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

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

Что такое модем

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

Для чего нужны эти аппараты

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

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

Виды и типы модемов

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

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

Проводные подключаются к компьютеру при помощи кабеля.

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

Из чего состоит модем

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

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

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

Принцип работы

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

Так поставляется информация необходимая пользователю.

Чем отличается роутер от модема

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

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

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

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

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

Принцип действия

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

Атмосфера Земли.
Медь.
Оптическое стекло.

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

Характеристики среды

Собственная ёмкость.
Индуктивность.

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

Термины

Модуляция – процесс изменения параметров несущей частоты согласно информационному сообщению.

Демодуляция – извлечение заложенного передающей стороной сигнала для последующего использования.

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

Радиосигнал – несущая частота, модулированная информацией.

Видеосигнал – типичные импульсы прямоугольной формы.

Используемые среды

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

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

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

2,4 ГГц.
5 ГГц.

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

Ключевое отличие модемов

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

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

Напоминает бред? Однако ответ частично верный.

Трудности классификации

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

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

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

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

Ответ

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

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

Как классифицировать

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

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

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

Модемом принято называть модулятор-демодулятор проводной связи.

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

Внимание, вопрос

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

Окончательное разграничение

Учитывая сказанное выше, модемом однозначно назовём устройства:

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

История dial-up: телефонные линии

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

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

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

Первая пташка

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

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

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

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

Развитие техники связи

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

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

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

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

80-е годы

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

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

Три американских кита

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

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

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

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

Компьютерные гонки

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

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

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

Эволюция опций

Современная скорость появлялась постепенно.

Подавление эхо

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

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

Квадратурная модуляция

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

Треллис-модуляция

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

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

Коды коррекции ошибок

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

ADSL

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

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

Выгрузка – 26..137 кГц.

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

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

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

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

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

DSL-модем

Особенности:

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

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

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

История

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

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

Формулировка концепции асимметричного канала

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

Быстрый.
Чередующихся каналов.

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

Совершенствование интерфейса

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

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

Область выгрузки данных.
Область загрузки.

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

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

Прочие технологии

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

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

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

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

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

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.

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 ПК, 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 ПК 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 , 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

Но, раз уж мы начали вникать в такие тонкости. То 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 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.

Теперь не актуальны?

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 эту, я считаю возможным закончить. До скорых встреч, мои дорогие читатели.

Что такое модем и для чего он вообще нужен?

Название его происходит от двух слов: МОДулятор и ДЕМодулятор. Эти два слова как нельзя лучше отражают суть работы, производимой модемом. Он модулирует сигнал, передаваемый в телефонную линию, информацией, получаемой от компьютера, и наоборот, передает в компьютер то, что из линии демодулировал. Зачем это нужно? - сразу спросит дотошный читатель. А вот зачем! Как Вы должно быть знаете (а если не знаете, тем более читайте внимательней!), вся информация представляется в компьютере в виде нулей и единиц. Нули и единицы, в свою очередь, кодируются напряжением: нет напряжения - ноль, есть напряжение - единица. Естественно, что и обмениваться информацией компьютеры могут только с помощью нулей и единиц. Если расстояние, на которое нужно передать данные невелико, как например в компьютере - от одной микросхемы к другой, их просто соединяют проводами. А если Вы хотите передать что-то в компьютер приятелю, который находится скажем в другом районе? Вы разоритесь только на покупке провода, не говоря уже о том, чтобы заказывать рытье канавы для этого провода, или развешивание его на столбах (иначе ведь сопрут!).

К счастью, во многих местах получил распространение телефон - а это ведь не что иное, как готовая пара проводов. Однако эти провода не так хороши, как хотелось бы, ведь предназначены они все-таки для передачи голоса, а не нолей и единиц. Тут-то и находится занятие для модема: преобразовать нули и единицы в сигнал, более-менее похожий по своим характеристикам на голос, а следовательно пригодный для передачи по телефону. Заодно модем выполняет и функции, характерные для обычного телефона, - набирает номер, снимает трубку когда звонят и т.п.

Чтобы выполнять все возложенные на него функции модем должен быть весьма сообразительным, а это дается непросто даже людям. По сути модем представляет собой маленький компьютер. В нем есть процессор, память, и всякие другие детальки, необходимые для нормальной работы. Одним концом он подключается к телефонной линии, а другим к компьютеру. Если с телефонной линией мы немного разобрались, то про подключение к компьютеру стоит еще сказать несколько слов. Компьютеры - они ведь тоже бывают разные, большие и маленькие, быстрые и не очень. Чтобы не делать для каждого типа компьютеров свой модем, умные люди решили договориться, и во все компьютеры ставить одинаковое устройство - коммуникационный порт (КОМ порт).

Если компьютер имеет такой коммуникационный порт (стандарт на него имеет название RS232C в Америке, и V24 в Европе), то к нему можно подключить любой стандартный модем. Естественно нужно сразу уточнить, что мы имеем ввиду, говоря про "стандартный" модем. Модемов, как таковых, касается три вида стандартов: про один из них Вы уже знаете - он описывает взаимодействие модема с компьютером (RS232C/V24), другой определяет, как преобразуются данные для непосредственной передачи по телефону, а третий описывает команды модему (модемом тоже можно командовать!).

Рассмотрим поподробнее стандарты на протоколы передачи данных по телефонной сети. От того, какие протоколы поддерживает Ваш модем, зависит скорость, с которой он работает, а также сама возможность его работы с каким-либо другим модемом. Вообще говоря, принцип передачи информации по телефону чем-то напоминает радио. Модем генерирует так называемую несущую частоту ("наша радиостанция работает на частоте..."), и модулирует ее поступающей от компьютера информацией по правилам определенного протокола. (Очень часто Вам будет попадаться английское слово CARRIER, - не пугайтесь, оно обозначает именно несущую частоту). Самыми распространенными являются протоколы V21, V22 и V22bis. Они определяют, как должны модулироваться сигналы для передачи информации по телефонным линиям со скоростями до 300, 1200 и 2400 бит в секунду соответственно. Здесь следует отметить, что данные по телефону передаются последовательно, бит за битом, и помимо основной информации, ради которой все затевается, передается и служебная, необходимая для "поддержания разговора". Как правило, в дополнение к 8 битам каждого байта данных прибавляется по 2 бита: один в начало (старт бит) и один в конец (стоп бит). Итого: байт будет состоять из 10 бит, следовательно в нашем случае максимальные скорости передачи полезной информации будут 30, 120 и 240 байт в секунду.

Наука естественно не стоит на месте, и последнее время появились новые протоколы, повышающие скорость и предоставляющие дополнительный сервис. В качестве примера можно привести протоколы MNP и V42/V42bis. Модемы, их поддерживающие, могут автоматически корректировать ошибки, возникающие при передаче, и сжимать передаваемую информацию, что иногда увеличивает производительность. Протоколы передачи V32 и V32bis описывают способ передачи данных со скоростью до 14400 бит в секунду, с возможностью ее автоматического уменьшения или увеличения во время передачи в зависимости от качества линии. Как правило модемы выдерживают совместимость снизу-вверх. То-есть модемы, поддерживающие более совершенные протоколы обмена не перестают тем не менее работать с более старыми моделями. Самое главное, чтобы эти старые модели были стандартными, чего нельзя сказать про некоторые поделки отечественных мастеров. Несмотря на завлекательную рекламу ("1200 !", "2400 !", "высокая надежность!") они способны соединятся только сами с собой, не говоря уже про то, что некоторые из них вместе с сигналом запихивают в линию кучу помех, чем естественно вызывают ярость связистов.

Теперь рассмотрим третий вид стандартов - это стандарт на команды модему. Для того, чтобы прояснить, что же такое "команда модему" сделаю одно пояснение: для любого стандартного модема возможны два режима, в которых он может находится. Первый режим - режим передачи данных. Модем принимает данные от компьютера, преобразует их в сигнал, и посылает в телефонную линию. Аналогично, тот сигнал, что пришел из линии преобразуется в данные, и передается компьютеру. Второй режим - командный. В этом режиме никакой модуляции/демодуляции модем не делает, и в линию ничего не посылает. Все данные, которые к нему поступают от компьютера, он рассматривает как команды, и пытается их выполнить. Этот режим является для модема базовым, то-есть когда Вы включаете модем, он начинает свою работу в командном режиме. В этом режиме Вы можете, посылая модему различные команды, заставить его поднять или опустить трубку, набрать номер, включить или выключить динамик, настроить параметры передачи данных.

Общепринятым в настоящее время является стандарт на команды, предложенный американской фирмой HAYES (читается [хейз]). Обычно так и пишется "HAYES совместимый набор команд", но иногда его еще называют "AT" совместимым набором - по первым двум буквам, которые обозначают команду. Именно по этим первым буквам модем понимает, что вводимую информацию нужно понимать как команду к исполнению. В своих эксперементах Вы должны учитывать, что любая команда модему должна быть не длиннее 40 символов, и заканчиваться кодом "возврата каретки" (клавиша ENTER), хотя здесь есть несколько исключений, которые мы рассмотрим дальше. Если модем распознал команду, он пытается ее выполнить, и сообщить о результате. Самая простая команда состоит всего из двух букв "AT", она заставляет модем "подать голос", ответить, что с ним все в порядке. Этот ответ выглядит как надпись "OK", выдаваемая модемом. Как правило модемы автоматически настраиваются на скорость и другие параметры КОМ порта, к которому они подключены, так-что любой исправный стандартный модем, находящийся в командном режиме должен откликаться на эту простую команду. Если же модем не может понять тот бред, который на него свалился, он ругается "ERROR", что значит ошибка.

Что такое модем и с чем едят. Модемы: их назначение и классификация