Что такое модем?
Трудно себе представить персональный компьютер без возможности доступа в интернет. Интернет является средой, где аккумулируется большой обьем информации, полноценный доступ к которой доступен только при использовании модема. Модем это устройство, которое является мостом между компьютером и этой информацией. Модем — это устройство для передачи данных по обычным телефонным линиям, служащее для связи двух компьютеров. Само слово «модем» является сокращением oт «модулятор-демодулятор». Все телефонные линии, как правило, работают с аналоговые сигналом, а компьютер, — с цифровым. Поэтому основной функцией модема можно считать преобразование цифрового сигнала компьютера в аналоговый телефонной линии и наоборот.
Подключение модема
Модемы к компьютеру могут подключаться через последовательный интерфейс RS-232, параллельный интерфейс и USB интерфейс. Подключение к телефонной линии производится посредством кабеля RJ11. На практике подключение чаще осуществляется через последовательный интерфейс порт COM2 т. к. СОМ1 чаще всего бывает, занят другими устройствами, например «мышкой».
— СОМ 1 привязан к IRQ 4 (3F8-3FF).
— СОМ 2 привязан к IRQ 3 (2F8-2FF).
— СОМ 3 привязан к IRQ 4 (3E8-3FF).
— СОМ 4 привязан к IRQ 3 (2E8-2EF).
Подключив модем к СОМ-поргу и назначив IRQ, обязательно нужно проверить другие устройства на предмет наличия у них тех же последовательных портов и прерываний.
Настройка модема на тот или иной порт и прерывание (IRQ), обычно осуществляется с помощью джамперов, переключателей или программным путем. Общие сведения
Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции (по амплитуде, частоте, фазе) в соответствии с избранным стандартом протоколом и направляются в телефонную линию. Модем-приемник провайдера, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Таким образом, для обеспечения устойчивой связи необходимо, чтобы ваш модем поддерживал общий протокол, был подключен непосредственно к компьютеру, а линия связи по своим параметрам могла пропускать модулированные сигналы.
Физически в модемах все это реализовано достаточно просто сигнал представляет собой несущую (синусоиду опр. частоты), дискретно промоделированную по фазе и амплитуде, т. е. друг за другом идут фрагменты этой синусоиды с разными амплитудами (возможно несколько фиксированных значений) и сдвигом фазы относительно предыдущего фрагмента (рис. 1).
Стандарты модуляции
Для передачи данных с помощью модемов используется модуляция. Чтобы передающее и принимающее устройства «понимали» друг друга, они должны использовать один и тот же метод модуляции. Как правило, при различных скоростях передачи данных используются разные методы модуляции, но иногда передача данных с одной и той, же скоростью тоже может осуществляться с помощью различных методов модуляции.
При передаче данных отправляющий модем преобразует цифровые данные в аналоговый сигнал, который передается по телефонной линии. Принимающий модем выполняет обратное преобразование — из аналоговой формы в цифровую
Виды модуляции
Частотная модуляция. Когда нули передаются сигналом одной частоты, а единицы — другой, мы имеем дело с частотной модуляцией (ЧМ). Частотная модуляция реализуется наиболее просто и работает весьма надежно, однако имеет естественный предел, связанный с тем, что полоса пропускания телефонного канала очень мала. Теоретически она составляет всего 4 кГц, но из-за того, что в начале и конце полосы пропускания велики нелинейные искажения, реально доступен диапазон от 300 Гц до 3400 Гц. А это означает, что даже если весь период сигнала отдать одному биту, то скорость передачи не может превысить половины полосы пропускания. Поэтому если бы в моде мах использовалась только частотная модуляция, то они и по сей день работали бы со скоростью 1200-1500 бит в секунду. Зато на малых скоростях частотная модуляция работает весьма надежно. Этот вид модуляции был закреплен стандартом V.21 и применялся в ранних модемах, хотя не забыт и сегодня. Именно в таком режиме современные модемы начинают свою работу. Выходя на связь, модем еще «не знает», какими свойствами обладает его партнер, и двум модемам нужен какой-то переговорный процесс для согласования параметров дальнейшей работы. Поэтому в первый момент модемы обмениваются посылками нанизкой скорости, модулированными по частоте.
Амплитудная модуляция. Если нули передаются сигналами одной громкости, а единицы — другой, то это амплитудная модуляция (AM). Технически создать амплитудную модуляцию еще проще, чем частотную, но надежность передачи при этом мала, поэтому амплитудную модуляцию используют весьма ограниченно. В современных модемах ее сочетают с фазовой модуляцией для того, чтобы передать больше информации (более одного бита данных) в одном периоде сигнала.
Фазовая и фазоразностная модуляция Метод фазовой модуляции (ФМ) основан на том, что если два гармонических (синусоидальных) сигнала имеют сдвиг по фазе, то его можно обнаружить, замерить и использовать для передачи данных (рис. 2).
Рис. 2. Сдвиг по фазе двух сигналов на 90°
Хотя в телефонных сетях есть устройства, способные исказить фазу сигнала, тем не менее, этот метод модуляции позволяет более уверенно выделять полезные данные на фоне шума, чем амплитудная и частотная модуляция. Разумеется, этот вывод относится только к тому диапазон у звуковых частот, который характерен для телефонных сетей.
С помощью фазовой модуляции можно закодировать в одном периоде сигнала несколько бит информации. Например, сдвигу в 0° можно присвоить двухбитное значение 00, сдвигу в 90° — значение 01, сдвигу в 180° — значение 10, а сдвигу в 270° — значение 11.
Обратите внимание на то, что сдвиг по фазе для одного сигнала не имеет смысла — обязательно нужна пара сигналов, чтобы было, что сравнивать. В модемах замеряется сдвиг по фазе очередного сигнала относительно предыдущего. Таким образом, играет роль не то, какая у данного сигнала фаза, а какой переход произошел в фазе при приеме очередного сигнала. Если предыдущий сигнал имел фазу 0°, а последующий — фазу 90°, то это то же самое, что переход от 180° к 270° и, соответственно, то же, что переход от 270° к 0°. Поэтому фазовую модуляцию еще очень часто называют фазоразностной модуляцией. Этим подчеркивают, что измеряют не фазу, а разность фаз между двумя последовательными сигналами и по ней определяют, какие были переданы данные.
Основные характеристики модема
Любое компьютерное устройство, имеет свои характеристики. К основным характеристикам модема (рис. 3) относятся:
— максимальная скорость передачи данных, измеряемая в Кбит /сек или бод;
— поддерживаемые протоколы работы;
— возможность работы модема как факса;
— наличие голосовых функций.
Протоколы передачи данных
Скорость передачи модема также зависит от протоколов, с которыми он умеет работать. Протокол передачи данных — это определенный стандарт, по которому модемы взаимодействуют друг с другом. Каждый протокол выполняет определенное действие. Например, один отвечает за коррекцию ошибок во время обмена данными, другой — за метод сжатия данных (позволяет при передаче данных производить их сжатие, что уменьшает время передачи) и т. д. Все протоколы можно разбить на четыре группы:
- протоколы взаимодействия и модуляции;
- протоколы сжатия данных;
- протоколы коррекции ошибок.
В протоколах взаимодействия описан порядок взаимодействия модемов между собой. Е них указывается, что должен сообщить о себе вызывающий модем, и что должен ответить вызываемый модем. Согласно протоколу взаимодействия оба модема вступают в диалог и обмениваются параметрами, необходимыми для создания надежного и максимально производительного соединения.
Что такое модем и с чем его едят?
Доброго времени суток, вам дорогие мои друзья. Сегодня я с вами понастальгирую, вспоминая, что такое модем. Эх, какое это было время… Чувствую, не все меня сейчас понимают, особенно молодые читатели, впервые услышавшие название данного устройства.
Тогда объясняю, обратившись к истории.
Допустим, что у вас есть комп, но интернета нет, вообще никакого. Плохо вам без него? Да уж, особенно учитывая, что вам известны его безграничные возможности. Так вот. В 90-х владельцы компьютеров в России впервые узнают о таком Чуде Света, как глобальная паутина. И оказывается, что подключиться к ней можно по простой телефонной сети. Которая была на тот момент единственным средством проводной связи, проложенным даже в отдаленные деревеньки.
Но для этого требовалось, чтобы в вашем городе существовал провайдер, предоставляющий доступ к интернету. А у пользователя было устройство, называемое модемом, и подключаемое между компьютером и телефонной линией.
С чего все началось?
Так уж случилось, что после падения «железного» занавеса интернет попал в нашу страну уже с готовыми аппаратными и программными решениями. Но в реальности, и самой сети, и обслуживающим ее устройствам пришлось пройти тернистый путь поиска оптимальных решений.
История возникновения модемной обработки данных начинается в послевоенные горы в США. В 1950 году между военными базами ПВО, расположенными по всей Северной Америке, была проложена локальная сеть, которая соединяла радары, терминалы, командные центры. Обработка сигнала на концах линий осуществлялась с помощью модулирующих преобразований.
Этот принцип стал основой для создания аналогичных устройств для сетевой связи между персональными компьютерами.
В 1979 появился Micromodem II, предназначенный исключительно для ПК Apple II. Так устройство получило свое название «модем», образованное от названия двух, выполняемых им операций: МОдуляции и ДЕМодуляции.
Назначение этих функций и принцип работы я сейчас объясню. Чтобы импульсы цифрового кода, представляющие собой «прямоугольный» график, можно было передавать по каналу, предназначенному для звуковой связи, их предварительно модулируют, после чего привычный для телефонной линии аналоговый сигнал успешно идет по сети.
В свою очередь, и компьютер не способен воспринимать несвойственную для него аналоговую информацию. Поэтому плавное изменение напряжения в линии демодулируется обратно в импульсы, понятные для считывания процессором.
Но если более подробно изучить работу модема, то стоит обратить внимание на его взаимодействие с сетью и ПК, подразумевающее систему запросов, распознавания, изменение параметров подключения и прочие управляющие операции.
Все это записывается специальным программным кодом. В 1981 году компанией Hayes был представлен Smartmodem 300. В котором использовалась система таких команд, ставших впоследствии стандартом в сфере производства модемов.
Какие бывают модемы и как они устроены
Говоря о том, что такое модем — нужно чутка коснуться некоторых тонкостей. Я предлагаю сразу рассмотреть устройство модема, состоящее из:
- блока электропитания;
- двух разъемов для подключения телефонного кабеля (входящий от розетки и ответвление к телефону) и сетевого LAN или последовательного LPT порта для соединения с компьютером;
- контроллера, отвечающего за обмен потоковыми данными с ПК;
- сигнального процессора, непосредственно выполняющего операции по преобразованию сигналов;
- набора микросхем памяти, включающего оперативную RAM и два типа энергонезависимой: ROM (с прошивкой, драйверами) и NVRAM с рабочими настройками.
Сразу скажу, что данный «набор» взят из конструкции внешнего модема, которые в период их наибольшей популярности были самыми распространенными. Кое-кто наверняка помнит такие модели как Courier или Zyxel.
Со временем появились и внутренние модемы, вставляемые в материнку. В них уже не требовался блок питания и наружный com-port. Но был задействован разъем, который мог пригодиться и для других нужд. Некоторые производители делали даже встроенные модемы, интегрированные в системную плату.
Способ подключения, определяющий скорость интернета
Разговор о модемах будет не полным, если обойти стороной способы их подключения к интернету. И первым, конечно, является Dial-up – обычный дозвон, набором номера. Конечно, эту функцию выполняла электронная начинка устройства сопровождающая свою работу характерными звуками, доносящимися из динамика. Их специально не отключали (несмотря на надоедливость) с целью контроля процесса. Dial-up соединение имело свои особенности:
- дозвон занимал продолжительное время, а в процессе работы в сети использование телефона было невозможным;
- очень низкая скорость подключения 40 — 45 кбит/с, которая, к тому же, сильно зависела от качество телефонной лини;
- тарификация зачастую была поминутной, а с учетом медленной скорости – дорогой.
В качестве альтернативы корпоративным и просто состоятельным пользователям предлагалась выделенная линия Dial-up связи. Достоинством которой было отсутствие дозвона и лучшее качество канала.
Практика использования интернета показала, что объем скачиваемой пользователем информации намного выше чем, передаваемой им в сеть. Поэтому была предложена технология ADSL – асинхронное частотное разделение потоков данных с помощью мультиплексора и модема, способного работать с таким сигналом. Это обеспечило новые возможности и очевидные преимущества:
- появилась возможность параллельного использования телефона в процессе работы с интернетом;
- скорость увеличилась до 25 Мбит/сек;
- существенно сократилось время подключения;
Передача информации с помощью ADSL позволило по-новому взглянуть на возможности скоростного Интернета, но, к сожалению, сдерживающим фактором на этом этапе оказалась пропускная способность телефонных линий. Провайдеры стали напрямую прокладывать линии связи (витую пару или оптоволокно) к пользователю доведя скорость соединения до 100-300 Мбит/с.
Что такое модем usb?
А что же наши модемы, спросите вы, пропали? Ну не совсем. Все-таки прокладка новой линии дело хлопотное, а телефонный кабель уже лежит. Грех им не воспользоваться. Поэтому у провайдеров такая услуга еще присутствует. Другое дело, что телефонная связь изменилась, оцифровалась, стала мобильной и предоставила новее перспективы в лице 3G/4G USB модемов.
Теперь подключиться к интернету можно в любой точке, находящейся в зоне покрытия мобильного оператора. Причем скорость передачи данных позволит спокойно смотреть потоковое видео. Со временем и у USB модемов появились конкуренты – это смартфоны. Которые в умелых руках запросто раздают интернет через wi-fi.
Но это уже другая история. А тему, что такое модем как устройство считаю закрытой. До скорых встреч, мои дорогие читатели.
e-mail: spinova@inbox.ru
Цифровые сигналы, вырабатываемые компьютером, нельзя напрямую передавать по телефонной сети, потому что она предназначена для передачи человеческой речи — непрерывных сигналов звуковой частоты.
Модем обеспечивает преобразование цифровых сигналов компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона — этот процесс называется модуляцией, а также обратное преобразование, которое называется демодуляцией. Отсюда название устройства: модем — модулятор/демодулятор.
Схема реализации модемной связи
Для осуществления связи один модем вызывает другой по номеру телефона, а тот отвечает на вызов. Затем модемы посылают друг другу сигналы, согласуя подходящий им обоим режим связи. После этого передающий модем начинает посылать модулированные данные с согласованными скоростью (количеством бит в секунду) и форматом. Модем на другом конце преобразует полученную информацию в цифровой вид и передает её своему компьютеру. Закончив сеанс связи, модем отключается от линии.
Внешний модем
Управление модемом осуществляется с помощью специального коммутационного программного обеспечения.
Модемы бывают внешние, выполненные в виде отдельного устройства, и внутренние, представляющие собой электронную плату, устанавливаемую внутри компьютера. Почти все модемы поддерживают и функции факсов.
Факс — это устройство факсимильной передачи изображения по телефонной сети. Название "факс" произошло от слова "факсимиле" (лат. fac simile — сделай подобное), означающее точное воспроизведение графического оригинала (подписи, документа и т.д.) средствами печати. Модем, который может передавать и получать данные как факс, называется факс-модемом.