) führt die Sendedaten des Computers zum Modem.
D2	(RXD) liefert die Daten vom Modem zum Rechner.
S2	(RTS) zeigt dem Modem die Übertragungsbereitschaft des Computer an.
M2	(CTS) signalisiert die Bereitschaft des Modems, Daten zu empfangen.
S1.2	(DTR) steuert bei modermen Modems das Anschalten an die Telefonleitung.

Damit sind die sechs wichtigsten Leitungen aufgeführt. Oft sind noch die Leitungen M1, S1 und M5 belegt, die dann meist auf die entsprechenden Anschlüsse des Schnittstellenbausteins führen. Normalerweise kann man diese Leitungen in der Buchse verbinden, damit S1 die richtigen Pegel für M1 und M5 liefert.

Werden Modem (DÜE = Datenübertragungseinrichtung) und Computer (DEE = Datenendeinrichtung) miteinander verbunden, verwendet man ein Kabel mit 1:1-Verbindung der wichtigsten Leitungen.

Sollen dagegen zwei Computer direkt, also ohne Modem miteinander verbunden werden, müssen die Leitungen gekreuzt werden. Werden die Steuerleitungen gleich im Stecker zurückgeführt, kommt man mit einer dreiadrigen Verbindung aus. So eine direkte Verbindung zwischen zwei Computern wird allgemein auch als "Nullmodem" bezeichnet, denn der Datenverkehr kann genauso ablaufen wie bei über Modem verbundenen Computern. Es existiert auch spezielle Software (z. B. Laplink), die den Dateitransfer zwischen den Computern mit maximaler Übertragungsrate ermöglicht.

Schnittstellentester

Da bei der V.24-Schnittstelle 0 und 1 durch eine positive bzw. negative Spannung von 5...12 V repräsentiert werden, kann man den Zustand der einzelnen Leitungen sofort ablesen. Führt man die Verbindungen über ein Steckerfeld, kann man die einzelnen Pins auch gekreuzt verdrahten, wenn man z. B. zwei Computer koppeln möchte. Dazu müssen aber keineswegs alle Leitungen überwacht werden. Es genügen normalerweise die Anschlüsse, die in der folgenden Tabelle aufgelistet sind.
Man kann den Tester noch erweitern, indem auf jeder Seite sowohl Stecker als auch Buchse angeschlossen werden. Dabei sind die Pins von Stecker und Buchse 1:1 miteinander verbunden. Zusätzlich werden auf einer Seite nicht nur 25polige Stecker und Buchsen, sondern auch noch je ein 9poliger Stecker und eine 9polige Buchse entsprechend der Belegungs-Tabelle verdrahtet. Auf diese Weise ist noch ein Adapter zwischen den verschiedenen Steckmöglichkeiten entstanden.

3.2.2 Das Modem anschließen

Bei internen Modems (Steckkarten) sind Modem und serielle Schnittstelle auf einer Karte vereint. Die Stromversorgung erfolgt vom Rechner aus, und es muß lediglich die Verbindung zwischen Karte und TAE-Dose hergestellt werden. Dafür muß bei diesen Karten vor dem Einbau festgelegt unter welchen Hardwareadressen die serielle Schnittstelle angesprochen werden soll und welcher Interrupt zum Einsatz kommt. Orientieren Sie sich dabei an den Handbüchern der Karte und des PC - insbesondere bei der Frage, welche Schnittstellenadressen noch frei sind. Bei Doppelbelegung von Interrupts oder Ein-/Ausgabeadressen kann es zu Konflikten mit anderen Schnittstellen kommen - bis hin zum Stillstand des Rechners. Notieren Sie sich die eingestellten Werte (das gilt für alle Steckkarten, die sie einbauen) und lassen Sie eine Kopie der Notiz innerhalb des Rechnergehäuses (da finden Sie es auch noch nach Jahren).

Probleme können auftreten, wenn schon alle serielle Schnittstellen des Rechners belegt sind. Sind die seriellen Schnittstellen auf einer eigenen Schnittstellenkarte oder einem sogenannten Multi-IO-Board (zusammen mit Drucker-, Joystick- und Plattenschnittstelle) dann muß eine serielle Schnittstelle durch Setzen der entsprechenden Jumper (Steckbrücken) deaktiviert werden. Sind die seriellen Schnittstellen auf dem Mailboard integriert, können sie entweder auch über Jumper oder per Setup deaktiviert werden.

3.2.3 Interrupts

3.3 Kommandos für das Modem

3.3.1 Allgemeines

ATH0	Hörer auflegen
ATH1	Hörer abheben
ATDP123	Nummer 123 wählen

Das Wählen kann übrigens nicht nur mit dem bei uns gebräuchlichen Impulsverfahren geschehen, sondern auch mit der Tonfrequenzwahl. Auf die gleiche Weise lassen sich die internen Steuerregister des Bausteins setzen. So läßt sich das Modem veranlassen, bei einem Anruf das Gespräch automatisch entgegenzunehmen. So kann man einen unbedienten Computer als Mailbox laufen lassen, der Informationen eines Anrufers speichert, die zu einem späteren Zeitpunkt von einem anderen Anrufer wieder "abgeholt" werden können. Die Verbindungsaufnahme geschieht normalerweise durch die Anwahl der Gegenstation, z. B. mit

ATDP12345678

Das Modem wählt die Nummer, und die Gegenstation nimmt das Gespräch automatisch an. Bei Modems mit höheren Übertragungsraten und automatischer Anpassung der Bitrate tauschen nun beide Stationen verschiedene Tonsignale aus, die dazu dienen, die Datenrate abzustimmen. Über den Lautsprecher des Modems könne Sie den Verbindungsaufbau verfolgen. Danach meldet das Modem "CONNECT", und der Datenaustausch kann beginnen.

Damit während der Datenübertragung ein zufälliges Auftreten der Buchstabenfolge "AT" nicht als Befehl an das Modem interpretiert wird, schaltet sich die Kommando-Erkennung nach dem Aufbau der Verbindung ab. Erst wenn nach einer Pause von mindestens 1 Sekunde die Zeichenfolge "+++" an das Modem gesendet wird und danach eine weitere Pause von 1 Sekunde folgt, werden AT-Kommandos wieder erkannt. Die Kommandoerkennung kann mit "ATO" wieder abgeschaltet werden. Bei Störungen trennt das Modem in der Regel die Verbindung automatisch.

3.3.2 AT-Befehlssatz im Überblick

Notes:In Reference Column, "AT" is omitted when AT command is referred to (Snnbx) Means cross reference to S-register nn bit number x

Command		Function and description
A/		Re-execute last command
A>		Repeat last command continuously
<any key>		Terminate current connection attempt
+++		Escape sequence code, entered in data state, wait for modem to return to command state
ATA		Force answer mode (S39b2)
ATBn	Bn	Handshake option (S28b7)
	B0	Select CCITT V.22 for 1200 bps
	B1	Select Bell 212A standard for 1200 bps
ATD		Dial number and options that follows (S38b0, S35b4)
	P	Pulse dial (S23b1)
	T	Tone dial (S23b1)
	,	Pause for a time specified in S6
	;	Return to command state after dialing
	!	Hook flash, call transfer
	W	Wait for second dial tone
	@	Wait for a 5-second silence before proceeding, otherwise return 'NO ANSWER'
	R	Reverse frequencies (Originate a call in answer mode) (S17b5)
ATDL		Dial last number
ATDSn	n=0-9	Dial number stored in NVRAM at position n
ATEn		Command mode local echo of keyboard commands. (S23b0)
	E0	Echo off
	E1	Echo on
ATHn		On/off hook control
	H0	Hang up (on hook)
	H1	Go off hook
ATIn		Display inquiry
	I0	Display product code
	I1	Display product info. & results of ROM checksum
I2		Link status report
ATLn	n=0-7 *4	Speaker volume control (S24b5)
ATMn		Speaker control
	M0	Speaker always Off (S21b1)
	M1	Speaker On until carrier is established
	M2	Speaker always On
	M3	Speaker On after last digit dialed, Off at carrier detect
ATNn	n=0-7 *5	Ring volume control, n=0 Disable the ring function (S241)
ATO		Return to on-line state
ATP		Pulse dial
ATQn		Result code displayed (S23b6)
	Q0	Modem returns result code
	Q1	Modem does not return result code
	Q2	Quiet in answer mode only (will not show in AT&Vn)(S40b1 S42b2)
ATSr.b=n		Set bit .b of register r to n (0/off or 1/on).
ATSr.b?		Inquiry bit .b of register r
ATSr=n		Set S-register r to value n, n must be a decimal number between 0-255
ATSr?		Display value stored in S-register r
ATT		Tone dial
ATVn		Verbal/Numeric result codes (S23b6)
V0		Display result codes in numeric form (S35b7)
V1		Display result codes in verbose form
ATXn	n=0-7 *5	Result code options, use the options table (S23b3)
ATZn	n=0-4	Modem reset
	Zn	Reset modem and load user profile n (S15b5)
	Z4	Reset modem and load factory settings
AT$		Help, Basic command summary

3.3.3 Modem-Rückmeldungen

3.4 Konfiguration von Hard- und Software

3.4.1 Schnittstelle

Schnittstelle	Hardware- E/A-Adresse	Hardware- Interrupt
COM1	3F8	4
COM2	2F8	3
COM3	3E8	4
COM4	2E8	3

Sofern die Interrupts 5 und 7 noch nicht belegt sind (Druckerschnittstelle, Soundkarte oder Netzwerkadapter), können die Schnittstellen COM3 und COM4 auch auf diese eingestellt werden. Bei 16-Bit-Steckkarten ist es auch möglich, die Interrupts 10 bis 12 zu verwenden. Gegebenfalls muß die Software von der Tatsache in Kenntnis gesetzt werden, daß ein Schnittstellenbaustein mit FIFO (16500AFN, siehe 3.2.4) eingesetzt wird. Dies kann sowohl beim jeweiligen DFÜ-Programm wie auch in generellen Einstellungen nötig sein (siehe auch 3.4.7).

3.4.2 Datenformat

3.4.3 Datenrate (DTE-Speed)

Deswegen ist es nötig, daß die Verbindung zwischen Computer und Modem mit einer höheren Datenrate betrieben wird als bei der Übertragung auf der Telefonleitung, sonst wird der Vorteil von MNP/V.42 durch das "Nadelöhr" zwischen Computer und Modem wieder zunichte gemacht. Wird die Verbindung zwischen Modem und Computer dagegen mit höheren Raten betrieben, können ankommende Daten, die jetzt durch das Entpacken und Zufügen der Start- und Stopbits länger geworden sind, auch mit der nötigen höheren Geschwindigkeit übermittelt werden.

Kommt das Modem mit der Geschwindigkeit nicht nach, d. h. können die Daten nicht mindestens auf ein Viertel der Länge gebracht werden, muß das Modem den Computer per Signalleitung "bremsen" können, damit der interne Datenpuffer des Modems nicht überläuft. Dies geschieht über die CTS-Leitung. Die CTS-Meldung des Modems sollte möglichst oft auftreten, denn das bedeutet, daß die Übertragung mit der maximal möglichen Geschwindigkeit abgewickelt wird (ist also kein Fehler). Betrachten wir zuerst die Einstellung des Terminalprogramms:

1. Maximal mögliche Übertragungsrate einstellen. Dazu sollte man im Handbuch nachschlagen, welches die höchste Baudrate ist, mit der man das Modem ansprechen kann:

   2400 BPS mit MNP5:	9600 BPS
   2400 BPS mit V.42bis:	9600 bis 19200 BPS
   9600 BPS (V.32):	19200 bis 38400 BPS
   14400 BPS (V.32bis):	19200 bis 38400 BPS
   28800 BPS (V.34):	38400 bis 57600 BPS

   Bei langsamen Rechnern kann es vorkommen, daß Raten über 19200 BPS zu Übertragungsfehlern führen. Dann sollte man den normalen Seriell-Baustein durch einen FIFO 16550AFN ersetzen.
2. Handshake-Modus setzen: RTS/CTS-Handshake (Hardware-Flow-Control) EIN Xon/Xoff (Software-Handshaking) AUS
3. "Autobaud"/"Auto-Speed"/"Auto-BPS-Detect"-Funktion AUS Wenn diese Funktion eingeschaltet ist, wird bei einem Connect der "CONNECT"-String des Modems ausgelesen und die Baudrate darauf angepaßt. Bei korrekter Modemeinstellung erhält man Datenmüll auf dem Bildschirm, weil die Datenrate von z. B. 19200 auf 2400 heruntergesetzt wird (bei "CONNECT 2400").

Kommen wir nun zu der Einstellung des Modems. Weil hier jedes Modem andere Befehle/Register zur Einstellung der nötigen Funktionen benötigt, muß ich mich hier auf eine allgemeine Beschreibung beschränken.

1. Das Modem muß, wie das Terminalprogramm auch, auf RTS/CTS-Unterstützung eingestellt werden (meist AT&R oder AT&K). Suchbegriff im Handbuch: "Hardware-Flow-Control". Das funktioniert natürlich nur, wenn auch im Kabel die entsprechenden Adern durchverbunden sind.
2. Beim Modem muß die MNP5/V.42bis-Option eingeschaltet sein.
3. Der "Auto-Reliable-Mode" sollte eingeschaltet sein. Bei Mißlingen eines MNP/V.42bis-Connects wird auf normalen 2400er-Betrieb zurückgeschaltet, jedoch die feste Baudrate zwischen Modem und Computer beibehalten. Sonst kann es vorkommen, daß bei Mißlingen einer MNP/V.42-Verbindung falsch eingestellte Modems einfach auflegen.
4. Das Modem muß auf feste Baudrate eingestellt sein (Suchbegriffe im Modem-Handbuch: "bps-adjust", "locked baudrate", "locking"). Wenn alle Einstellungen korrekt sind, sollte sich das Modem folgendermaßen verhalten: Nach einem Connect mit dem Partner sollte der Text klar lesbar sein, und die Baudrate (egal bei welchem Connect, 300, 1200, 2400, 9600, 14400, 28800 etc. mit und ohne MNP5/V.42bis) auf der fest eingestellten Rate von 9600/19200/38400 BPS bleiben.

MNP5 hat im Gegensatz zu V.42bis eine etwas dumme Eigenart, indem hier versucht wird, beim Übertragen von bereits komprimierten Dateien diese nochmals zu komprimieren, was natürlich nicht klappt und die Übertragungszeit sogar verlängern kann.

3.4.4 Der Init-String des Modems

Beim Modembetrieb in Nebenstellenanlagen antwortet das Modem manchmal mit 'NO DIALTONE'. Da Nebenstellenanlagen einen anderen Wählton als normale Amtstelefone haben, muß man die Wähltonerkennung gegebenenfalls abschalten (über eine S-Register-Einstellung oder "ATX3").

3.4.5 Wahlsperre

3.4.6 Anwahl und Auflegen

Zum Auflegen wurde bei den ersten Modems in den Kommandomodus umgeschaltet (1 s Pause, '+++' senden, 1s Pause) und dann das Kommando zum Auflegen gegeben (ATH0). Bei nahezu allen modernen Modems wird die Leitungsanschaltung durch den Pegel auf der DTR-Leitung gesteuert. Achten Sie darauf, daß die DTR-Leitung im Kabel ebenfalls durchverbunden ist. Das Kabel muß also die Leitungen GND, TX, RX, CTS, RTS und DTR enthalten.

3.4.7 Windows-Konfiguration

Über den Modem-Dialog, "Eigenschaften" kann man die Einstellungen bei Bedarf noch feineinstellen. Achten Sie auf jeden Fall darauf, daß bei "Fehlerkontrolle" der Punkt "Datenkomprimierung" sowie bei "Datenflußkontrolle" der Punkt "Hardware (RTS/CTS)" eingestellt ist. Die Einstellungen zur FIFO sollten Sie nicht ändern. Bei den Wahlparametern muß auf jeden Fall das Wahlverfahren MFV (Tonfrequenzwahl) oder IWV (Impulswahl) eingestellt werden.

Hinweise zur Konfiguration von Windows zur Einwahl bei einem Internet-Provider finden Sie im Skript "Computernetze".

3.5 Upload/Download

Im Terminalprogramm sind Sende- und Empfangsroutinen enthalten. Bei einfachen Programmen sind zumindest XModem- und Kermitprotokoll verfügbar; bessere Programme enthalten Y- und Z-Modem, manchmal sogar noch weitere Protokolle. Viele Terminalprogramme können bei Z-Modem-Download sogar automatisch reagieren, indem die Empfangsroutine beim Auftreten der charakteristischen Startsequenz gestartet wird. Bei anderen Programmen können sogenannte 'externe Protokolle' eingebunden werden, d. h. für die Dateiübertragung werden einfach entsprechende Sende- und Empfangsprogramme aus dem Terminalprogramm heraus gestartet.

3.6 Kommunikationssoftware

Terminalemulation

Konfiguration von Modem und Software

Verwalten einer Nummernliste

Steuerung des Modems (automatische Anwahl, Verbindungsaufbau)

Dateiübertragung mit verschiedenen Protokollen

Statusmeldungen auf dem Bildschirm

Protokollierung des Ablaufs einer Sitzung

Bildschirmkopien (Capture)

Zurückblättern in der Ausgabe (Backscroll)

Automatisierung von Abläufen (Scriptsprache)

         main() 
            { 
             if(!waitfor("login:", 20)) 
                { 
                pstaxy("Timeout: Logon failed",1,25,3); 
                return -1; 
                } 
             cputs("plate^M"); 
             if(!waitfor("assword:", 20)) 
                { 
                pstayx("Timeout: Logon failed",1,25,3); 
                return -1; 
                } 
             cputs("hiersolltejetztdasgeheimepasswortstehen^M"); 
            } 

Host-Modus

3.7 Packer

3.8 Die serielle DECT-Schnittstelle

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