Общие положения

Модемы (название происходит от слияния двух слов – модулятор и демодулятор) - это устройства, которые позволяют организовать связь между компьютерами, находящихся на удалении друг от друга. Если компьютеры находятся рядом, то можно организовать связь между ними, используя последовательный, параллельный порт, USB , Blutooht . Однако такая связь возможна только на близких расстояниях, определенных возможностями порта. При больших расстояниях сигнал ослабевает и требуются специальные устройства, которые могут преобразовать сигнал в вид, позволяющий передавать сигнал на большие расстояния. Для этого служит устройство, которое называется «модем» – от слова МОдулятор-ДЕМодулятор. Модулятор позволяет преобразовать цифровой сигнал в аналоговый, а демодулятор - сделать обратное преобразования, то есть перевести из аналогового в цифровую форму (в более точном смысле модуляция – это изменение характеристик несущего сигнала (как правило, низкочастотные периодические колебания) управляющим высокочастотным сигналом, который позволяет передавать необходимую информацию). Демодуляция – это выделение информационного сигнала из совокупности несущегои информационного сигналов) . Практически на тех же принципах работает факс, поэтому модемы, которые выпускаются с возможностями факсимильной передачи, называются факс-модемом. Модемы могут быть внутренними (вставляемые в слоты расширения), внешними (подключаемые к портам COM, LPT, USB или сетевым кабелем к разъему RJ-45 сетевой карты компьютера, обычно имеют внешний блок питания), встроенными как у ноутбука или в виде карточки для подключения к разъему PCMCIA для переносных компьютеров (последний еще называется картой расширения PC Card и практически устарел. В настоящее время используется стандарт ExpressCard с подключением к шинам USB и PCI Express ). В последнее время получили широкое распространение беспроводные модемы (называемые модуль или шлюз), использующие линии связи сотовых операторов (наибольшую известность получили USB – модемы) . Принципы работы всех устройств одинаковы.

Модемы могут быть аналоговыми и цифровыми . Первыми стали использоваться аналоговые модемы (dial -up ). Из-за того, что скорость передачи данных по этим модемам была не велика (до 56 Кбит/сек), стали переходить на цифровые виды (с частотой работы от 4 КГц до 2 Мгц и соответственно скоростью до нескольких мегабит/сек). Кроме того, при передаче данных по аналоговому модему нельзя вести разговор.

Большинство пользователей для передачи данных использовало телефонную сеть. Для того чтобы можно было использовать цифровой вид передачи, необходимо, чтобы и посылающий и получающий имели бы цифровую АТС. Кроме того, на телефонной линии не должно быть спаренных телефоном и охранной сигнализации. До сих пор некоторые пользователи пользуются аналоговыми модемами.

Основные характеристики модемов :

- внутренний или внешний . Внутренний модем - это карта, которая вставляется в разъем на материнской плате. Такой модем вставляется как обычная карта, однако нужно подключить провода, как это указано ниже. Внутренний модем, как правило, дешевле внешнего. Но он не требует места на столе, не занимает последовательный порт компьютера.

Внешние модемы (новые) подключаются к разъему USB , PCMCIA или ExpressCard и не требуют дополнительного питания, так как получают его из разъема.

Внешний модем (старые) подключается к последовательному порту и находится в отдельном корпусе. Данный вид требует подключения к электрической сети через трансформатор. К его достоинствам нужно отнести то, что он не занимает слот расширения, позволяет легко перенести его от одного компьютера к другому.

Поддерживаемый стандарт и скорость передачи ;

Размер оперативной памяти или флэш-памяти.

Дополнительные возможности модемов : оцифровка голоса и перевод его в аналоговый сигнал для разговора при передаче данных; факс; автоматическое определение номера звонившего; автоответчик; электронный секретарь и прочие возможности, которые имеют телефонные аппараты.

Как правило, современный модем имеет следующие возможности телефона , которые мы и приведем. Это: переговоры с несколькими абонентами; временное отключение микрофона; включение внешних громкоговорителей; память для номеров абонентов; повторный вызов абонента; автодозвон; автоматическое определение номера; запоминание звонивших номеров и времени звонка; определение второго звонка во время разговора; защита от нежелательных звонков; запись получаемых сообщений; автоответчик; дистанционное управление; на панели телефона могут быть кнопки с функциями: автоповтор, прослушивание оставленных сообщений, отключение телефона, выключение внешних динамиков и пр.; на панели телефона могут быть индикаторы, определяющие режим работы, снятие трубки и пр.; может быть дисплей с данными о входящих и исходящих звонках, времени разговора и пр.; голосовой набор, пользователь голосом называет фамилию абонента, а модем соединяет с его номером; быстрый набор, набор номера при помощи одной или двух клавиш; автосекретарь, ответ на поступившие звонки при разговоре с другим абонентом; сбор статистики о количестве поступивших звонков, их номерах, времени разговора в течение дня и пр.; другие функции, например, дозвон по определенному номеру в определенное время дня, будильник и пр.

При зависании модема можно восстановить его работоспособность сбросом питания (внешний вынуть и снова вставить), при этом выключать компьютер не требуется. Кроме того, он имеет индикацию, по которой можно определить состояние модема.

Цифровые модемы.

В настоящее время используется несколько форматов: ADSL, HDSL, IDSL, ISDN, HPNA, SHDSL, SDSL, VDSL, WiMAX и беспроводные модемы с использованием беспроводной связи (Wi -Fi ).Они часто называются как хDSL (Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия).

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия) появилась в 1987 году и является один из самых первых и самый распространенный цифровой формат передачи данных. Позволяет отправлять данные от пользователя в сеть со скоростью от 16 до 640 кбит/сек (по стандартам 0.5, 0.8, 1.2, 1.3, 3.5 Мбит/сек, а получать данные со скоростью 1.5, 0.8, 5, 8, 12, 25 Мбит/сек). Так как обычно пользователь получает данные, а не посылает, то данное разделение скоростей не ощущается пользователем, кроме случаев видеосвязи. Поэтому со временем стали появляются другие виды форматов с использованием коаксиального кабеля (кабельное телевидение, скорость до 100 Мбит/сек) и разъема Ethernet (локальная сеть со скоростью до 1 Гигабита/сек). В ряде европейских стран стандарт ADSL стал стандартом, по которому каждый житель получал доступ в интернет.

Обычная телефонная линия использует для пропускания частоты от 0.3 до 3.4 КГц, у ADSL модема нижняя частота для исходящего потока составляет 26 кГц, а верхняя 138 КГц, а для входящего потока от 138 кГц до 1.1 Мгц. Таким образом, можно разговаривать по телефону и передавать и получать данные одновременно.

Тем не менее, первые модемы не позволяли достаточно комфортно разговаривать по телефону, так как высокочастотная часть модема вносила посторонние шумы в телефонный разговор (и наоборот разговор вносил искажения в передачу данных). Чтобы этого избежать стали применять частотный фильтр (Splitter -частотный разделитель), который пропускал к телефону только низкие частоты.

HDSL (H igh D ata rate digital S ubscriber L ine высокоскоростная цифровая абонентская линия) разработана в конце 80х годов. Она использует не одну, а две пары проводов и имеет скорость либо 1.5 Мбит/сек (американский стандарт) либо 2.0 Мбит/сек (европейский стандарт) и позволяет передавать сигнал до 4 километров, а в некоторых случаях до 7 километров. Используется в основном для организаций.

IDSL (ISDN Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия IDSN) позволяет передавать данные со скоростью 144 Кбит/сек.

ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интеграцией обслуживания) появилась в 1981 году и имеет скорость передачи данных в 64 Кбит/сек.

HPNA (Home Phoneline Networking Alliance – название объединённой ассоциации некоммерческих промышленых компаний) работает либо со стандартным телефонным, либо коаксильным кабелем. Последний стандарт (3.1) позволяет передавать данные со скоростью до 320 Мбит/сек., по стандарту 2.0 – 10 Мбит/сек.

SHDSL (Symmetric High-speed DSL – симметрическая высокоскоростная DSL ) позволяет передавать данные по одной паре проводов со скоростью от 192 Кбит/сек до 2.3 Мбит/сек, а по двум парам в два раза больше на рсстояние до 6 км.

SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line - симметричная цифровая абонентская линия) использует одну пару кабелей со скоростями от 128 до 2048 КБит/сек. Действует на расстояние от 3 до 6 км.

VDSL (Very-high data rate Digital Subscriber Line - сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) имеет высокую скорость передачи данных от 13 до 56 Мбит/сек от сети к пользователю и 11 Мбит/сек в обратном направлении на рсстояние до 1.2-1.4 км.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access ) представляет собой беспроводную связь в диапазоне волн от 3.5 до 5 ГГц по стандарту 802.16-2004 (или фиксированный WiMAX ) и 2.3-2.5, 2.5-2.7, 3.4-3.8 ГГц по стандарту 802.16-2005 (или мобильный WiMAX ). Имеет много сходных параметров с Wi -Fi , но отличается тем, что может передавать сигнал на большое расстояние и, кроме того, несколько дороже.

Bluetooth (перевод - синий зуб) разработана в 1998 году и используется для беспроводной связи с компьютером в свободном от лицензирования диапазоне 2.4 - 2.4835 ГГц. Он не имеет разъема и располагается внутри компьютера (устройства), используется для передачи данных при помощи радиоволн между различного вида компьютеров, сотовыми телефонами, принтерами, фотоаппаратами, клавиатурой, мышью, джойстики, наушники, МФУ, сканерами и прочими. Сущность метода состоит в том, что в определенном диапазоне псевдослучайно меняется частота скачкообразно 1600 раз в секунду. Такое изменение частоты происходит одновременно для приемника и передатчика, которые работают синхронно по такой схеме. Устройства могут находиться друг от друга на расстоянии до 200 метров в зависимости от препятствий между ними (стенами, мебелью и пр.).

Устройство приема-передачи находится внутри компьютера и не видно. Если в компьютере нет такого устройства, то можно подключить внешнее устройство через разъем USB, которое позволяет работать с этим видом передачи данных.

Имеются стандарты: 1.0 (1998 год), 2.0 EDR (2004) со скоростью передачи данных 3 Мбит/сек, на практике около 2 Мбит/сек, 2.1 (2007 год) с использование энергосберегающей технологии, упрощенное установление связи между устройствами, также стала более защищенной, 2.1 EDR стало требоваться еще меньше электроэнергии, еще больше упростилось соединение устройств и повысилась надежность, 3.0 HS (2009) со скоростью передачи до 24 Мбит/сек. 4.0 стал использоваться в iPhone в 2011 году, позволяет передавать данные со скоростью в 1 Мбит/сек. порциями от 8 до 27 байт.

Существуют профили для этого стандарта, которые представляют собой набор функций. Для того, чтобы устройства могли работать по конкретному профилю, нужно чтобы оба устройства поддерживали этот профиль. Например, A2DP (двухканальная передача стерео аудиоданных), AVRCP (передача стандартных функций телевизоров),BIP (пересылка изображений), BPP (пересылка текста, электронных писем на принтер) и так далее

Wi-Fi используется для создания беспроводной сети. Разработан в 1991 году NCRCorporation и AT@T, сопровождается альянсом компаний Wi-Fi Aliance и соответствует стандарту IEEE 802.11. Используется для подключения к сети (локальной и интернет) компьютеров и сотовых телефонов.

Устройство приема-передачи находится внутри компьютера и не видны. Если в компьютере нет такого устройства, то можно подключить внешнее устройство через разъем USB, которое позволяет работать с этим видом передачи данных.

Имеются следующие стандарты: 802.11а использует частоты в 5 Ггц, обеспечивая скорость (в теории) до 54 Мбит/сек.; 802.11b использует частоты в 2.4 Ггц, обеспечивая скорость (в теории) до 11 Мбит/сек. (практически не используется); 802.11g использует частоты в 2.4 Ггц, обеспечивая скорость до 54 Мбит/сек. (наиболее распространенный);802.11n использует частоты в 2.4 и в5 Ггц, обеспечивая скорость от 150 до 600 Мбит/сек. (недавно разработанный, начинает набирать силу). В данном стандарте увеличена дальность передачи данных, на связь меньше действуют преграды. Данный стандарт использует технологию MIMO (Multiple Input Multiple Output – множественный ввод, множественный вывод), которая позволяет использовать отраженные волны от стен. Если устройство имеет одну антенну, то может работать со скоростью 150 Мбит/сек, две антенны – 300 Мбит/сек, три – 450 – Мбит/сек, четыре (еще не выпускаются) – 600 Мбит/сек. Однако заявленная скорость передачи данных отличается от реальной. Так вместо 300 Мбит/сек получается около 100 -130Мбит/сек (так как половина передаваемой информации – служебные символы), что также достаточно для работы. А при наличии стен, скорость еще падает, например, для трех стен снизится до 50 Мбит/сек.

Так как некоторые бытовые приборы работают на частоте 2.4 Ггц (например, микроволновая печь), они могут создавать помех. Поэтому желательно иметь устройство, которое работает на двух частотах: на 2.4 и 5 Ггц.

Существуют также кабельный модемы для подключения к кабельному телевизионному каналу.

Обычно цифровые модемы могут содержать элементы, которые используются как шлюз между локальной сетью и интернетом: маршрутизатор, межсетевой экран и прочее.

Индикаторы модема

Возможно наличие следующих индикаторов :

AA (Autо Answer - автоответ) - режим автоответа, обеспечивающий ответ на запрос абонента в автоматическом режиме;

CD (Carrier Detect – определение несущей или DCD) - горит при сеансе связи;

CTS или CS (Clear To Send) - готовность модема к приему данных от компьютера. Гаснет во время получения данных;

DATA – горит при передаче данных;

DC (Data Compression) – сжатие данных;

FAX – при работе модема как факса;

HS (High Speed – высокая скорость) – загорается при работе модема с максимальной скоростью;

EC (Error Control или ARQ) - режим коррекции ошибок;

MR (Modem Ready – готовность модема или DSR ) - показывает, что модем подключен к сети питания и готов к работе;

OH (Off Hook – снятая трубка) - светится при повешенной трубке;

ON (PWR) - индикатор питания;

PWR (PoWeR) – включение питания;

RD (Recieve Data – получение данных или RX или RXD ) - показывает, что происходит посылка данных в компьютер;

SD (Send Data – посылка данных или SX или TXT ) - показывает, что происходит прием данных из компьютера;

TEL – горит, когда снята трубка на параллельно подключенном телефонном аппарате;

RT S (Request To Send) - готовность модема к приему данных от компьютера. Горит при ожидании данных от компьютера, гаснет во время передачи данных;

TD (Transmit Data или TXD ) – горит или мигает при пересылки данных от компьютера к модему. Может гореть при передаче данных по максимальной скорости передачи;

TST (TeST) - мигает при тестировании;

TR (Terminal Ready – готовность устройства или DTR ) - загорается при получении управляющего сигнала;

USB – горит, когда модем подключен к компьютеру через шину USB .

На корпусе модема может быть также регулятор громкости звука.

На задней панели внешнего модема могут быть разъемы со значками:

AC IN – подключение адаптера электропитания;

LINE – подключение к телефонной линии;

ON / OFF – включение/выключение модема;

PHONE – подключение телефонного аппарата;

RS -232 – разъем для подключения к последовательному порту компьютера;

USB – разъем для подключения к шине USB .

Аналоговый модем

Передача данных. Телефонные линии приспособлены к аналоговым сигналам. В силу того, что речь человека имеет диапазон от 30 гц до 10 Кгц (музыка имеет больший диапазон), то для экономии телефонная линия пропускает сигнал от 100 гц до 3 Кгц. Именно это ограничение связывает возможности для передачи данных на больших скоростях. Компьютеры могут быть соединены не только через телефонную линию, но и с использованием радиоволн и инфракрасного излучения. В этом случае провода не нужны.

В конечном итоге данные, посланные в параллельном канале, в последовательном порту преобразуются в последовательную передачу со старт-стоповыми битами, передаются в модем, где они моделируются, то есть, накладывается на несущую частоту передаваемого по линии сигнала, затем посылаются на другой модем. Далее они преобразуются в цифровую форму, посылаются в последовательный порт, где преобразуются в параллельный вид, после чего посылаются процессору для обработки.

Цифровые данные посылаются побитно, причем посылка может быть двух видов: синхронная и асинхронная. При синхронной передаче пакет данных состоит из заголовка, куда входит адрес места назначения, самих данных и контрольной суммы. При асинхронной передаче передаются стартовый бит, 8 бит данных, возможно, бит проверки на четность, и стоповый бит, свидетельствующий о конце передачи. Такой вид используется в последовательном канале.

Кроме того, при передаче данных может быть использовано три режима: дуплексный, при котором данные передаются в обоих направлениях одновременно, полудуплексный, при котором данные могут передаваться в обоих направления, но в каждый момент времени в одном направлении, и симплексный – передача данных только в одном направлении.

Передача данных от модема к модему и от модема к компьютеру имеет разную скорость, поэтому, чтобы данные не потерялись, модем имеет буфер, где полученные данные хранятся.

Некоторые модемы сжимают данные перед отправкой, при получении другой модем расшифровывает эти данные. Существуют файлы, которые уже были сжаты, поэтому этот способ может не дать преимуществ при передаче. Чтобы избежать потери данные, скорость передачи данных от модема к компьютеру должна быть в несколько раз выше, чем между модемами, что на практике и реализовано.

При передаче данных часто используется единица бод , которую порой путают с бит/сек. На самом деле это разные величины. 1 бод - это один символ, посылаемый в единицу времени, причем это могут быть не только данные, но и управляющие сигналы. Символ может представлять собой несколько бит. Если сигнал состоит из двух видов: 0 и 1, то символ обозначает 1 бит, если 512, то 9 бит (2 9 =512). При передаче данных с небольшой скоростью 1 бод примерно равен 1 бит/сек. При большой скорости модем посылает данные уже на нескольких частотах, поэтому в каждый момент времени передается не один, а несколько бит, то есть скорость, измеряемая в бит/сек, а не бод/сек, будет в несколько раз выше, чем скорость в бодах. Часто указываемая скорость в бодах подразумевает скорость в битах/сек.

При передаче через модем можно приблизительно определить, сколько времени требуется для передачи, деля скорость передачи на 10, например, если передача происходит со скоростью 28 800 бит/сек, то за секунду будет передано примерно 2 880 байт или символов (28 800/10=2 800).

Модем подключается к последовательному порту компьютера и работает с последовательными данными. Обычно модем используется для работы в Интернет, однако может служить и для связи между двумя произвольными компьютерами непосредственно. Модемы используются также как факс, для передачи факсимильных сообщений. Они могут иметь встроенный адаптер для создания речевых сообщений в режиме автоответчика.

При соединении модем посылает сигналы, которые также выводятся на динамики и их можно услышать в виде продолжающегося меняющегося звука в течение нескольких секунд. Принимающий модем определяет тот стандарт, по которому он сможет работать, а также производит настройки тактовой частоты, то есть выполняет моделирование по фазе. После этого динамик отключается, но сигналы продолжают поступать, в частности, их можно прослушать через параллельный телефон.

Модемы бывают двух типов: внутренние и внешние. Внутренние выполнены в виде карт расширения и вставляются в разъем материнской платы, внешние имеют свой корпус и при помощи кабеля подключены к последовательному порту. Последние виды модемов могут подключаться через шину USB (и иногда получают электропитание от компьютера), благодаря чему используются во время работы компьютера, освобождают разъем и имеют другие преимущества. При подключении модема к последовательному порту для высокоскоростных моделей нужно, чтобы порт тоже был быстродействующим. Так, для модемов со скоростью 56 Кбит/сек требуется скорость в последовательном порту в 115 Кбит/сек. Более высокая скорость порта нужна потому, что посылаются также управляющие сигналы между компьютером и модемом, которые не передаются по телефонной линии. В случае, когда порт не поддерживает высоких скоростей, данные могут теряться. Внешние устройства можно отключить, выключив блок питания, а внутренний – лишь при выключении компьютера, что неудобно при зависании модема.

Модемы можно разделить на две категории: первый вид (Class2) имеет внутренний процессор, который обрабатывает данные, во втором данные обрабатываются центральным процессором (Class1), они также называются Windows модемами , несколько дешевле первого типа. Такой модем, если процессор старый, может сильно замедлять работу компьютера, но если пользователь довольно редко выходит в Интернет и посылает лишь время от времени небольшое количество сообщений электронной почты, то это допустимо. Вполне целесообразно его применение и в том случае, если на компьютере стоит мощный процессор.

Часто модем характеризуется протоколом , с которым он работает. Существуют протоколы модуляции сигнала, протоколы коррекции ошибок, сжатия данных и работы с факсимильной связью (факс) . Модем имеет несколько протоколов по каждому из этих видов. К протоколам коррекции ошибок относятся V.42, MNP2-4, MNP10, сжатия данных – V42bis, MNP5.

Одной из основных характеристик модема является скорость передачи данных, причем указываемая максимальная скорость может составлять для современных устройств 33,6 или 56 Кбит/сек. Если указывается скорость 33,6 Кбит/сек, то используется вся полоса и данные передаются в обоих направлениях со скоростью 33,6 Кбит/сек. в случае, если линия это позволяет. Если линия этого не позволяет, то происходит переход на более низкую скорость. Скорость 56 Кбит/сек. обеспечивает получение данных с большей скоростью, чем при их отправлении, так как частот на прием здесь больше, чем для передачи, однако передача от модема осуществляется с меньшей скоростью.

Кроме того, нужно, чтобы оба модема имели одинаковые характеристики, иначе передача данных не достигнет максимальной скорости. Для этого перед покупкой модема у провайдера нужно уточнить тип модема, с которым он лучше работает. Ниже приведена таблица соответствия между некоторыми протоколами и скоростью передачи по нему.

Приставка bis означает, что стандарт был пересмотрен. Начиная со скорости 14 400, все протоколы дуплексные, то есть передают сообщения в обе стороны одновременно. С символа V могут начинаться названия не только стандартов, определяющих протокол передачи данных, но и другие виды протоколов, например, V.24 содержит список определенных сигналов между двумя модемами, V.25bis - командный язык для управления модема, и т.д., существуют и другие названия, например, MNP, бывают начинающиеся с символа V, но далее находятся не цифры, а символы, например, V.FC.

Действуют следующие протоколы MNP: MNP1 и MNP2 - устарели и в настоящее время не используются; MNP3 – обеспечивает синхронную передачу; MNP4 - передает данные в синхронном режиме пакетами от 32 до 256 байт данных, при этом размер пакета зависит от качества телефонной линии. Для менее качественной линии используется меньший по размеру пакет, для более – больший; MNP5 - обеспечивает синхронный режим, при этом используется сжатие данных, имеет два алгоритма сжатия повторяющихся сообщений; MNP6 - обеспечивает синхронный режим, также использует сжатие данных; MNP7, MNP8, MNP9 - обеспечивает синхронный режим, при этом использует более совершенные методы сжатия; MNP10 - используется при некачественной линии для передачи данных. В момент начала работы устанавливает самую низкую скорость, а если линия способна работать с повышенной передачей, то скорость возрастает.

Существуют также следующие протоколы:

Xmodem - протокол выпущен в 1977 году. Передающий модем посылает особый сигнал NAK, затем, после приема, принимающий модем выдает сигнал NAK до тех пор, пока не получит пакет данных, который состоит из символа начала данных (SOH), номера блока, данных размером 128 байт и контрольной суммы (CS). При получении данных и их проверке на правильность по контрольной сумме посылается сигнал о том, что данные приняты (ACK), а если приняты неправильно, то посылается сигнал (NAK). Если имеется несколько неудачных передач данных, сеанс связи прекращается. По окончании передачи посылается символ EOT, сообщающий об окончании сеанса.

Существуют модификации этого протокола, например, в Xmodem CRC контрольная сумма увеличена до 16 байт, что повышает надежность передачи, Xmodem 1k – размер блока данных увеличен до 1 килобайта, Xmodem G - передает данные, причем контрольная сумма находится в конце не блока данных, а файла.

Ymodem - основан на протоколе Xmodem, с величиной передаваемых данных 1 килобайт, передает имя файла и его атрибуты. Кроме того, в первом блоке содержится информация о том, имеются ли следующие файлы для передачи.

Kermit - использует пакеты данных до 94 байт, в основном применяется в Unix системах.

Zmodem - передает данные размером от 64 до 1024 байт с их сжатием. При сбое посылает данные с того момента, когда был сбой.

Bimodem – дальнейшее развитие протокола Zmodem с возможностью посылать данные в двух направлениях одновременно.

Иногда могут потребоваться команды модема , например, для его тестирования. Ниже приведен список некоторых команд модема (отметим, что модификации модемов могут иметь разный набор команд):

ATA - готовность модема к работе;

ATADPномер – пульсовой набор номера телефона;

ATADTномер – тоновый набор номера телефона;

ATW – ожидание несущей;

ATMx – работа громкоговорителя, где 0-выключен, 1-включен;

ATLx – громкость громкоговорителя от 0 до 7;

ATQx – сообщения модема о выполнении команд: 0-включен, 1-выключен;

ATHx – 0-отключение модема от линии, 1-подключение;

ATZ – восстановление первоначального режима работы;

AT&W – запись текущих параметров модема в память;

ATSx=значение – определение характеристик модема;

+++ - переключение модема в режим команд;

A\ – повторение последней команды.

При передаче данных по модему используются специальные протоколы для сжатия данных, для их более быстрой передачи и методы корректировки ошибок. Такие стандарты обозначаются MNP (Microcom Networking Protocol – сетевой протокол Microcom), а также некоторые из стандартов, начинающиеся с буквы V (V.41, V42 и V42bis).

Для передачи данных используется специальный протокол, то есть правило, по которому данные передаются и принимаются. Для нормальной работы нужно, чтобы оба модема (посылающий и принимающий) могли работать с этими протоколами. При методах исправления данных помимо них посылается специальная комбинация CRC, которая служит для определения ошибок. При приеме данные проверяются, то есть производятся вычисления и сравнение блоков CRC (вычисленного и проверочного) и в случае нормальной работы посылается сигнал о том, что данные приняты правильно.

Замечания. Код страны в компьютере совпадает с префиксом международного телефона. Телефонный номер состоит из следующих цифр: Код страны (10 для России), + код региона (495 или 499 для Москвы) + номер АТС (3 цифры) + номер телефона внутри АТС(4 цифры)

Если модемом экспериментировали и он не работает, то чтобы сбросить значения параметров, можно перезагрузить компьютер, при этом выключив и включив модем, или ввести команду АТ&F, а для определения параметров модема ввести АТ&V.

Передача текстовой информации по телефонным каналам называется дейтефонной связью .

Модемы содержат в себе: адаптер порта ввода-вывода для работы с телефонной линией; адаптер порта ввода-вывода для работы с компьютером; процессор, производящий модуляцию/демодуляцию сигнала и обеспечивающий протокол связи; память, где хранится программа управления микросхемами, поддерживаются параметры модема, и оперативная память; контроллер, управляющий сообщениями с компьютером и компонентами модема.

Модем может иметь часть из этих компонентов, причем недостающую часть будет моделировать центральный процессор, например, контроллер. Такие модемы называют программными.

Самой главной характеристикой является скорость передачи данных. Совсем недавно стандартом была скорость 14,4 Кбит/сек (конечно, были и меньшие скорости), затем появились устройства, позволяющие передавать информацию со скоростью 28,8 и 33,6 Кб/сек. Сейчас максимальная скорость передачи достигла 128 Кб/сек и обеспечила максимальную возможность передачи по телефонной сети.

Разумеется, устройства, которые работают со скоростью 33,6 Кб, могут также работать и при более медленных скоростях, а именно 28,8 и 14,4 Кб/сек., но не наоборот. Так, если на одном конце будет находиться модем, обеспечивающий скорость передачи 28,8 Кб/сек, а на другой - 14,4, то передача будет происходить со скоростью 14,4 Кб/сек.

Установка модема

Установка модема. Установка модема, как правило, не составляет больших проблем, так как после установки операционная система сама его находит и устанавливает стандартный драйвер. Если к модему придается драйвер, то желательно его установить, так как по сравнению со стандартным драйвером, он дает дополнительные возможности.

Для установки нужно выполнить следующую последовательность действий:

Выключите компьютер (если подключается внутренний модем или внешний к последовательному порту);

Если это внутренний модем, установите его как плату расширения. При этом держите плату за края, не касаясь проводников и микросхем на платах. Если же это внешний модем, то подключите к последовательному порту или порту USB . Если число штырей в разъеме последовательного порта не совпадает, потребуется переходник, так как один из портов может быть уже занят;

Если в модеме имеется один выход для телефона, то нужно подключить провод одним концом к модему, другим концом - к телефонной розетке. В этом случае можно воспользоваться специальным видом розетки, которая имеет два выхода: один для телефона, другой для модема. Вид такой розетки показан на рисунке справа, в ней имеется два таких вида разъема.

Один совпадает со стандартом, действующим в нашей стране, а второй – с принятым на Западе, он имеется во многих продаваемых модемах.

Можно воспользоваться специальным раздвоителем, который имеет на одном конце один разъем, на другом - два. Один разъем устанавливается в телефонный аппарат, к двум другим подключается провод к телефонной розетке и провод к модему.

Если на модеме находится два телефонных разъема, то в один нужно подключить провод от телефонной розетки (надпись около разъема line), другой - к телефонному аппарату (надпись phone). Если надписи нет, то посмотрите на заднюю стенку модема, где может быть схема контактов, или обратитесь к документации. Если подключение произведено неправильно, то модем работать не будет. В этом случае поменяйте контакты. Внешний модем нужно также подключить к сети через блок питания. Для установки внутреннего модема воспользуйтесь описанием установки плат в системный блок;

После установки включите компьютер и установите программное обеспечение, поставляемое вместе с модемом.

В ноутбуках имеется один выход для подключения к телефонной линии. Во время работы с модемом лучше не пользоваться параллельным телефоном либо подключить его через соответствующее гнездо на модеме, иначе могут возникнуть наводки от телефонной линии, появляться шумы.

В системе Windows, после установки модема, на экране появится сообщение о том, что система обнаружила новое устройство, после чего система сама попытается определить его характеристики. Следуйте инструкциям, прилагаемым к вашему модему. Необходимо сделать правильную установку, чтобы не было конфликтов из-за пользования системными ресурсами.

Установка модема производится так же, как и других устройств. Если модем поддерживает стандарт Plug & Play, то при включении компьютера на экране появится «мастер» установок, который при помощи вопросов и ответов поможет установить модем. Если модем не поддерживает стандарт Plug & Play (для очень старых моделей), то нужно воспользоваться режимом: Пуск →Настройки →Панель управления →Модемы(2) →Свойства (модемы) →добавить → (не определять тип модема) Далее . Если имеется диск к модему, то нужно воспользоваться режимом «Установить с Диска» или, при его отсутствии, выбрать фирму-изготовителя (если неизвестно, то «Standard modem types») и Модель →Далее →выбрав подходящую модель, нажать Далее → (выбрать необходимый порт) Далее .

Одним из важнейших параметров, который нужно установить, является тип набора, который должен быть импульсным, так как у нас в стране другой тип не используется. Для его установки нужно в окне Свойства: Модемы: Общие нажать «Параметры установки связи», где выбрать импульсный набор.

Чтобы проверить , правильно ли произведена установка, воспользуйтесь режимом: Пуск →Настройка →Панель управления →Система(2) →Устройства , где имеется список устройств. Если около названия «Модем» находится знак плюс, то нужно щелкнуть по этому значку, чтобы раскрыть список модемов. После чего следует убедиться, что около установленного устройства нет вопросительного и восклицательного знаков.

Параметры модемов можно посмотреть и изменить посредством: Пуск →Настройка →Панель управления →Модемы →Свойства →Общие , где изменяется порт, громкость динамика, указывается максимальная скорость. При этом максимальная скорость подразумевается между модемом и компьютером, а не между модемами. Обычно устанавливают максимальную скорость, а в случае плохой связи ее уменьшают.

Другие вопросы

В общем каналы связи делятся на :

Аналоговые (например, телефон), по которым информация передается в виде непрерывного сигнала;

Цифровые, передача цифровых (дискретных или импульсных) сигналов

или

Симплексные,

Полудуплексные,

Дуплексные

или

Коммутируемые, создаваемые на время передачи информации, далее отключаются;

Некоммутируемые (выделенные), выделенные на длительный срок

или

Низкоскоростные (телеграфные) со скоростью 50-200 байт/сек.;

Среднескоростные (телефонные) со скоростью 300- 56 000 байт/сек.;

Высокоскоростные, свыше 56 000 бит/сек.

Для передачи данных с высокой скоростью используется провод витая пара (свитые между собой), коаксильный кабель (как в телевизионной антенне), оптоволоконный (из стеклянных волокон) и радиоканал (через радиоволны).

Радиоволны могут быть сверхдлинные (3-30 Кгц), длинные (30-300 Кгц), средние (300-3000кгц), короткие (3-30Мгц), ультракороткие (30Мгц-3Ггц), субмиллиметровые (300-6000Ггц).

При передаче данных используется несколько видов модуляции: частотная (V21), фазовая (V22), амплитудная и квадратурная амплитудная модуляция, при которой изменяется фаза и амплитуда, более помехоустойчивая, чем предыдущие, поэтому она используется в стандарте V22.bis и выше.

Протокол также содержит возможность разбиения сообщений на блоки, восстановления связи, исправления ошибок и т.д. К ним относятся Хmodem, Ymodem, Zmodem, Kermit и др. Наиболее распространенным является Zmodem.

Сетевые карты служат для подключения компьютера к сети компьютеров и являются посредником между компьютером и сетью для передачи данных. Сетевая карта имеет свой процессор и память. Основными характеристиками сетевой карты является шина, к которой она подключается, размер памяти, разрядность карты (8, 16, 32 разряда), виды разъема для тонкого и толстого кабеля. Сетевые карты требуют установки линии прерывания (часто это 3 или 5), канала DMA, адреса памяти (С800).

Кабель для сети может быть нескольких видов:

Витая пара . Состоит из нескольких перекрученных между собой медных проводников в одном кабеле, которые могут быть неэкранированными (UTP) или экранированными (STR).

Коаксильный кабель состоит из центрального и экранирующего проводов, между которыми находится изоляция. Существует две разновидности этого кабеля: тонкий (толщиной 0,2 дюйма) и толстый (толщиной 0.4 дюйма).

Оптоволоконный кабель состоит из двух проводов, состоящих из световолоконных волокон. Имеет большую пропускную способность, однако весьма дорог, поэтому используется редко.

При использовании кабеля обращают внимание на волновое сопротивление, часто 50 ом. При прокладке нужно иметь кабели одной марки, желательно одного производителя. После прокладки тонкого кабеля устанавливаются коннекторы, например, российского производства (СР50) или обжимные BNC коннекторы. На концах устанавливают заглушку и одна из них должна быть обязательно заземлена.

Прокладка толстого кабеля происходит через трансиверы, причем используется один трансивер к одному компьютеру, а на концах кабелей, следующих к компьютеру, должны быть 15-контактные DIX разъемы (или AUI). На конце кабелей установлены: N-терминаторы, один из которых заземляют. Чтобы увеличить длину локальной сети (для тонкого кабеля она не может быть более 185 метров), используют репитеры (Repeater - повторитель).

Кабель витой пары используют вместе с концентратором или хабом (Hub), от которого к каждому компьютеру проложен кабель длиной не более 100 метров. На концах находится разъем RJ-45, который внешне похож на телефонный разъем, но имеет 8 контактов (а не 4). Концентраторы могут иметь разное число портов, например, 8, 12, 16, соответствующих максимальному числу подключенных компьютеров.

При работе модема как факса , он работает по своим стандартам. При отправке факсов со скоростью 14,4 Кбит/сек используется стандарт V.17 (14 400), V27 ter (4 800), V29 (9 600) и Т.30 для самого протокола. При передаче изображения листа могут использоваться следующие режимы с разрешающей способностью для факс-передачи: стандартная (Standard) – 100х200 dpi; качественная (Fine) – 200х200 dpi; высококачественная (Superhigh) – 400х200dpi; фоторежим (Photo) передает 64 градации серого цвета.

Современный модем поддерживает большинство стандартов, во всяком случае, те из них, которые работают при меньшей, чем максимальная скорость данного модема.

Кроме обычных модемов, могут быть весьма специфические модемы, например, кабельные, когда сигнал передается через телевизионный кабель . При этом кабель подключается к специальной розетке, на которой имеется разъем для телевизора и для последовательного канала компьютера. Работа по кабельным сетям позволяет передавать данные с большой скоростью. Однако со временем, когда число пользователей возрастет, пропускная способность для каждого пользователя может оказаться низкой. А сейчас, пока пользователей немного, они дают небольшому числу пользователей большие преимущества работы в Интернет.

Могут быть использованы спутниковые устройства , при этом пользователи через телефон передают сообщение провайдеру, какие страницы он хочет получить, и получает их через спутник.

В настоящее время все больше для передачи информации используется мобильная связь . В таком случае подключение модема производится к мобильному телефону через специальный кабель.

У нас в стране наибольшее распространение при передачи данных – голосовая и цифровая, имеется стандарт GSM - Global System for Mobile Communication, что может быть переведено как «глобальная система для мобильных коммуникаций». Суть такого стандарта заключается в том, вся передаваемая информация разбивается на так называемые кадры, подразделяемые на восемь интервалов. В зависимости от занятости линии могут быть задействован один интервал, либо другой. Но этот способ мобильной связи предназначен, прежде всего, для передачи голосовых сообщений, которые имеют приоритет перед цифровыми данными. В конечном итоге скорость перекачки данных не превышает 9,6 Кбит/с.

Другой стандарт GPRS (General Packet Radio Service - общий пакетный радиосервис) позволяет повысить такую скорость до 50 Кбит/с, а теоретически может достигать 100 Кбит/с. В отличии от GSM, здесь для пересылки информации возможно задействование и других временных интервалов в кадре, вплоть до всех восьми, а это обстоятельство повышает скорость посылки данных. Кроме того, этот вариант мобильной связи обеспечивает сокращение расходов пользователя, так как оплачивается объем передаваемой информации в отличии от GSM.

GPRS-устройства делятся по своим возможностям на три класса:

Класс А. Такие устройства в каждую единицу времени способны передавать одновременно оба вида информации – голосовые и цифровые.

Класс В. Эти модели позволяют работать попеременно, либо с цифровыми данными, либо с голосовыми.

Класс С. Здесь выполняется пересылка только цифровых данных.

В современном мире интернет-пользователи получают информацию, исследуют пространство интернета, не задумываясь за счет чего они могут это делать. Почти всегда юзеры путают роутер с тем, что является модемом. Давайте в этой статье разберем, что же это такое.

Предок нынешнего устройства для передачи данных появился в 1962 году . Его создателем является компания AT and T. На тот момент скорость обмена информацией составляла всего триста бит в секунду. Затем в 1991 году эти данные увеличились до четырнадцати килобит в секунду.

Что такое модем

Модем – это устройство для получения и отправления информации через систему телефонной связи. Потоки информации поступают в него, где превращаются в необходимый сигнал, который проходит по телефонной линии. Он поступает на другой конец провода, где еще один такой же аппарат уже демодулирует сигналы, превращая их в компьютерные, и они поступают в компьютер, а затем выводятся на экране пользователя. Само слово произошло от сокращения двух английских: модулятор и демодулятор.

Для чего нужны эти аппараты

Модемы используются для соединения с интернетом через телефонную линию. Это устройство является своего рода мостом между интернетом и домашней или офисной техникой. Современные модели могут использоваться в качестве роутера, разделяя интернет между несколькими устройствами.

Стоит заметить, что полноценно заменить роутер он не сможет, поскольку нет возможности принимать интернет посредством rj45 от провайдера.

Виды и типы модемов

Все подобные гаджеты можно условно разделить по видам и типам. Рассмотрим их конкретнее:

По виду подключения модемы изготавливаются проводными и беспроводными. Беспроводные хорошо используются владельцами ноутбуков. Так как они соединяются с ноутбуком посредством usb разъема.

Проводные подключаются к компьютеру при помощи кабеля.

По принципу работы делятся на аппаратные и программные. Аппаратные отличаются от программных тем, что все функции обработки сигнала осуществляет сам прибор. Программные же отдают всю работу процессору компьютера.
По виду соединения приборы подразделяются на телефонные, мобильные, Dial Up. Аналоговые модемы или Dial Up работают через телефонную сеть. Их скорость достигает всего лишь 56 килобит в секунду. На смену аналоговым гаджетам пришла технология ADSL и сейчас она используется повсеместно. Скорость передачи информации через ADSL достигает 100 мб\с. К мобильным относятся — выпускающиеся в виде брелока. Они работают по протоколам EDGE, 3G, 4G. Скорость передачи данных в 3G равна до 3,5 мб\с. В то время как скорость 4 G равна 100 мб\с.
Широкополосные . Это ADSL модемы. На сегодняшний день самые скоростные устройства для передачи данных.

Из чего состоит модем

Практически единственные внешние аппаратные составляющие — это порты входов и выходов. Сюда же относятся универсальный, сигнальный и модемный процессоры , постоянное запоминающее устройство, ОЗУ и индикаторы состояния устройства.

Те функции, которые может выполнять устройство определяются в основном деятельностью универсального процессора и программой, которая находится в ПЗУ. Если обновить ПЗУ или перепрограммировать его, то можно добиться улучшения функций того или иного аппарата.

Сигнальный процессор превращает входящие и исходящие сигналы в нужные тому устройству, которое с ним связано. В ОЗУ буферизируются входящие и исходящие данные, происходят алгоритмы сжатия и другие функции. Адаптеры позволяют обмениваться данными с одной стороны между модемом и линией интернета, а с другой стороны – между компьютером и модемом.

Принцип работы

Этот аппарат (независимо от того USB или стационарный) превращает обычный сигнал в цифровой . В этот прибор встроен некий модулятор, который преобразует данные сигналы. Модулятор превращает сигналы от компьютера, перед тем, как начать передавать информацию, в такие сигналы, которые требует линия интернета. Затем происходит транспортировка данных. А аппарат на другом конце уже демодулирует эти сигналы под те, которые необходимы для ПК с коим он соединен.

Так поставляется информация необходимая пользователю.

Чем отличается роутер от модема

Многие люди путают роутер с модемом. Это не одинаковые аппараты . Роутеры отличаются следующими функциями:

Модулятор-демодулятор преобразует сигнал, роутер делит его между пользователями сети.
Первый работает с одним юзером, роутер с несколькими.
Роутер в отличие от преобразователя сигналов — многофункциональное устройство.
Роутерам присваивается собственный IP адрес.

Хотя стоит заметить, что для самых последних моделей такие отличия не актуальны . Практически все функции роутера и модема сейчас идентичны, за исключением того, что роутер не может передавать данные через телефонную линию. В современных устройствах это можно считать главным и единственным отличием.

С них началась новая эра, коммуникаций и сыграли основную роль в развитии Интернета. Речь пойдет о модемах .

Модем (modem) - (сокр. от модулятор-демодулятор) - устройство, которое за счет модуляции и демодуляции сигналов передает цифровые данные через аналоговые каналы - в основном телефонные провода.

Таким образом, модем преобразует один типа сигнала в другой. При помощи модуляции осуществляется изменение одной или нескольких характеристики аналогового сигнала: амплитуда, частота, фаза. Демодулятор осуществляет обратную функцию. В настоящее время модемы ассоциируются с сетью Интернет. Они используются для связи с провайдером по различным каналам (телефонные линии, линии Кабельного ТВ, базовые станции мобильных операторов). Т.е. модем выступает в роли своеобразного моста, т.к. в телефонных линиях возможен только аналоговый сигнал, а компьютер воспринимает только цифровой сигнал.

История модемов.

Первые цифровые модемы начали разрабатываться еще в 50-х годах в Северной Америке с целью преобразования сигналов для ПВО. Модемы использовались для передачи данных по обычным телефонным сетям. В 1962 году первый коммерческий модем , был создан фирмой AT&T. Это была модель Bell Dataphone 103 . Скорость передачи данных по телефонной линии составляла 300 бит/с.

Впоследствии скорость модемов прошла через такие величины, как 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с. Скорость модемов увеличилась до 14,4 кб/сек только к 1991 году. В 1994 году она достигла 28,8 кб/сек. Следующий порог скорости - 33,6 кб/сек., что стало пределом для телефонной сети. В 1996 году появляется 56K модем, изобретенный компанией Dr. Brent Townshend , что дало дальнейшее развитие модемам . Однкако, вернемся в 70-е гг. В 1977 году был изобретен первый модем для персонального компьютера - 80-103A . Это был настоящий успех. Позднее был ряд других моделей, это была компания Hayes Microcomputer Products.

В 1981 году фирма Hayes выпустила модем ставший легендарным - Smartmodem 300 б/сек. Для него была разработана специальная система команд, которая используется сейчас. Затем разворачивается настоящая гонка за скоростями и ценами модемов . Лидирующее место занимает компания U.S. Robotics . Она выпускает целую серию модемов Courier : начиная в 1986 г с модели Courier HST - 9600 б/сек.

**Типы и виды модемов .**

По конструктивному исполнению модемы бывают:

внутренние модемы – находится внутри устройства, у них отсутствует свой блок питания.
внешние модемы – имеют собственный корпус и блок питания, подключаются к компьютеру через кабель, имеют свои индикаторы;


Внутрениие модемы

По принципу работы :

аппаратные - все операции преобразования сигнала осуществляет сам модем ;
программные - все операции преобразования сигнала реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера;

По виду соединения :

аналоговый модемы– работают через обычную телефонную сеть;
кабельные модемы – используют для подключения к Интернету обычный телевизионный кабель, либо коаксиальный кабель;

радио-модемы позволяют пользователю работать с сетью через радио-эфир;
сотовые модемы - работают по протоколам сотовой связи - GPRS, EDGE, и т. п. Часто имеют исполнения в виде USB-брелока;
ADSL модемы – новое поколение модемов, также работают с телефонной сетью, однако, в отличие от аналоговых, используют свой диапазон.

Модем – устройство, принимающее и передающее сигнал. Характерная особенность: речь обычно касается исключительно компьютерных технологий, аналоговые тандемы именуют приёмопередатчиками. Цифровые системы используют преимущественно два диапазона: радио, оптический. Связь применяется проводная, беспроводная. Сообразно этой градации созданы обсуждаемые приёмопередающие устройства. Этимология термина образована названиями двух противоположных по смыслу процессов: модуляция, демодуляция. На компьютере используют сегодня исключительно цифровые сигналы.

Процесс модуляции обеспечивает выживаемость информации в среде. Первым быстрое затухание низких частот заметил Попов. Русский исследователь догадался изменять параметры электромагнитного колебания согласно закону передаваемой информации. Процесс получил название модуляции. Попов использовал амплитудную, полвека спустя появилась частотная, сегодня к компьютеру бегут слова преимущественно кодово-импульсной модуляции, введённой в обиход ведшими военные против стран ОСИ действия американцами. Описание системы Зелёный шершень общедоступно.

Принцип действия

Любая среда образована частицами, молекулами. Механические волны вызывают периодические циклические сдвиги веществ. Природа электромагнитных колебаний, механизм возникновения сегодня ещё не объяснены. Однако свойства, характеристики распространения отлично изучены. Средами выступают (преимущественно):

Атмосфера Земли.
Медь.
Оптическое стекло.

Созданы многочисленные виды модемов, осуществляющие преобразование протоколов: Wi-Fi, 4G, Ethernet. Начальным и конечным сигналом всегда является последовательность импульсов цифровой информации. Ими манипулируют процессор, фронтальная шина, оперативная память. Однако спектр цифрового сигнала плохо преодолевает среду: медную жилу, эфир. Волокно PON электромагнитные колебания вовсе бессильны пройти, здесь уже требуется свет, либо близкие диапазоны (инфракрасный, ультрафиолетовый).

Характеристики среды

Собственная ёмкость.
Индуктивность.

Сказанное обусловливает наличие резонансных характеристик системы. Проще говоря, существует некая частота которая отлично проходит сквозь витую пару, коаксиал, кабель связи. Если централизовать спектр сигнала относительно этого пика, дальность сети сильно повышается. Аналогичную картину демонстрирует оптическое волокно, также наделённое частотным характеристиками. Сказанное объясняет необходимость конструирования преобразователей, реализуемых производителями через модемы.

Термины

Модуляция – процесс изменения параметров несущей частоты согласно информационному сообщению.

Демодуляция – извлечение заложенного передающей стороной сигнала для последующего использования.

Модулированный сигнал отлично распространяется вдоль кабеля, оптического волокна (свет), эфира. Модем приёмной стороны производит демодуляцию.

Радиосигнал – несущая частота, модулированная информацией.

Видеосигнал – типичные импульсы прямоугольной формы.

Используемые среды

Постоянная конкуренция заставляет производителей двигаться. Выдающим сертификаты организациям постоянно поступают новые образцы. Последняя версия Wi-Fi… битрейтом обогнала гигабитный Ethernet. Релиз IEEE 802.3an-2006 обеспечивает вдесятеро большую скорость на дистанции 100 метров. Имеются дальнобойные варианты.

В один год с выходом IEEE 802.3an создали группу, задумавшую покорить рубеж 100 Гбит/с. Первые версии Ethernet (10 Мбит/с) пользовались коаксиальным кабелем, последующие стали задействовать витую пару, оптоволокно. Повышение частоты сильно увеличивает пропускную способность канала. Названное свойство стало основной причиной использования светодиодов.

Аналогично повышается частота эфирных волн. Первоначально Wi-Fi задействовал область 900 МГц, затем стандартами стали:

2,4 ГГц.
5 ГГц.

Сегодня наблюдается тенденция освоения участка 60 ГГц. Антенны роутеров работают параллельно, информация передаётся четырьмя, восемью потоками.

Ключевое отличие модемов

Внимательный читатель заметит, что частенько компьютерные коммуникации несут голый цифровой сигнал, лишённый несущей (например, канал монитора). Русскоязычные источники приводят пример отличия роутера от модема:

Маршрутизатор зачастую лишён модулирующих, демодулирующих устройств, занимается исключительно перенаправлением потока данных.

Напоминает бред? Однако ответ частично верный.

Трудности классификации

Отсутствие необходимости использования несущей существенно ускоряет процесс передачи информации. Ассоциативная оперативная память роутера увеличивает быстродействие. Однако англоязычный домен Википедии (en.wikipedia.org/wiki/Modem) следующим образом описывает ситуацию, касающуюся первых реализаций Ethernet (10 Мбит/с):

«Часто даже при установке кабеля возникает необходимость использования радиосигналов (модуляции). Коаксиал снабдил разработчика неимоверной полосой пропускания, однако затухание цифрового видеосигнала становится грандиозной проблемой. Используя модем, получаем битрейт намного выше. Кабельное телевидение, интернет чаще оперируют радиосигналами, обеспечивая удовлетворение потребностей растущей клиентской базы. Одновременно становится возможным частотное разделение каналов – полный дуплекс обеспечивается единственной линией.»

Вторым аспектом является методика Ethernet, касающаяся предотвращения коллизий. Страна, собирающаяся передать сообщение, прежде проверяет отсутствие несущей. Вдумайтесь, это интерфейс RJ45: сетевая карта, роутер, линия, соединяющая ADSL-модем с ПК. Именно систему «1-настойчивый CSMA» употребляет протокол Ethernet.

Знаете, любые обзоры, касающиеся темы, упускают важную деталь. Где именно устройства ловят несущую, что за несущая? Мобильные сети первого поколения, например, использовали отдельную частоту, вынесенную за основную полосу канала. Основываясь на таком положении вещей, многие стали уравнивать модем и сетевую карту Ethernet.

Ответ

Ответ скрывает само название технологии Ethernet. Оно включает слово BASE, означающее: Baseband signalling.

Биты проходят шифрование 4B5B, производится формовка импульсов, затем кодирование NRZI. Результирующий сигнал просто передаётся кабелю. Для 100BASE-T средняя частота выходит 31,5 МГц. Получившийся спектр по непонятной причине литература называет несущей, хотя кабель передаёт типичный видеосигнал. Именно его пытается уловить оборудование перед началом передачи. Никакой несущей здесь нет!

Как классифицировать

Модем всегда осуществляет преобразование сигнала. Для медной жилы процесс не очевидный – отсутствует факт смены среды. Поэтому типичный порт RJ45 (8p8c) нельзя называть модемом. Внутри ПК латунные шины, снаружи – витая пара. Подключение оптического волокна, использование эфира, наоборот, всегда имеет отношение к модему.

Светодиод нужен для преобразования электрические колебания-свет.
Антенны USB-адаптера Wi-Fi занимаются излучением эфирных волн.

Приёмная сторона выполняет аналогичные преобразования. Именно вопрос скорости выступает первопричиной использования провайдерами повсеместно PON при покрытии последней мили доступа к интернету преимущественно витыми парами. Согласно общедоступным источникам:

Модемом принято называть модулятор-демодулятор проводной связи.

Беспроводные скорее являются трансиверами, приёмопередатчиками. Проще говоря, отсутствует элементарная теоретическая база, подпирающая развитие отечественных сетевых технологий.

Внимание, вопрос

Как тогда трактовать оптоволоконные технологии Ethernet? Название BASE сохраняется инерционно. Подразумевается отсутствие дополнительных преобразований спектра относительно вариантов с витой парой, помимо выполняемых светодиодом. Частота субмиллиметрового диапазона автоматически выступает несущей. Поэтому любой роутер, содержащий оптоволоконный порт, можно (и нужно) назвать модемом. Хотя формально остаётся сигнализация видеосигналом (Baseband).

Окончательное разграничение

Учитывая сказанное выше, модемом однозначно назовём устройства:

Беспроводной связи. Поскольку излучается радиоволна.
Оптоволоконные. Происходит преобразование сигнала на границе двух разнородных сред проводник-стекло.
Выполняющие модуляцию/демодуляцию внутри медных сетей: ADSL, Dial-up и другие. Ethernet (RJ45) сюда по большей части не относится.

История dial-up: телефонные линии

Википедия склонна считать модемами первые мультиплексоры. Например, устройства, использовавшие (вторая половина XIX века) трансатлантический кабель. Однако мы считаем столь вольную трактовку излишней. Первые системы управлялись исключительно током, сигналами служили символы азбуки Морзе. Дальнейшее повествование всемирной энциклопедии вполне приемлемое. Стартовой точкой считают 1941 год – время создания системы SIGSALY, получившей кодовое название Зелёный шершень.

Речь оцифровывалась вокодером, поэтому приёмопередающее устройство вполне можно было назвать модемом. Именно войска союзников первыми применили фазовую манипуляцию. Дальнейшие разработки, мягко говоря, засекречены. Известно только, что задолго до появления первых (известных научной общественности) компьютерных сетей модемами уже связывали части противовоздушного оборонного вычислительного комплекса SAGE, призванного управлять ответом NORAD на гипотетическую атаку Советов.

Посему годом рождения модемов называют 1958. Термин употребляется с 1937 года, характеризуя аналоговые преобразования механических, электрических волн. Однако сегодня понятие целиком оккупировали компьютерщики. Модемы SAGE соединяли командные центры, терминалы, базы, радарные станции. Изделия описаны специализированным стандартом AT&T.

Первая пташка

Bell 101 dataset стал первым коммерческим успехом. Год спустя (после отгрузки военным) модели обнародованы. Заявлена скорость передачи 110 бод. Цифровые данные передавались любой телефонной линией. Устройства первыми стали эксплуатировать азбуку ASCII. Поэтому быстро получили имя «четыре ряда», собственно октет, составленный двумя 16-ричными цифрами, используется поныне. Ранее применяли «3-рядный» код Бодо (6-бит), доминировавший в период 1908..1962 гг.

Второе поколение (1962) – акустические модемы Bell 103 достигло скорости 300 бод. Оборудование использовало частотную манипуляцию звуковых колебаний. Применён дуплексный канал:

Запрос 1270 Гц (единица)/1070 Гц (нуль).
Ответ 2225 Гц (единица)/2025 Гц (нуль).

Хотя старьё давно выброшено вон, сегодня продолжают применять сертификаты совместимости «Bell 103 compatibility». Долгое время оставалась обратная совместимость нового железа. Метод модуляции популярен среди радиолюбителей, радио КВ, коммерческих приложений. Потрясающая надёжность методики сохраняет уверенный приём в невероятно жёстких условиях.

Развитие техники связи

Уже тогда применяли дуплексную систему четырёх проводов, обеспечивающую скорости 2000 (210А) – 2400 (201В) бит/с. 1968 год принёс революционную мысль, выдвинутую FCC: одновременно линию можно нагружать электрическими устройствами. Акустическим модемам нужна узкая полоса области 1-2 кГц. Подавляющее большинство устройств, основанных на патентах General Electric, вполне допускали совместное функционирование. Хорошо известные модели акустических модемов 70-х:

CXR Anderson-Jacobson
Novation CAT
Pennywhistle modem
AT&T 212A
Vadic VA3400, VA3467

Устройства помогали общаться первым коммерческим моделям персональных компьютеров (Apple II). Лишь новый Hayes Smartmodem 300 (анонсированный 27 апреля 1981), помогавший разработчикам первых электронных досок объявлений, уничтожил, наконец, монополию «котиков».

CAT использовал системы кодирования Bell 103 (300 бит/с), 202 (1200 бит/с). Первый вариант весьма громоздкий, занимал слот расширения ПК Apple. Благодаря внутренней установке (в противовес порту RS-232), устройство поддерживало широкий набор команд, выдавал отчёты об ошибках. Именно внедрение внутренних слотов (Apple S-100) помогло создавать по-настоящему управляемые программным обеспечением модели.

80-е годы

Настоящий бум начала 80-х обусловлен стремительно дешевеющей электронной начинкой. Выпуск линейки Hayes спровоцировал бурный рост количества электронных досок объявлений, создав предпосылки для появления Fidonet. Компания снабдила разработчиков рядом заложенных инструкций выполнения самых разных действий. Smartmodem первым из внешних стал поддерживать управление по интерфейсу RS-232.

Растущие скорости позволили энтузиастам передавать файлы, добавив сервисы BBS электронными библиотеками. Том Деннингс, создатель Fidonet дистанционно рассылал обновления программного обеспечения абонентов в полностью автоматическом режиме. Вместо двух (см. выше) начали передавать больше символов-частот – 4, 8. Каждый содержал сразу 2, 3 бита, существенно повышая скорость передачи данных. Стандартом де-факто стали 2400 бит/с.

Три американских кита

Три компании предложили первым абонентам подключить к сети (интернет тогда не существовал) телефонных компаний устройства:

Успех новинкам принесло умение правильно настроить скорость. Автоматическое определение битрейта обеспечило совместимость с устаревающими типами устройств, поддержав «наследие тяжёлого прошлого». Алгоритм безобразно прост:

Новичок начинал звонить.
Не получая ответа, снижал битрейт, добиваясь отклика.

Случались накладки. Несовместимыми оказывались модели V.32 и HST. Обе поддерживали скорость 9600 бит/с, однако разница реализаций заставляла использовать 2400. Аналогичная беда постигла созданий компании USRobotics.

Компьютерные гонки

90-е принесли стремительное повышение скорости, удешевляя оборудование. В 1998 году преодолён рубеж 56 кбит/с путём применения технологии сжатия информации совместно с кодово-импульсной модуляцией. В скорости прогресс выставил новые рамки:

Архивированные файлы – 50 кбит/с.
Текст – 320 кбит/с.
Прочее – 160 кбит/с.

Потребовалось ввести локальный буфер памяти, поскольку алгоритмы сжатия работали неравномерно. Одновременно первые интернет-сайты начали активно использовать технологии сжатия и задействования мощностей абонента (например, приложения Flash).

Эволюция опций

Современная скорость появлялась постепенно.

Подавление эхо

Подавление эхо эксперты назвали революционным шагом. Локальные телефонные сети низкого качество вызывали отражение сигнала. Иногда людям нравится слышать слабые отзвуки собственного голоса, поскольку факт наличия отклика свидетельствует о работоспособности линии. Однако модемы бессильны отличить собственное эхо от запроса модема, находящегося по другую сторону линии. Первые приборы использовали вынос сигнала запроса за пределы ответного. Страдал битрейт.

Новая система подавления эха посылала наружу уникальный звуковой тон и начала слушать отклик. Затем выставляла время задержки инвертированного ответа. Фазы двух складываемых сигналов выставлялись противоположными. Эхо гасилось напрочь. Модемы получали полный спектр в распоряжение.

Квадратурная модуляция

Повысить битрейт вдвое (по сравнению с частотной манипуляцией) помогла квадратурная модуляция. Две несущие частоты (1650 кГц) передаются совместно со сдвигом фаз 90 градусов. Итоговое значение составило 9600 бит/с вместо 2400 бодов. Современники решили, что достигнут теоретический предел сжатия информации. В 1968 году новинка стоила 20.000 долларов.

Треллис-модуляция

1982 год принёс миру документ, ставший новым рубежом развития направления. Готтфрид Унгербок предложил кодировать биты паритета, собранные в шаблон 2-мерного алмаза. При аналогичном количестве сбоев битрейт возрос вдвое. Методика получила название Треллис-модуляция.

Матрицы треллиса представил Дэйв Форни (1973). Практически поголовно изделия, достигавшие скорости 9600 бит/с, использовали код свёртки и алгоритм Витерби.

Коды коррекции ошибок

Внесение избыточности помогло исправлять ошибки, либо узнавать «битые» слова.

ADSL

Технология использования акустических модемов быстро достигла упора. Повышение битрейта потребовало освоить спектр ультразвука (простирается до единиц МГц). Пропускная способность телефонной (американский стандарт) витой пары с запасом перекрывает потребности связистов (максимальная граница 3,5..5 кГц). Остаётся гигантское пространство. Именно этот факт использует технология асимметричной цифровой связи.

ADSL наиболее удачно покрывала участок последней мили. Асимметричной передачу называют в силу характерного распределения спектра:

Выгрузка – 26..137 кГц.

Пространство делят сравнительно узкие (4.3125 кГц) каналы- контейнеры. Модем поочерёдно штудирует доступные бины, оценивая отношение сигнал/шум, с целью оптимизации скоростных характеристик. Уже первые варианты (1984) преодолели заветный порог 100 кбит/с. ITU-T G.9700 (декабрь 2014 года) обеспечивает скорость загрузки 100 Мбит/с. Канадская технология DSL Rings, используя существующие медные телефонные сети, достигает скорости 400 Мбит/с.

Коренное отличие ADSL технологии против dial-up – использование существенно более высоких областей спектра. Результатом стало расширение пропускной способности канала.

Теоретические основания подвёл (1948) Клод Шеннон, написавший труд Математическая теория связи:

Повышение битрейта требует расширения полосы пропускания. Зависимость нелинейна, поскольку постоянно появляются новые методики цифровой обработки*.

* Видимо, исследователь подразумевал создание американцами системы цифровой связи Зелёный шершень (1941).

DSL-модем

Особенности:

Подключение к телефонной линии цифровых сервисов.
Стыковка с ПК посредством USB, Ethernet, PCI.

Выпускают даже DSL-маршрутизаторы, включая содержащие точку доступа. Характерный внешний вид внешнего модема:

Коннектор RJ11 входа телефонной линии.
RJ45, либо USB для стыковки с ПК.
Набор светодиодной индикации, показывающей активность каналов.
Настройка через браузер, либо приложенное программное обеспечение.

История

Начиная 50-ми годами, военные использовали телефонные линии. Однако витую пару эксплуатировали также киностудии. Оказалось, что линия вполне пропускает 4 телевизионных канала области КВ. Например, британская трасса BBC-Pontop Pike длиной 16 км. В этом случае картинка была достаточно дрянной, давала лишь общее представление о происходящем.

Однако начало 80-х принесло миру кабельное вещание, значительно раздвигающее былые рамки. US Patent 4.330.687, заявленный 14 марта 1979 года, предлагал совместное использование компьютером и телефон одной витой пары. Логическим продолжением (1984) стало создание регламента цифрового кабельного вещания ISDN. Штат Bellcore размещал передачу выше голосового видеосигнала путём модуляции несущей. Стандарт 1998 года (US Patent 4.924.492) закрепил технологию.

Формулировка концепции асимметричного канала

Джозеф Лехлайдер показал двойное преимущество асимметричной линии перед симметричной. Новинку быстро оценили провайдеры интернета. ADSL стал поддерживать два режима:

Быстрый.
Чередующихся каналов.

Первый отлично передавал поток мультимедийных данных (видео, звук), допускающих наличие сбойных битов информации. Чередующийся режим лучше передавал файлы, однако медленнее. Провайдерам приходилось осваивать существующие сети с сетевой коммутацией (не пакетной). Технологии HDSL, SDSL вполне обеспечивали поставку Digital Signal 1, использующей наработки Bell labs, потребителю.

Совершенствование интерфейса

Древнейшие разновидности обеспечивали на линии неэкранированной витой пары скорость 8 Мбит/с на расстоянии 2 км. Дальнейшее повышение дальности требовало использования повторителей. Рост популярности сдерживала сравнительно высокая цена. Положение исправил выход СБИС (супербольшие интегральные схемы). ADSL господствовал примерно десятилетие, начиная концом 90-х.

Первые разновидности цифровых каналов робко использовали полосу 10..100 кГц. Постепенно верхний рубеж достиг 1,1 МГц. Позже полосу стали делить надвое:

Область выгрузки данных.
Область загрузки.

Линию замыкали модемы, занимающиеся модуляцией несущих. Расшифрованные данные передавались компьютерам, маршрутизаторам, концентраторам. Маленький недостаток – сигнал неспособен пройти катушка Пупина. Старые телефонные линии периодически содержат подобные устройства, повышающие дальность связи. Постепенно поставщики услуг меняли старое кабельное хозяйство, прокладывая оптическое волокно.

Устройствами сопряжения (Ethernet, Wi-Fi, Powerline) стали роутеры. Выглядит странно, но доныне всемирно популярны сети «гольного» DSL (naked). В 2012 году в США сообщали про замену устаревших линий ADSL оптическими.

Прочие технологии

Согласно указанной выше классификации, существует уйма оборудования, обслуживающего оптические линии. Под модем можно подогнать принцип действия абсолютно всех преобразователей. Отдельного разговора заслуживает беспроводные технологии, включая Wi-Fi, Bluetooth, оборудование сотовых операторов, инфракрасные порты, спутниковую связь. Столь обильный список устройств обусловил появление новых терминов.

Приёмопередатчики, украшающие параболические антенны (тарелки), принято называть трансиверами. Оборудование Bluetooth, Wi-Fi несправедливо заняло нишу адаптеров. Хотя указанный класс оборудования занимается именно модуляцией. Рядовой же адаптер просто преобразует вид сигнала. Пример: типовое зарядное устройство:

Вход: 220 В 50 Гц.
Выход: постоянное напряжение 4-12 В.

Наконец, всем известные рации (воки-токи) тоже занимаются модуляцией/демодуляцией. Ранее скептики могли возразить, что сигнал аналоговый, однако сегодня любая Motorola оперируют как раз цифровыми кодами.

Суммируя сказанное, можно однозначно заявить: терминология области цифровых коммуникаций остаётся неполной. Дёгтя добавляет неточность западной классификации устройств. Результатом становятся нечёткие знания отечественных специалистов относительно реального положения вещей. Как говорится, на Windows надейся, а сам не плошай.

Многие слышали слово «модем», и многие понимают значение данного слова. Сразу же напомню, что данное устройство зачастую используется для подключения компьютера к интернету . В этой статье мы попробуем более подробно разобраться с функциями данного девайса, видами модемов и принципами их функционирования.

Рис. 1

Для начала разберёмся с названием, почему именно модем ? Всё очень просто, слово произошло в результате слияния двух слов: модулятор и демодулятор, соответственно он модулирует и демодулирует сигнал. Модем производит преобразование аналогового сигнала в цифровой, к примеру, сигнал который идёт по телефонным линиям преобразовывается в сигнал понятный компьютеру, и наоборот. Для этого у модема имеется цифровой интерфейс для связи с компьютером, и аналоговый для связи с телефонной линией. С преобразованием сигнала всё просто: с определённой частотой измеряются характеристики сигнала, а потом записываются в цифровом виде с помощью специального алгоритма.

Из чего же состоит данный девайс? Модем состоит из процессоров (сигнального, универсального и модемного), которые управляют режимами роботы остальных частей модема, и выполняют собственно саму модуляцию/демодуляцию сигнала, также в модеме имеется память (ПЗУ, ППЗУ, ОЗУ ), и аналоговая часть модема, которая осуществляет сопряжение с сетью, а специальный контроллер всем этим управляет.

Модемы бывают внешние и внутренние. Внутренние модемы устанавливаются в сам корпус компьютера, и сделаны они в виде платы расширения, которая устанавливается в основном в слот PCI на материнской плате (выбор материнской платы ). Внешние модемы выполнены в виде отдельного устройства, которое подключается к компьютеру с помощью разъёма на сетевой карте. Есть ещё интегрированные (встроенные на материнскую плату ) модемы, но они встречаются редко. Среди достоинств внешнего модема можно отметить то, что он питается от сети, и не создает дополнительную нагрузку для БП, а также в нём присутствует индикация, с помощью которой можно ориентироваться в каком состоянии находится подключение к сети. Главное достоинство внутреннего модема - это незаметность, так как он находится внутри системного блока.

Рис.2

Также существуют беспроводные модемы (рис.2) , эти девайсы по достоинству оценили владельцы ноутбуков, которым нужно подключение к интернету в любой точке земного шара. Для передачи данных они используют различные стандарты беспроводной связи. Подключаются современные беспроводные модемы, в основном, с помощью портов USB.

Теперь поговорим о скоростях. Если раньше обычные цифро – аналоговые модемы работали на скоростях до 56 Кбит/С, то сейчас популярны ADSL –модемы (рис.2) , данные модемы работают с помощью технологии которая позволяет передавать данные со скоростью до 100Мбит/с, плюс к этому телефонная линия остается свободной. Правда, на практике, такие модемы из-за ограничения в скорости у телефонных линий, передают данные на скорости 1 – 24 Мбит/с, что также не мало.

С каждым годом интернет - провайдеры медленно и уверенно увеличивают скорость передачи данных по своим линиям, и возможно в недалёком будущем модемы будут передавать данные на скоростях равных скоростям современных локальных сетей.