Что такое модем простыми словами. Что такое модем и с чем едят Что из себя представляет модем

При первом подключении ноутбука или персонального компьютера к интернету у плохо разбирающихся пользователей, как правило, возникает вопрос: «Что такое модемы и зачем они нужны?» В рамках данной статьи будет приведена классификация модемов, а также будет указан алгоритм их установки и настройки, выполняя который, без особого труда начинающий компьютерный специалист сможет выбрать и заставить работать такой девайс.

Что это такое?

Для начала разберемся с тем, что такое модемы. Это специальный компонент в компьютере, который предназначен для подключения его к Слово «модем» образовалось путем объединения двух терминов. Первое из них - модулятор. Так в электронике называется специальная схема, которая кодирует сигнал. А второе - это демодулятор. То есть приспособление, которое делает действие, обратное модулятору. Один из них кодирует и передает сигнал, а второй получает и преобразовывает. Так, до недавних пор к интернету при помощи телефонных проводов была подключена большая часть персональных компьютеров. Сейчас ситуация изменилась, и их потихоньку вытесняют из этого сегмента рынка сетевые карты. У них и скорость выше, и большая часть материнских плат ими оснащена. Но еще остаются беспроводные модемы, которые пока не имеют реальной альтернативы.

Когда нужны?

Теперь разберемся с тем, в каких случаях они нужны. По существу, таких моментов может быть три. Первый из них сейчас потихоньку уходит в прошлое. Заключается он в том, что персональный компьютер с помощью такого приспособления и телефонной линии подключается к интернету. Сейчас его вытеснили сетевые карты. И стоимость ниже, и скорость в несколько раз выше. Да и надежность подключения в этом случае на порядок лучше. А вот для системы «Клиент-Банк» подобное устройство просто обязательно (второй случай). При помощм него бухгалтер подключается к серверу финансового учреждения. Не выходя из офиса, он может выполнить денежный перевод или проверить наличие средств на счету. Высокая скорость в этом случае не обязательна. А вот защита подключения нужна на должном уровне. Сейчас многие организации именно в таком формате и работают с банками. Последний случай, когда модемы востребованы, если человек много путешествует. Ему нужно беспроводное подключение к интернету. В таком случае вопрос: «Что такое модемы, и зачем они нужны?» - возникает сам собой. При помощи других технических средств этот вопрос просто не решить.

По способу исполнения

По способу исполнения такие приспособления подразделяются на два вида: внутренние (то есть устанавливаются внутри системного блока компьютера) и внешние (для подключения такого устройства применяется слот расширения компьютера, ноутбука или планшета). Для последних нужно установить аппаратный тумблер (если он есть) в соответствующее положение. При этом обязательно должен возникнуть такой вопрос: «Что такое режим модема?» Они бывают цифровые или аналоговые - определяется сигналом телефонной линии. Для доступен только первый из них. Все сотовые сети работают только в этом стандарте. Поэтому для беспроводных устройств такой переключатель не предусмотрен. Еще один момент нужно отметить. На старых материнских платах были интегрированные (то есть впаянные) подобные приспособления. Но сейчас их уже не встретишь на новых персональных компьютерах.

По подключению

Вторая классификация, которая получила на сегодняшний день большое распространение, основана на способе подключения. В соответствии с ней данные девайсы подразделяются на проводные и беспроводные. В первом случае предусмотрен специальный разъем, в который устанавливается телефонный провод. В старых приспособлениях можно было либо разговаривать по телефону, либо работать в интернете. Сейчас есть особая модификация таких устройств. Она позволяет одновременно сидеть в интернете и общаться по телефонному аппарату. Специальный преобразователь, который разделяет разговор и передаваемый сигнал на разные частоты. В итоге по одному и тому же кабелю передается два потока данных. Во втором случае передача данных обеспечивается электромагнитным излучением без проводов.

По типу поддерживаемых сетей

Данный параметр классифицирует только беспроводные устройства. В соответствии с ним они бывают следующих видов: GSM (их также иногда называют 2G), 3G и LTE (еще одно название 4G). Все они обратно совместимы между собой. То есть 3G с легкостью сможет работать в сети GSM. Также при этом пользователи озадачиваются тем, что такое USB-модем. Именно в таком форм-факторе сделана большая часть подобных приспособлений. По внешнему виду это флеш-накопитель, который обеспечивает беспроводную передачу данных. В обязательном порядке он оснащен слотом для установки СИМ-карты. Подключается он в прямоугольный разъем ЮСБ персонального компьютера.

Производители

Условно производителей такого оборудования можно разделить на два класса. Первый из них - это недорогие и малоизвестные торговые марки, к которым относятся Sierra (их цена стартует от 180 рублей) и Sprint (стоимость таких девайсов составляет 120-150 рублей). А вот второй класс - это более популярные и высококачественные устройства. Они продаются под брендами Pantech и Huawei. Цена на них уже составляет 600 рублей и более. Но это справедливо для беспроводных девайсов. При этом часто возникает вопрос о том, что такое 3G-модем. Это миниатюрное устройство (очень похожее на флешку внешне), в которое устанавливается СИМ-карточка мобильного оператора, и при помощи него обеспечивается обмен данными с интернетом. В свою очередь, среди проводных устройств ведущие позиции занимают «Д-Линк» и «А-Корп». Именно на них рекомендуется обращать внимание при покупке такого приспособления. Цена на некоторые модели данного сегмента начинается от 120 рублей. При этом качество у них безупречное.

Настройка

Рассмотрим порядок Это все без исключения приспособления такого класса: как проводные, так и беспроводные. Итак, порядок настройки:

• Подключение. Для внешних - это установка их в слот расширения вычислительного устройства. А вот при установке внутреннего такого приспособления нужно снять боковые крышки системного блока персонального компьютера, установить плату в слот расширения, зафиксировать ее и собрать все обратно.
• Установка драйверов. В большинстве случаев она проходит автоматически, и участие пользователя в этом процессе минимизировано. В конце должно появиться сообщение об успешной инсталляции данного программного обеспечения. (Если этого не произошло, то их нужно устанавливать вручную с компакт-диска или с интернет-сайта.)
• Далее подключаемся к интернету.
• На завершающем этапе запускаем браузер и проверяем работоспособность подключения.

В некоторых случаях нужно скорректировать настройки работы девайса (например, изменить аналоговый метод набора на цифровой). Эту информацию уточняют у провайдера и оператора телефонной связи.

Резюме

В данной статье был дан ответ на вопрос о том, что такое модемы и зачем они нужны. Приведены возможные исполнения таких девайсов. Указаны их режимы работы и прочие технические характеристики. Также приведен алгоритм настройки, следуя которому можно легко и просто настроить такое приспособление для подключения к вычислительной сети.

Модем (акроним, составленный из слов мод улятор- дем одулятор) — устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

Типы модемов:

По исполнению:

Внешние — подключаются к COM или USB порту, обычно имеют внешний блок питания (существуют USB-модемы, питающиеся от USB и LPT-модемы).

Внутренние — устанавливаются внутрь компьютера в слот ISA, PCI, PCMCIA, AMR, CNR

Встроенные — являются внутренней частью устройства, например ноутбука или док-станции.

По принципу работы:

Аппаратные — все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена, производятся встроенным в модем вычислителем (например с использованием DSP, контроллера). Так же в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.

Винмодемы — аппаратные модемы, лишённые ПЗУ с микропрограммой. Микропрограмма такого модема хранится в памяти компьютера, к которому подключён модем. Работоспособен только при наличии драйверов, которые обычно писались исключительно под операционные системы семейства MS Windows.

Полупрограммные (Controller based soft-modem) — модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.

Программные (Host based soft-modem) — все операции по кодированию сигнала, проверке на ошибки и управление протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. При этом в модеме находится аналоговая схема и преобразователи: АЦП, ЦАП, контроллер интерфейса (например USB).

По типу:

Аналоговые — наиболее распространённый тип модемов для обычных коммутируемых телефонных линий

ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий

DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов кодированием сигналов. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.

Кабельные — используются для обмена данными по специализированным кабелям — к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.

Основная статья: Беспроводной модем

Спутниковые

PLC — используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.

Наиболее распространены в настоящее время:

Внутренний программный модем

Встроенные в ноутбуки модемы.

Внешний аппаратный модем

Основные элементы модема

Порты ввода-вывода — схемы, предназначенные для обмена данными между телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером — с другой. Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется трансформатор.

Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) Обычно модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с используемым протоколом передачи данных. Может также выполнять другие функции.

Контроллер управляет обменом с компьютером.

Микросхемы памяти: ROM — энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом — прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего служит специальная процедура описанная в руководстве пользователя. Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш-память (EEPROM). Флэш-память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.

NVRAM — энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема. Пользователь может изменять установки, например используя набор AT-команд.

RAM — оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.

Модемы с дополнительными возможностями

Факс-модем — позволяет компьютеру, к которому он присоединён, передавать и принимать факсимильные изображения на другой факс-модем или обычную факс-машину.

Это позволяет осуществить:

Использование такого модема в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.

История

Компания AT&T Dataphone Modems в Соединённых Штатах была частью SAGE (ПВО системы) в 50-х годах. Она cоединяла терминалы на различных воздушных базах, радарах и контрольных центрах с командными центрами SAGE, разбросанными по США и Канаде. SAGE использовала выделенные линии связи, но устройства на каждом из концов этих линий были такими же по принципу как современные модемы.

Первым модемом для персональных компьютеров стало устройство компании Hayes Microcomputer Products, которая в 1979 году выпустила Micromodem II для персонального компьютера Apple II. Модем стоил 380 долл. и работал со скоростью 110/300 б/сек.

В 1981 году фирма Hayes выпустила модем Smartmodem 300 б/сек, система команд которого стала стандартом де-факто.

2. внутренние - устанавливаются внутрь компьютера в слот ISA, PCI, PCMCIA

Другая классификация заключается в разделении модемов на обычные и голосовые.
Голосовые снабжены разъемами под наушники и микрофон и позволяют общаться в
режиме «интернет - телефона » посредством сети Интернет.

По принципу работы:

аппаратные - все операции преобразования сигнала, поддержка физических
протоколов обмена, производятся встроенным в модем вычислителем (например с
использованием DSP, контроллера ). Так же в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в
котором записана микропрограмма, управляющая модемом

По типу:

Аналоговые - наиболее распространённый тип модемов для обычных коммутируемых телефонных линий
ISDN - модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий
DSL - используются для организации выделенных (некоммутируемых ) линий используя обычную телефонную сеть. Отличием от коммутируемых модемов в кодировании сигнала. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.
Кабельные - используются для обмена данными по специализированным кабелям
- к примеру, по кабелям систем коллективного телевидения.
Радио Спутниковые PLC - используют технологию передачи данных по проводам бытовой
электрической сети, т. е. обычно по электропроводке 220 Вольт.

Более широко используются в настоящее время:
внутренний программный модем
внешний аппаратный модем
встроенные в ноутбуки модемы.

Составные устройства

1. Порты ввода - вывода - схемы, предназначенные для обмена данными между
телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером - с другой.
Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется
трансформатор.
2. Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP ). Обычно модулирует исходящие
сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с
используемым протоколом передачи данных.
В нем находится программная «начинка» модема - прошивка - BIOS.
Может также выполнять другие функции.
3. Контроллер управляет обменом с компьютером .
Контроллер является специальной микросхемой, принимающей информацию,
прошедшую через DSP. Ее назначение – сжатие информации и коррекция ошибок.
Кодек (Digital - Analog Coder-Decoder) . Переводит цифровые сигналы (готовые к
отправке данные) в аналоговые и отправляет их по телефонным линиям.
Данные, поступающие на ваш ПК через Интернет , проходит обратное преобразование
и после этого передается на обработку контроллеру и процессору DSP .
4. Микросхемы памяти:
ROM - энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления
модемом - прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего
служит специальная процедура описанная в руководстве пользователя.
Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш - память (EEPROM).
Флэш - память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки
разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.
NVRAM - энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема. Пользователь может изменять установки, например используя набор
AT - команд.
АТ - команды модема Huawei для Hiperterminal читайте
RAM - оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.

Виды модемов

Следует признать, что описанная выше классическая схема используется не во всех модемах.
В дешевых внутренних устройствах могут отсутствовать 1 или 2 микросхемы .

«Софтмодем» (softmodem) . В нем отсутствует микросхема контроллера, а его функции
переложены на центральный процессор. Это отражается лишь в небольшом падении
скорости, но не в работоспособности модема.
«Винмодемы» (winmodem) . В нем отсутствует микросхема DSP , ее функции выполняет
специальное ПО, ориентированное на работу под ОС Windows .
Преимущество описанных выше моделей – низкая цена. Они используются в домашних целях,
но уступают в производительности полноценным модемам.

По протоколу

Протокол – язык , посредством которого 2 модема устанавливают связь.
Он определяет тип и скорость передачи информации.

1. V.34. Позволяет принимать информацию на скорости до 33 600 бит в секунду (bps);
2. V.90, х2 и k56flex. Поддерживают работу со скоростью 57 600 бит/с. Протокол V.90 – универсальный. х2 и k56flex - «приватные» разработки отдельных фирм;
3. V.92. Протокол принят в 2000 году.
Какая скорость передачи информации в компьютерах, читайте

Однако для пользователей главное не протокол , а скорость приема и передачи данных .
Аналоговые модемы не могут сполна удовлетворить эту потребность в отличие от кабельных модемов . Минимальная скорость работы в интернете - 28 800бит/с . Протокол V.90 теоретически позволяет работать на скорости 57 600 бит/с , но реальность не оправдывает это.

Рекомендации для аналоговых модемов.

Для устойчивости и хорошего качества работы этих моделей нужны дополнительные
микросхемы и программное обеспечение , которые отвечают за коррекцию ошибок и
регулирование уровня сигнала.
Модем следует подключать напрямую к телефонной линии перед телефоном, иначе связь
будет обрываться.
Кабельные модемы не требуют исполнения выше изложенных советов.

Есть еще модемы с дополнительными возможностями, это:


Факс - модем, позволяет компьютеру, к которому он присоединен, передавать и принимать
факсимильные изображения на другой факс-модем или обычную факс - машину.

Голосовой модем - имеет функцию оцифровки сигнала с телефонной линии и воспроизведение произвольного звука в линию. Часть голосовых модемов имеет встроенный микрофон . Это позволяет осуществить: передачу голосовых сообщений в режиме реального времени на другой удаленный голосовой модем и прием сообщений от него и воспроизведение их через внутренний динамик; использование такого модема в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.

Как настроить модем и интернет читайте
Как настроить Wi-Fi в Windows XP читайте
Вот всё, что я хотел рассказать Вам о модемах.

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):

1. Атмосфера Земли.
2. Медь.
3. 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:

1. 2,4 ГГц.
2. 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.

1. Светодиод нужен для преобразования электрические колебания-свет.
2. 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:

1. Запрос 1270 Гц (единица)/1070 Гц (нуль).
2. 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:

1. Новичок начинал звонить.
2. 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:

1. Архивированные файлы – 50 кбит/с.
2. Текст – 320 кбит/с.
3. 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:

1. 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:

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

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

1. Коннектор RJ11 входа телефонной линии.
2. RJ45, либо USB для стыковки с ПК.
3. Набор светодиодной индикации, показывающей активность каналов.
4. 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:

1. Быстрый.
2. 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:

1. Область выгрузки данных.
2. 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.

Слово «модем» слышал каждый человек, но что оно означает? Это название устройства происходит от сокращения «модулятор-демодулятор». Компьютеры воспринимают только цифровые сигналы, а изначально принимались от телефонных линий в виде аналоговых. На модемах имеются 2 интерфейса с понятным назначением. Первый имеет цифровой выход и подключается напрямую к системному блоку или внутрь него. Второй обладает розеткой для подключения стандартного телефонного кабеля со штекером.

Сам модем включает в себя процессоры, отвечающие за приём и обработку сигнала. Собственно, они отвечают за преобразования сигнала в нужный и также есть оперативная и постоянная память.

Немного истории

Модемы начали применяться в системах ПВО в Соединённых Штатах 50-х годов. Они представляли соединение различным базам, воздушным силам, радарам и центру командования. Это являлось более надёжной шифрованной связью, чем телефоны. Ведь модуляции–демодуляции сигналов мог провести далеко не каждый. Первым же модемом для ПК принято считать Micromodem II. Он был выпущен для Apple и обладал скоростью в 110/300 б/сек. Сейчас такая скорость считается черепашьей, но во времена рождения передачи информации на большое расстояние она считалась вполне хорошей.

Типы модемов

Внутренние модемы. Вставляются в системный блок компьютера в основном в разъём PCI. Были и другие, этот является самым ходовым. Преимущества в том, что его не было видно и слышно, он отличался своей незаметностью.

Внешние модемы. Обычно имели собственный блок питания, поэтому системный блок компьютера оставался при своём энергопотреблении. Подключались к стареньким COM-портам, USB или достаточно новому Ethernet. Некоторые модемы запитывались через USB-порт, благо напряжение требовалось небольшое. Все они обладали внешними светодиодами, по которым можно было судить о состоянии подключения.

Встроенные модемы. Могли быть встроенными в материнскую плату, но чаще использовались на ноутбуках. Таких устройств использовалось весьма мало.

Внутреннее устройство

Порты ввода или вывода. Решения технических схем предназначены для уверенного приёма сигнала из телефонной сети и передаче его в компьютер в дешифрованном виде. Работает также и в обратную сторону.

Сигнальный процессор. Шифрует свою передачу данных и дешифрует на основе протокола передачи.

Контроллер. Управляет прёмом-отдачей и шифрованием данных. Как видно из названия, он контролирует работу принадлежащих ему систем.

Встроенная память. RAM. Знакомая всем оперативная память, где происходит сжатие файлов и управление правильными алгоритмами работы. ROM — Не зависящая от питания память, известная как «прошивка».

Это программа, имеющая все необходимые алгоритмы работы, и осуществляющая обмен данными с компьютером.

Принципы работы

• Аппаратный. Любые операции, связанные с приёмом, дешифровкой или отправкой сигнала по назначению происходили внутри модема, используя только его вычислительные ресурсы.
• Программный. Всевозможные операции по кодированию или раскодированию сигналов с других устройств проходили внутри компьютера, и зависели только от его вычислительных способностей и быстродействия. Модем же только преобразовывал сигнал в правильный, имея в своём активе микропрограмму.
• Полупрограммный. Напоминало всё вышеперечисленное. Работой в основном занимался компьютер; модем подключался при исполнении протоколов высокого уровня и запуском специального драйвера.

Подключение и соединение

• Телефонное. Наибольшее распространение получили в конец 90-х, 2000 годах. Тут есть 2 типа связи – ISDN. Для телефонных линий, использующих коммутацию соединений, – DSL.
• Кабельное. Для передачи и и приёма данных используются специализированные кабеля.
• Радио. Радио обмен данными ведётся только на специально выделенных и неиспользуемых другими радиочастотах.
• Спутниковое. Используется при передаче на дальнее расстояние. Также ведётся использование радиочастот, но с передачей сигнала через искусственные спутники планеты.
• Беспроводное. Используют те же частоты и протоколы, что и сотовая связь. Можно назвать известные всем GPRS, 3G, Edge и Wi-Fi. Всем известные сотовые компании продают 3G-модемы, которые могут иметь вид небольшой флешки и вставляться в свободный порт USB. Несмотря на небольшие размеры, они достаточно хорошо принимают и передают кодированные сигналы. Но только там, где имеется уверенное соединение с сотовой вышкой.