Навіщо потрібен модем для комп'ютера. Що таке модем? За способом виконання

Модем (акронім, складений зі слів мод улятор- дем одулятор) - пристрій, що застосовується в системах зв'язку і виконує функцію модуляції і демодуляції. Модулятор здійснює модуляцію, тобто змінює характеристики несучого сигналу відповідно до змін вхідного інформаційного сигналу, демодулятор здійснює зворотний процес. Окремим випадком модему є широко застосовується периферійний пристрій для комп'ютера, що дозволяє йому зв'язуватися з іншим комп'ютером, обладнаним модемом, через телефонну мережу (телефонний модем) або кабельну мережу (Кабельний модем).

Типи модемів:

По виконання:

Зовнішні - підключаються до COM або USB порту, Зазвичай мають зовнішній блок живлення (існують USB-модеми, що живляться від USB і LPT-модеми).

Внутрішні - встановлюються всередину комп'ютера в слот ISA, PCI, PCMCIA, AMR, CNR

Вбудовані - є внутрішньою частиною пристрою, наприклад ноутбука або док-станції.

За принципом роботи:

Апаратні - всі операції перетворення сигналу, підтримка фізичних протоколів обміну, виробляються вбудованим в модем обчислювачем (наприклад з використанням DSP, контролера). Так само в апаратній модемі присутній ПЗУ, в якому записана мікропрограма, що управляє модемом.

Вінмодеми - апаратні модеми, позбавлені ПЗУ з мікропрограмою. Мікропрограма такого модему зберігається в пам'яті комп'ютера, до якого підключений модем. Працездатний тільки при наявності драйверів, які зазвичай писалися виключно під операційні системи сімейства MS Windows.

Полупрограммние (Controller based soft-modem) - модеми, в яких частина функцій модему виконує комп'ютер, до якого підключений модем.

Програмні (Host based soft-modem) - всі операції з кодування сигналу, перевірці на помилки і управління протоколами реалізовані програмно і виробляються центральним процесором комп'ютера. При цьому в модемі знаходиться аналогова схема і перетворювачі: АЦП, ЦАП, контролер інтерфейсу (наприклад USB).

По типу:

Аналогові - найбільш поширений тип модемів для звичайних комутованих телефонних ліній

ISDN - модеми для цифрових комутованих телефонних ліній

DSL - використовуються для організації виділених (некомутованих) ліній використовуючи звичайну телефонну мережу. Відрізняються від комутованих модемів кодуванням сигналів. Зазвичай дозволяють одночасно з обміном даними здійснювати використання телефонної лінії в звичайному порядку.

Кабельні - використовуються для обміну даними по спеціалізованих кабелях - наприклад, через кабель колективного телебачення по протоколу DOCSIS.

Основна стаття: Бездротовий модем

Супутникові

PLC - використовують технологію передачі даних по проводах побутової електричної мережі.

Найбільш поширені в даний час:

Внутрішній програмний модем

Вбудовані в ноутбуки модеми.

Зовнішній апаратний модем

Основні елементи модему

Порти введення-виведення - схеми, призначені для обміну даними між телефонною лінією і модемом з одного боку, і модемом і комп'ютером - з іншого. Для взаємодії з аналогової телефонної лінією часто використовується трансформатор.

Сигнальний процесор (Digital Signal Processor, DSP) Зазвичай модулює вихідні сигнали і демодулирует входять на цифровому рівні відповідно до використовуваним протоколом передачі даних. Може також виконувати інші функції.

Контролер керує обміном з комп'ютером.

Мікросхеми пам'яті: ROM - незалежна пам'ять, в якій зберігається мікропрограма управління модемом - прошивка, яка включає в себе набори команд і даних для управління модемом, все підтримувані комунікаційні протоколи і інтерфейс з комп'ютером. Оновлення прошивки модема є в більшості сучасних моделей, для чого служить спеціальна процедура описана в керівництві користувача. Для забезпечення можливості перепрошивки для зберігання мікропрограм застосовується флеш-пам'ять (EEPROM). Флеш-пам'ять дозволяє легко оновлювати мікропрограму модему, виправляючи помилки розробників і розширюючи можливості пристрою. У деяких моделях зовнішніх модемів вона так само використовується для запису вхідних голосових і факсимільних повідомлень при вимкненому комп'ютері.

NVRAM - незалежна електрично перепрограмувальна пам'ять, в якій зберігаються настройки модему. Користувач може змінювати установки, наприклад використовуючи набір AT-команд.

RAM - оперативна пам'ять модему, використовується для буферизації прийнятих і переданих даних, роботи алгоритмів стиснення і іншого.

Модеми з додатковими можливостями

Факс-модем - дозволяє комп'ютеру, до якого він приєднаний, передавати і приймати факсимільні зображення на інший факс-модем або звичайну факс-машину.

Це дозволяє здійснити:

Використання такого модему в режимі автовідповідача і для організації голосової пошти.

Історія

Компанія AT & T Dataphone Modems в Сполучених Штатах була частиною SAGE (ППО системи) в 50-х роках. Вона cоедіняла термінали на різних повітряних базах, радарах і контрольних центрах з командними центрами SAGE, розкиданими по США і Канаді. SAGE використовувала виділені лінії зв'язку, але пристрої на кожному з кінців цих ліній були такими ж за принципом як сучасні модеми.

Першим модемом для персональних комп'ютерів стало пристрій компанії Hayes Microcomputer Products, яка в 1979 році випустила Micromodem II для персонального комп'ютера Apple II. Модем коштував 380 дол. І працював зі швидкістю 110/300 б / сек.

У 1981 році фірма Hayes випустила модем Smartmodem 300 б / сек, система команд якого стала стандартом де-факто.

Слово «модем» чув кожна людина, але що воно означає? Ця назва пристрою походить від скорочення «модулятор-демодулятор». Комп'ютери сприймають тільки цифрові сигнали, а спочатку приймалися від телефонних ліній у вигляді аналогових. На модемах є 2 інтерфейсу з зрозумілим призначенням. перший має цифровий вихід і підключається безпосередньо до системного блоку або всередину нього. Другий володіє розеткою для підключення стандартного телефонного кабелю з штекером.

Сам модем включає в себе процесори, які відповідають за прийом та обробку сигналу. Власне, вони відповідають за перетворення сигналу в потрібний і також є оперативна і постійна пам'ять.

Трохи історії

Модеми почали застосовуватися в системах ППО в Сполучених Штатах 50-х років. Вони представляли з'єднання різних баз, повітряним силам, радарах і центру командування. Це було більш надійною шифрованого зв'язком, ніж телефони. Адже модуляції-демодуляції сигналів міг провести далеко не кожен. Першим же модемом для ПК прийнято вважати Micromodem II. Він був випущений для Apple і володів швидкістю в 110/300 б / сек. Зараз така швидкість вважається черепашачою, але за часів народження передачі інформації на велику відстань вона вважалася цілком хорошою.

типи модемів

Внутрішні модеми. вставляються в системний блок комп'ютера в основному в роз'єм PCI. Були й інші, цей є найбільш ходовим. Переваги в тому, що його не було видно і чутно, він відрізнявся своєю непомітністю.

Зовнішні модеми. Зазвичай мали власний блок живлення, тому системний блок комп'ютера залишався при своєму енергоспоживанні. Підключалися до стареньким COM-портів, USB або досить новому Ethernet. Деякі модеми живляться через USB-порт, благо напруга потрібне невелике. Всі вони мали зовнішніми світлодіодами, за якими можна було судити про стан підключення.

Вбудовані модеми. Могли бути вбудованими в материнську плату, але частіше використовувалися на ноутбуках. Таких пристроїв використовувалося досить мало.

Внутрішній пристрій

Порти введення або виведення. Рішення технічних схем призначені для впевненого прийому сигналу з телефонної мережі і передачі його в комп'ютер в дешифрувати вигляді. Працює також і в зворотний бік.

Сигнальний процесор. Шифрує свою передачу даних і дешифрує на основі протоколу передачі.

Контролер. Управляє прёмом-віддачею і шифруванням даних. Як видно з назви, він контролює роботу належних йому систем.

Вбудована пам'ять. RAM. Знайома всім оперативна пам'ять, де відбувається стиснення файлів і управління правильними алгоритмами роботи. ROM - Чи не залежить від харчування пам'ять, відома як «прошивка».

Це програма, що має всі необхідні алгоритми роботи, і що здійснює обмін даними з комп'ютером.

Принципи роботи

Апаратний. Будь-які операції, пов'язані з прийомом, дешифруванням або відправкою сигналу за призначенням відбувалися всередині модему, використовуючи тільки його обчислювальні ресурси.
Програмний. Всілякі операції з кодування або розкодування сигналів з інших пристроїв проходили всередині комп'ютера, і залежали тільки від його обчислювальних здібностей і швидкодії. Модем ж тільки перетворював сигнал в правильний, маючи в своєму активі микропрограмму.
Полупрограммний. Нагадувало все вищеперелічене. Роботою в основному займався комп'ютер; модем підключався при виконанні протоколів високого рівня і запуском спеціального драйвера.

Підключення та з'єднання

Телефонне. Найбільшого поширення набули в кінець 90-х, 2000 роках. Тут є 2 типу зв'язку - ISDN. Для телефонних ліній, що використовують комутацію з'єднань, - DSL.
Кабельне. Для передачі і та прийому даних використовуються спеціалізовані кабелю.
Радіо. Радіо обмін даними ведеться тільки на спеціально виділених і невикористовуваних іншими радіочастотах.
Супутникове. Використовується при передачі на далеку відстань. Також ведеться використання радіочастот, але з передачею сигналу через штучні супутники планети.
Бездротове. Використовують ті ж частоти і протоколи, що і стільниковий зв'язок. Можна назвати відомі всім GPRS, 3G, Edge і Wi-Fi. Всім відомі стільникові компанії продають 3G-модеми, які можуть мати вигляд невеликої флешки і вставлятися в вільний порт USB. Незважаючи на невеликі розміри, вони досить добре приймають і передають кодовані сигнали. Але тільки там, де є впевнене з'єднання зі стільниковою вишкою.

Важко собі уявити персональний комп'ютер без можливості доступу в інтернет. Інтернет є середовищем, де акумулюється великий обьем інформації, повноцінний доступ до якої доступний тільки при використанні модему. Модем це пристрій, який є мостом між комп'ютером і цією інформацією. Модем - це пристрій для передачі даних по звичайних телефонних лініях, що служить для зв'язку двох комп'ютерів. Саме слово "модем" є скороченням oт "модулятор-демодулятор". Усе телефонні лінії, Як правило, працюють з аналогові сигналом, а комп'ютер, - з цифровим. Тому основною функцією модему можна вважати перетворення цифрового сигналу комп'ютера в аналоговий телефонної лінії і навпаки.

підключення модему

Модеми до комп'ютера можуть підключатися через послідовний інтерфейс RS-232, паралельний інтерфейс і USB інтерфейс. Підключення до телефонної лінії проводиться за допомогою кабелю RJ11. На практиці підключення частіше здійснюється через послідовний інтерфейс порт COM2 т. К. СОМ1 найчастіше буває, зайнятий іншими пристроями, наприклад "мишкою".

Конфігурація портів:

СОМ 1 прив'язаний до IRQ 4 (3F8-3FF).

СОМ 2 прив'язаний до IRQ 3 (2F8-2FF).

СОМ 3 прив'язаний до IRQ 4 (3E8-3FF).

СОМ 4 прив'язаний до IRQ 3 (2E8-2EF).

Підключивши модем до СОМ-Поргі і призначивши IRQ, обов'язково потрібно перевірити інші пристрої на предмет наявності у них тих же послідовних портів і переривань.

Налаштування модему на той чи інший порт і переривання (IRQ), зазвичай здійснюється за допомогою джамперів, перемикачів або програмним шляхом. Загальні відомості

Цифрові дані, що надходять в модем з комп'ютера, перетворюються в ньому шляхом модуляції (по амплітуді, частоті, фазі) відповідно до обраного стандарту протоколом і надсилаються в телефонну лінію. Модем-приймач провайдера, який розуміє даний протокол, здійснює зворотне перетворення (демодуляцію) і пересилає відновлені цифрові дані в свій комп'ютер. Таким чином, для забезпечення стійкого зв'язку необхідно, щоб ваш модем підтримував загальний протокол, був підключений безпосередньо до комп'ютера, а лінія зв'язку за своїми параметрами могла пропускати модульовані сигнали.

Фізично в модемах все це реалізовано досить просто сигнал являє собою несучу (синусоїду опр. Частоти), дискретно промоделювати по фазі і амплітуді, т. Е. Один за одним йдуть фрагменти цієї синусоїди з різними амплітудами (можливо кілька фіксованих значень) і зрушенням фази щодо попереднього фрагмента (рис. 1).

стандарти модуляції

Для передачі даних за допомогою модемів використовується модуляція. Щоб передавальне і приймає пристрої "розуміли" один одного, вони повинні використовувати один і той же метод модуляції. Як правило, при різних швидкостях передачі даних використовуються різні методи модуляції, але іноді передача даних з однієї і тієї, ж швидкістю теж може здійснюватися за допомогою різних методів модуляції.

При передачі даних відправляє модем перетворює цифрові дані в аналоговий сигнал, який передається по телефонній лінії. Приймаючий модем виконує зворотне перетворення - з аналогової форми в цифрову

види модуляції

Частотна модуляція.Коли нулі передаються сигналом однієї частоти, а одиниці - інший, ми маємо справу з частотною модуляцією (ЧМ). Частотна модуляція реалізується найбільш просто і працює досить надійно, однак має природний межа, пов'язаний з тим, що смуга пропускання телефонного каналу дуже мала. Теоретично вона становить всього 4 кГц, але через те, що на початку і кінці смуги пропускання великі нелінійні спотворення, реально доступний діапазон від 300 Гц до 3400 Гц. А це означає, що навіть якщо весь період сигналу віддати одному біту, то швидкість передачі не може перевищити половини смуги пропускання. Тому якби в моді мах використовувалася тільки частотна модуляція, то вони і до цього дня працювали б зі швидкістю 1200-1500 біт в секунду. Зате на малих швидкостях частотна модуляція працює досить надійно. Цей вид модуляції був закріплений стандартом V.21 і застосовувався в ранніх модемах, хоча не забутий і сьогодні. Саме в такому режимі сучасні модеми починають свою роботу. Виходячи на зв'язок, модем ще "не знає", якими властивостями володіє його партнер, і двом модемів потрібен якийсь переговорний процес для узгодження параметрів подальшої роботи. Тому в перший момент модеми обмінюються посилками нанізкой швидкості, модульовані по частоті.

Амплітудна модуляція.Якщо нулі передаються сигналами однієї гучності, а одиниці - інший, то це амплітудна модуляція (AM). Технічно створити амплітудну модуляцію ще простіше, ніж частотну, але надійність передачі при цьому мала, тому амплітудну модуляцію використовують дуже обмежено. У сучасних модемах її поєднують з фазовою модуляцією для того, щоб передати більше інформації (Більше одного біта даних) в одному періоді сигналу.

Фазова і фазоразностной модуляціяМетод фазової модуляції (ФМ) заснований на тому, що якщо два гармонійних (синусоїдальних) сигналу мають зсув по фазі, то його можна виявити, заміряти і використовувати для передачі даних (рис. 2).

Мал. 2. Зрушення по фазі двох сигналів на 90 °

Хоча в телефонних мережах є пристрої, здатні спотворити фазу сигналу, тим не менш, цей метод модуляції дозволяє більш впевнено виділяти корисні дані на тлі шуму, ніж амплітудна і частотна модуляція. Зрозуміло, цей висновок стосується лише того діапазон у звукових частот, який характерний для телефонних мереж.

За допомогою фазової модуляції можна закодувати в одному періоді сигналу кілька біт інформації. Наприклад, зрушення в 0 ° можна привласнити двухбітное значення 00, зрушення в 90 ° - значення 01, зрушення в 180 ° - значення 10, а зрушення в 270 ° - значення 11.

Зверніть увагу на те, що зсув по фазі для одного сигналу не має сенсу - обов'язково потрібна пара сигналів, щоб було, що порівнювати. У модемах змиритися зсув по фазі чергового сигналу щодо попереднього. Таким чином, відіграє роль не те, яка у даного сигналу фаза, а який перехід стався в фазі при прийомі чергового сигналу. Якщо попередній сигнал мав фазу 0 °, а наступний - фазу 90 °, то це те ж саме, що перехід від 180 ° до 270 ° і, відповідно, той же, що перехід від 270 ° до 0 °. Тому фазову модуляцію ще дуже часто називають фазоразностной модуляцією. Цим підкреслюють, що вимірюють фазу, а різниця фаз між двома послідовними сигналами і по ній визначають, які були передані дані.

Основні характеристики модему

Будь-яке комп'ютерне пристрій, має свої характеристики. До основних характеристик модему (рис. 3) відносяться:

Максимальна швидкість передачі даних, яка вимірюється в Кбіт / сек або бод;

Підтримувані протоколи роботи;

Можливість роботи модему як факсу;

Протоколи передачі даних

Швидкість передачі модему також залежить від протоколів, з якими він вміє працювати. Протокол передачі даних - це певний стандарт, за яким модеми взаємодіють один з одним. Кожен протокол виконує певну дію. Наприклад, один відповідає за корекцію помилок під час обміну даними, інший - за метод стиснення даних (дозволяє при передачі даних виробляти їх стиснення, що зменшує час передачі) і т. Д. Всі протоколи можна розбити на чотири групи:

протоколи взаємодії і модуляції;
протоколи стиснення даних;
протоколи корекції помилок.

У протоколах взаємодії описаний порядок взаємодії модемів між собою. Е них вказується, що повинен повідомити про себе викликає модем, і що повинен відповісти викликається модем. Згідно з протоколом взаємодії обидва модему вступають в діалог і обмінюються параметрами, необхідними для створення надійного і максимально продуктивного з'єднання.

Модем - це пристрій, призначений для модуляції сигналу, тобто для перетворення аналогового сигналу в цифровий. Саме від слова «модуляція» і пішла назва «модем». За допомогою модему користувач виходить в мережу Інтернет. Перше аналогічне пристрій з'явився в 1979 році. За цей час, звичайно, багато що змінилося. Змінилася і швидкість, яка може сильно відрізнятися у користувачів, тому деякі хочуть виміряти швидкість інтернету.

види модемів

1) Оптоволоконний модем. Пристрій під'єднує комп'ютер до глобальної мережі за допомогою оптоволоконного кабелю.

2) Кабельний модем. Він дозволяє передавати сигнал через стандартний телевізійний кабель. При цьому робота в Інтернеті ніяк не впливає на якість передачі телевізійного сигналу.

3) ISDN-модеми. Такі модеми служать для роботи в цифрових мережах - з їх допомогою можливо передавати голос, текстову інформацію та графіку в один і той же час з постійною високою швидкістю.

4) ADSL-модеми. Вони підключаються до телефонної лінії, але працюють за особливою технологією, завдяки чому швидкість доступу зростає в рази. Такі модеми не поширені в зв'язку з тим, що потрібен спеціальний складне обладнання, яке не завжди себе виправдовує.

За функціональною ознакою модеми класифікуються наступним чином:

1) Аналогові модеми працюють на передачу інформації і прийом сигналу.

2) Факс-модеми зручні тим, що виконують функцію факсу.

Модеми підрозділяються на зовнішні і внутрішні.

Зовнішній модем виглядає як маленька коробочка і підключається до ПК через основний COM-порт, в окремих випадках - через USB-порт. Зовнішній модем оснащений індикаторами, за якими можна зчитувати необхідну інформацію.

Модеми мають звичай зависати, в цьому випадку його потрібно вимкнути і знову включити. приєднувати зовнішній модем простіше, ніж внутрішній - необхідно під'єднати кабель одним кінцем до модему, а іншим - до комп'ютера.

Внутрішній модем - це невелика плата, яка встановлюється в спеціальний PCI-слот, який знаходиться всередині комп'ютера. Внутрішні модеми дешевше і не вимагають блоку харчування і окремої розетки для підключення.

Модем - пристрій, що приймає і передає сигнал. Характерна особливість: мова зазвичай стосується виключно комп'ютерних технологій, аналогові тандеми називають приймач. Цифрові системи використовують переважно два діапазони: радіо, оптичний. Зв'язок застосовується провідна, безпровідна. Згідно цієї градації створені обговорювані пріёмопередающіе пристрою. Етимологія терміна утворена назвами двох протилежних за змістом процесів: модуляція, демодуляція. На комп'ютері використовують сьогодні виключно цифрові сигнали.

Процес модуляції забезпечує виживання інформації в середовищі. Першим швидке загасання низьких частот помітив Попов. Російський дослідник здогадався змінювати параметри електромагнітного коливання відповідно до закону переданої інформації. Процес отримав назву модуляції. Попов використовував амплитудную, через півстоліття з'явилася частотна, сьогодні до комп'ютера біжать слова переважно кодово-імпульсної модуляції, введеної в обіг що вели військові проти країн ОСІ дії американцями. Опис системи Зелений шершень загальнодоступним.

Принцип дії

Будь-яке середовище утворена частинками, молекулами. Механічні хвилі викликають періодичні циклічні зрушення речовин. Природа електромагнітних коливань, механізм виникнення сьогодні ще не пояснені. Однак властивості, характеристики поширення відмінно вивчені. Середовищами виступають (переважно):

Атмосфера Землі.
Мідь.
Оптичне скло.

Створені численні види модемів, які здійснюють перетворення протоколів: Wi-Fi, 4G, Ethernet. Початковим і кінцевим сигналом завжди є послідовність імпульсів цифрової інформації. Ними маніпулюють процесор, фронтальна шина, оперативна пам'ять. Однак спектр цифрового сигналу погано долає середу: мідну жилу, ефір. Волокно PON електромагнітні коливання зовсім безсилі пройти, тут вже потрібно світло, або близькі діапазони (інфрачервоний, ультрафіолетовий).

характеристики середовища

Власна ємність.
Індуктивність.

Сказане обумовлює наявність резонансних характеристик системи. Простіше кажучи, існує якась частота яка відмінно проходить крізь виту пару, коаксіал, кабель зв'язку. Якщо централізувати спектр сигналу щодо цього піку, дальність мережі сильно підвищується. Аналогічну картину демонструє оптичне волокно, також наділена частотним характеристиками. Сказане пояснює необхідність конструювання перетворювачів, що реалізуються виробниками через модеми.

терміни

Модуляція - процес зміни параметрів несучої частоти згідно з інформаційним повідомленням.

Демодуляція - витяг закладеного передавальною стороною сигналу для подальшого використання.

Модульований сигнал відмінно поширюється уздовж кабелю, оптичного волокна (світло), ефіру. Модем приймальні боку виробляє демодуляцію.

Радіосигнал - несуча частота, модулированная інформацією.

Відеосигнал - типові імпульси прямокутної форми.

використовувані середовища

Постійна конкуренція змушує виробників рухатися. Видає сертифікати організаціям постійно надходять нові зразки. остання версія Wi-Fi ... бітрейтом обігнала гігабітний Ethernet. Реліз IEEE 802.3an-2006 забезпечує вдесятеро більшу швидкість на дистанції 100 метрів. Є далекобійні варіанти.

В один рік з виходом IEEE 802.3an створили групу, що задумала підкорити рубіж 100 Гбіт / с. Перші версії Ethernet (10 Мбіт / с) користувалися коаксіальним кабелем, Наступні стали задіяти виту пару, оптоволокно. Підвищення частоти сильно збільшує пропускну здатність каналу. Назване властивість стало основною причиною використання світлодіодів.

Аналогічно підвищується частота ефірних хвиль. Спочатку Wi-Fi задіяв область 900 МГц, потім стандартами стали:

2,4 ГГц.
5 ГГц.

Сьогодні спостерігається тенденція освоєння ділянки 60 ГГц. Антени роутерів працюють паралельно, інформація передається чотирма, вісьмома потоками.

Ключова відмінність модемів

Уважний читач помітить, що частенько комп'ютерні комунікації несуть голий цифровий сигнал, позбавлений несучої (наприклад, канал монітора). Російськомовні джерела наводять приклад відмінності роутера від модему:

Маршрутизатор часто позбавлений модулирующих, демодулюються пристроїв, займається виключно перенаправленням потоку даних.

Нагадує марення? Однак відповідь частково вірний.

труднощі класифікації

Відсутність необхідності використання несучої істотно прискорює процес передачі інформації. Асоціативна оперативна пам'ять роутера збільшує швидкодію. Однак англомовний домен Вікіпедії (en.wikipedia.org/wiki/Modem) так описує ситуацію, що стосується перших реалізацій Ethernet (10 Мбіт / с):

«Часто навіть при установці кабелю виникає необхідність використання радіосигналів (модуляції). Коаксиал забезпечив розробника неймовірною пропускною здатністю, проте загасання цифрового відеосигналу стає грандіозною проблемою. Використовуючи модем, отримуємо бітрейт набагато вище. Кабельне телебачення, Інтернет частіше оперують радіосигналами, забезпечуючи задоволення потреб зростаючої клієнтської бази. Одночасно стає можливим частотне розділення каналів - повний дуплекс забезпечується єдиною лінією. »

Другим аспектом є методика Ethernet, що стосується запобігання колізій. Країна, яка збирається передати повідомлення, перш перевіряє відсутність несучої. Вдумайтеся, це інтерфейс RJ45: мережева карта, роутер, лінія, що з'єднує ADSL-модем з ПК. Саме систему «1-наполегливий CSMA» вживає протокол Ethernet.

Знаєте, будь-які огляди, що стосуються теми, упускають важливу деталь. Де саме пристрої ловлять несучу, що за несуча? Мобільні мережі першого покоління, наприклад, використовували окрему частоту, винесену за основну смугу каналу. Грунтуючись на такому стані речей, багато стали зрівнювати модем і мережеву карту Ethernet.

відповідь

Відповідь приховує сама назва технології Ethernet. Воно включає слово BASE, що означає: Baseband signalling.

Біти проходять шифрування 4B5B, проводиться формування імпульсів, потім кодування NRZI. Результуючий сигнал просто передається кабелю. Для 100BASE-T середня частота виходить 31,5 МГц. Одержаний спектр з незрозумілої причини література називає несучої, хоча кабель передає типовий відеосигнал. Саме його намагається вловити обладнання перед початком передачі. Ніякої несучої тут немає!

як класифікувати

Модем завжди здійснює перетворення сигналу. Для мідної жили процес не очевидний - відсутній факт зміни середовища. Тому типовий порт RJ45 (8p8c) не можна називати модемом. Усередині ПК латунні шини, зовні - кручена пара. Підключення оптичного волокна, використання ефіру, навпаки, завжди має відношення до модему.

Світлодіод потрібен для перетворення електричні коливання-світло.
Антени USB-адаптера Wi-Fi займаються випромінюванням ефірних хвиль.

Приймальна сторона виконує аналогічні перетворення. Саме питання швидкості виступає першопричиною використання провайдерами повсюдно PON при покритті останньої милі доступу до інтернету переважно крученими парами. Згідно загальнодоступним джерелами:

Модемом прийнято називати модулятор-демодулятор дротового зв'язку.

Бездротові швидше є трансиверами, приймач. Простіше кажучи, відсутня елементарна теоретична база, підпирають розвиток вітчизняних мережевих технологій.

Увага, питання

Як тоді трактувати оптоволоконні технології Ethernet? Назва BASE зберігається інерційно. Мається на увазі відсутність додаткових перетворень спектра щодо варіантів з кручений парою, крім виконуваних світлодіодом. Частота субміліметрового діапазону автоматично виступає несучої. Тому будь-який роутер, що містить оптоволоконний порт, можна (і потрібно) назвати модемом. Хоча формально залишається сигналізація видеосигналом (Baseband).

остаточне розмежування

З огляду на сказане вище, модемом однозначно назвемо пристрої:

Бездротового зв'язку. Оскільки випромінюється радіохвиля.
Оптоволоконні. Відбувається перетворення сигналу на кордоні двох різнорідних середовищ провідник-скло.
Виконують модуляцію / демодуляцію всередині мідних мереж: ADSL, Dial-up та інші. Ethernet (RJ45) сюди здебільшого не відноситься.

Історія dial-up: телефонні лінії

Вікіпедія схильна вважати модемами перші мультиплексори. Наприклад, пристрої, які брали (друга половина XIX століття) трансатлантичний кабель. Однак ми вважаємо настільки вільне трактування зайвою. Перші системи керувалися виключно струмом, сигналами служили символи азбуки Морзе. Подальше оповідання всесвітньої енциклопедії цілком прийнятне. Стартовою точкою вважають 1941 рік - час створення системи SIGSALY, що отримала кодову назву Зелений шершень.

Мова оцифровувалася вокодером, тому пріёмопередающее пристрій цілком можна було назвати модемом. Саме війська союзників першими застосували фазову маніпуляцію. Подальші розробки, м'яко кажучи, засекречені. Відомо тільки, що задовго до появи перших (відомих наукової громадськості) комп'ютерних мереж модемами вже пов'язували частини протиповітряної оборонного обчислювального комплексу SAGE, покликаного керувати відповіддю NORAD на гіпотетичну атаку Рад.

Тому роком народження модемів називають 1958. Термін вживається з 1937 року, характеризуючи аналогові перетворення механічних, електричних хвиль. Однак сьогодні поняття цілком окупували комп'ютерники. Модеми SAGE з'єднували командні центри, термінали, бази, радарні станції. Вироби описані спеціалізованим стандартом AT & T.

перша пташка

Bell 101 dataset став першим комерційним успіхом. Рік по тому (після відвантаження військовим) моделі оприлюднені. Заявлена \u200b\u200bшвидкість передачі 110 бод. Цифрові дані передавалися будь телефонною лінією. Пристрої першими стали експлуатувати абетку ASCII. Тому швидко отримали ім'я «чотири ряди», власне октет, складений двома 16-річної цифрами, використовується понині. Раніше застосовували «3-рядний» код Бодо (6-біт), що домінував в період 1908..1962 рр.

Друге покоління (1962) - акустичні модеми Bell 103 досягло швидкості 300 бод. Устаткування використовувало частотну маніпуляцію звукових коливань. Застосовано двобічний канал:

Запит 1270 Гц (одиниця) / 1070 Гц (нуль).
Відповідь 2225 Гц (одиниця) / 2025 Гц (нуль).

Хоча мотлох давно викинуто геть, сьогодні продовжують застосовувати сертифікати сумісності «Bell 103 compatibility». Довгий час залишалася зворотня сумістність нового заліза. Метод модуляції популярний серед радіоаматорів, радіо КВ, комерційних додатків. Приголомшлива надійність методики зберігає впевнений прийом в неймовірно тяжких умовах.

Розвиток техніки зв'язку

Уже тоді застосовували дуплексну систему чотирьох проводів, що забезпечує швидкості 2000 (210А) - 2400 (201В) біт / с. 1968 рік приніс революційну думку, висунуту FCC: одночасно лінію можна навантажувати електричними пристроями. Акустичним модемів потрібна вузька смуга області 1-2 кГц. Переважна більшість пристроїв, заснованих на патентах General Electric, цілком допускали спільне функціонування. Добре відомі моделі акустичних модемів 70-х:

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

Пристрої допомагали спілкуватися першим комерційним моделям персональних комп'ютерів (Apple II). Лише новий Hayes Smartmodem 300 (анонсований 27 квітня 1981), який допомагав розробникам перших електронних дошок оголошень, знищив, нарешті, монополію «котиків».

CAT використовував системи кодування Bell 103 (300 біт / с), 202 (1200 біт / с). Перший варіант досить громіздкий, займав слот розширення ПК Apple. Завдяки внутрішній установці (на противагу порту RS-232), пристрій підтримувало широкий набір команд, видавав звіти про помилки. Саме впровадження внутрішніх слотів (Apple S-100) допомогло створювати по-справжньому керовані програмним забезпеченням моделі.

80-і роки

Справжній бум початку 80-х обумовлений стрімко дешевшає електронною начинкою. Випуск лінійки Hayes спровокував бурхливий ріст кількості електронних дошок оголошень, створивши передумови для появи Fidonet. Компанія забезпечила розробників поруч закладених інструкцій виконання самих різних дій. Smartmodem першим із зовнішніх став підтримувати управління по інтерфейсу RS-232.

Зростаючі швидкості дозволили ентузіастам передавати файли, додавши сервіси BBS електронними бібліотеками. Том Деннінгс, творець Fidonet дистанційно розсилав оновлення програмного забезпечення абонентів в повністю автоматичному режимі. Замість двох (див. Вище) почали передавати більше символів-частот - 4, 8. Кожен містив одразу 2, 3 біта, істотно підвищуючи швидкість передачі даних. Стандартом де-факто стали 2400 біт / с.

Три американських кита

Три компанії запропонували першим абонентам підключити до мережі (інтернет тоді не існував) телефонних компаній пристрої:

Успіх новинок принесло вміння правильно налаштувати швидкість. Автоматичне визначення бітрейта забезпечило сумісність з застаріваючими типами пристроїв, підтримавши «спадщина важкого минулого». Алгоритм потворно простий:

Новачок починав дзвонити.
Не отримуючи відповіді, знижував бітрейт, домагаючись відгуку.

Траплялися накладки. Несумісними виявлялися моделі V.32 і HST. Обидві підтримували швидкість 9600 біт / с, однак різниця реалізацій змушувала використовувати 2400. Аналогічна біда спіткала створінь компанії USRobotics.

Комп'ютерні гонки

90-е принесли стрімке підвищення швидкості, знижуючи обладнання. У 1998 році подолано рубіж 56 кбіт / с шляхом застосування технології стиснення інформації спільно з кодово-імпульсною модуляцією. У швидкості прогрес виставив нові рамки:

Архівовані файли - 50 кбіт / с.
Текст - 320 кбіт / с.
Інше - 160 кбіт / с.

Знадобилося ввести локальний буфер пам'яті, оскільки алгоритми стиснення працювали нерівномірно. Одночасно перші інтернет-сайти почали активно використовувати технології стиснення і задіяння потужностей абонента (наприклад, додатки Flash).

еволюція опцій

Сучасна швидкість з'являлася поступово.

придушення відлуння

Придушення відлуння експерти назвали революційним кроком. Локальні телефонні мережі низького якість викликали відображення сигналу. Іноді людям подобається чути слабкі відгуки власного голосу, оскільки факт наявності відгуку свідчить про працездатність лінії. Однак модеми безсилі відрізнити власне відлуння від запиту модему, що знаходиться по іншу сторону лінії. Перші пристрої використовували винос сигналу запиту за межі відповідного. Страждав бітрейт.

Нова система придушення луни посилала назовні унікальний звуковий тон і почала слухати відгук. Потім виставляла час затримки інвертованого відповіді. Фази двох складаються сигналів виставлялися протилежними. Відлуння гасилось геть. Модеми отримували повний спектр в розпорядження.

квадратурна модуляція

Підвищити бітрейт вдвічі (порівняно з частотної маніпуляцією) допомогла квадратурная модуляція. Дві несучі частоти (1650 кГц) передаються спільно із зсувом фаз 90 градусів. Підсумкове значення склало 9600 біт / с замість 2400 Бодов. Сучасники вирішили, що досягнутий теоретичну межу стиснення інформації. У 1968 році новинка коштувала 20.000 доларів.

Треліс-модуляція

1982 рік приніс світу документ, що став новим кордоном розвитку напрямку. Готтфрід Унгербок запропонував кодувати біти паритету, зібрані в шаблон 2-мірного алмазу. При аналогічному кількості збоїв бітрейт зріс удвічі. Методика отримала назву Трелліс-модуляція.

Матриці трелліса представив Дейв Форне (1973). Практично поголовно вироби, що досягали швидкості 9600 біт / с, використовували код згортки і алгоритм Вітербо.

Коди корекції помилок

Внесення надмірності допомогло виправляти помилки, або дізнаватися «биті» слова.

ADSL

Технологія використання акустичних модемів швидко досягла упору. Підвищення бітрейта зажадало освоїти спектр ультразвуку (простягається до одиниць МГц). Пропускна здатність телефонної (американський стандарт) кручений пари з запасом перекриває потреби зв'язківців (максимальна межа 3,5..5 кГц). Залишається гігантський простір. Саме цей факт використовує технологія асиметричною цифровою зв'язку.

ADSL найбільш вдало покривала ділянку останньої милі. Асиметричною передачу називають в силу характерного розподілу спектра:

Вивантаження - 26..137 кГц.

Простір ділять порівняно вузькі (4.3125 кГц) канали- контейнери. Модем черзі студіює доступні біни, оцінюючи ставлення сигнал / шум, з метою оптимізації швидкісних характеристик. Уже перші варіанти (1984) подолали заповітний поріг 100 кбіт / с. ITU-T G.9700 (грудень 2014 роки) забезпечує швидкість завантаження 100 Мбіт / с. Канадська технологія DSL Rings, використовуючи існуючі мідні телефонні мережі, досягає швидкості 400 Мбіт / с.

Корінна відмінність ADSL технології проти dial-up - використання істотно більш високих областей спектра. Результатом стало розширення пропускної здатності каналу.

Теоретичні основи підвів (1948) Клод Шеннон, який написав працю Математична теорія зв'язку:

Підвищення бітрейта вимагає розширення смуги пропускання. Залежність нелінійна, оскільки постійно з'являються нові методики цифрової обробки *.

* Мабуть, дослідник мав на увазі створення американцями системи цифрового зв'язку Зелений шершень (1941).

DSL-модем

особливості:

Підключення до телефонної лінії цифрових сервісів.
Стиковка з ПК за допомогою USB, Ethernet, PCI.

Випускають навіть DSL-маршрутизатори, включаючи містять точку доступу. характерний зовнішній вигляд зовнішнього модему:

Конектор RJ11 входу телефонної лінії.
RJ45, або USB для стикування з ПК.
Набір світлодіодним індикації, яка б показала активність каналів.
Налаштування через браузер, або прикладена програмне забезпечення.

Історія

Починаючи 50-ми роками, військові використовували телефонні лінії. Однак виту пару експлуатували також кіностудії. Виявилося, що лінія цілком пропускає 4 телевізійні канали області КВ. Наприклад, британська траса BBC-Pontop Pike довжиною 16 км. В цьому випадку картинка була досить паскудний, давала лише загальне уявлення про те, що відбувається.

Однак початок 80-х принесло світу кабельне мовлення, значно розсуваються колишні рамки. US Patent 4.330.687, заявлений 14 березня 1979 року народження, пропонував спільне використання комп'ютером і телефон однієї кручений пари. Логічним продовженням (1984) стало створення регламенту цифрового кабельного мовлення ISDN. Штат Bellcore розміщував передачу вище голосового відеосигналу шляхом модуляції несучої. Стандарт 1998 (US Patent 4.924.492) закріпив технологію.

Формулювання концепції асиметричного каналу

Джозеф Лехлайдер показав подвійне перевага асиметричною лінії перед симетричною. Новинку швидко оцінили провайдери інтернету. ADSL став підтримувати два режими:

Швидкий.
Чергуються каналів.

Перший відмінно передавав потік мультимедійних даних (відео, звук), що допускають наявність збійних бітів інформації. Чергується режим краще передавав файли, однак повільніше. Провайдерам доводилося освоювати існуючі мережі з мережевою комутацією (НЕ пакетної). Технології HDSL, SDSL цілком забезпечували постачання Digital Signal 1, використовує напрацювання Bell labs, споживачеві.

Удосконалення інтерфейсу

Найдавніші різновиди забезпечували на лінії неекранованої кручений пари швидкість 8 Мбіт / с на відстані 2 км. Подальше підвищення дальності вимагало використання повторювачів. Зростання популярності стримувала порівняно висока ціна. Положення виправив вихід НВІС (супервелику інтегральні схеми). ADSL панував приблизно десятиліття, починаючи кінцем 90-х.

перші різновиди цифрових каналів боязко використовували смугу 10..100 кГц. Поступово верхній кордон досяг 1,1 МГц. Пізніше смугу стали ділити надвоє:

Область вивантаження даних.
Область завантаження.

Лінію замикали модеми, що займаються модуляцією несучих. Розшифровані дані передавалися комп'ютерів, маршрутизаторів, концентраторів. Маленький недолік - сигнал нездатний пройти котушка Пупина. Старі телефонні лінії періодично містять подібні пристрої, що підвищують дальність зв'язку. Поступово постачальники послуг міняли старе кабельне господарство, прокладаючи оптичне волокно.

Пристроями сполучення (Ethernet, Wi-Fi, Powerline) стали роутери. Виглядає дивно, але дотепер всесвітньо популярні мережі «гольного» DSL (naked). У 2012 році в США повідомляли про заміну застарілих ліній ADSL оптичними.

Інші технології

Відповідно до зазначеної вище класифікації, існує сила-силенна обладнання, обслуговуючого оптичні лінії. Під модем можна підігнати принцип дії всіх перетворювачів. Окремої розмови заслуговує бездротові технології, включаючи Wi-Fi, Bluetooth, обладнання стільникових операторів, Інфрачервоні порти, супутниковий зв'язок. Настільки багатий список пристроїв зумовив появу нових термінів.

Приймач, що прикрашають параболічні антени (тарілки), прийнято називати трансиверами. Устаткування Bluetooth, Wi-Fi несправедливо зайняло нішу адаптерів. Хоча вказаний клас устаткування займається саме модуляцією. Рядовий же адаптер просто перетворює вид сигналу. Приклад: типове зарядний пристрій:

Вхід: 220 В 50 Гц.
Вихід: постійна напруга 4-12 В.

Нарешті, всім відомі рації (вокі-токі) теж займаються модуляцією / демодуляцией. Раніше скептики могли заперечити, що сигнал аналоговий, однак сьогодні будь-яка Motorola оперують саме цифровими кодами.

Підсумовуючи сказане, можна однозначно заявити: термінологія області цифрових комунікацій залишається неповною. Дьогтю додає неточність західною класифікацією пристроїв. Результатом стають нечіткі знання вітчизняних фахівців щодо реального стану речей. Як то кажуть, на Windows сподівайся, а сам не зівай.