Как действует модем. Какие типы модемов существуют? Какие бывают модемы и как они устроены

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".

Конфигурация портов:

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;

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.

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

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

Немного истории

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

Типы модемов

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

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

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

Внутреннее устройство

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

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

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

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

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

Принципы работы

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

Подключение и соединение

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

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

Что это такое?

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

Когда нужны?

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

По способу исполнения

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

По подключению

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

По типу поддерживаемых сетей

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

Производители

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

Настройка

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

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

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

Резюме

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

Позволяющее обмениваться данными по обычным телефонным линиям,телевизионному кабелю или каналам операторов мобильной связи.Без этого устройства вход в интернет не может состоятся.

По внешнему виду,размерам и размещению модемы могут быть:
внутренние(в виде карты расширения);
внешние(настольные),выполненные в отдельном корпусе;
карточные(применяются в портативных компьютерах через гнездо USB)

Какие типы модемов существуют?

С функциональной точки зрения, -это устройство с достаточно мощным процессором,постоянной и оперативной памятью и аналоговою частью,состоящей из устройства набора номера,усилителя,аналогового-цифрового преобразователя (АЦП) и цифро аналогового преобразователя (ЦАП).Практически все современные модемы производят обработку информации в цифровой форме.

Типы моделей:

Обычные-внутренние модемы подключаются к гнезду PCI на системной плате компьютера,а внешние-к последовательному порту,параллельному порту или порту USB компьютера.Скорость передачи ограничена-56 Кбит/с.Сегодня используется очень редко.

ISDN-модемы-Во многом напоминают обычные модемы.Они также могут быть внутренними и внешними и подключаются к обычной телефонной линии.Скорость передачи данных-128 Кбит/с.

Кабельные модемы -Обеспечивают широкополосное подключение через инфраструктуру кабельного телевидения.Используют специальную полосу частот,не создающую помех телепередач.

Для подключения внешних кабельных модемов к компьютерам применяются сетевые карты,а внутренние модемы вставляются в гнезда расширения на материнской плате.Они поддерживают ассиметричную технологию;максимально возможная скорость приема данных может достигать 40 Мбит/с и скорость передачи данных порядка 10Мбит/с.

xDSL-модемы-Модемы xDSL обеспечивают широкополосное подключение через имеющиеся телефонные линии.Могут быть внутренними и внешними.Широкое распространение получили ADSL(Asymmetrik Digital Subscriber Line).Данные передаются асимметрично,тоесть с разной скоростью к пользователю и к провайдеру(1-20 Мбит/с).

Сегодня в нашу повседневную речь вошло немало технических терминов, значение которых люди, далекие от проблем, связанных с электронными технологиями, порой плохо понимают.

Одно из таких понятий – это модем, устройство, которое, возможно, есть и у вас или необходимо вам для того, чтобы постоянно иметь . Давайте разберемся, что же такое модем и как он работает.

Слово «модем» — это сокращение, или акроним, образованный из двух слов: «МОдулятор-ДЕМодулятор», которые описывают функции устройства на языке, понятном специалистам. То есть, с помощью модема электрический сигнал, идущий в одну сторону, модулируется, а поступающий обратно – демодулируется, и таким образом, осуществляется связь компьютера с сетью интернет.

Модемы сегодня широко используются в различных сферах деятельности, где необходима точная, а нередко и безопасная система передачи данных. Всем известны, помимо компьютерных, телефонные модемы. Эти устройства используются в военном деле, обеспечивая связь командных пунктов с устройствами слежения, войсковыми подразделениями и т.д.

Фактически любой модем — это устройство, которое преобразует компьютерный двоичный код в аналоговые колебания электрического напряжения (в телефонном модеме) или в радиоволны (в модеме беспроводной связи), если ваш компьютер отправляет пакет данных, и обратное преобразование – если принимает данные с сервера. Это позволяет обеспечивать высокую точность передачи данных и качество связи, поскольку оцифрованный сигнал передается со значительно меньшим количеством помех, чем аналоговый.

По конструкции модемы бывают:

— внешними – в отдельном корпусе, с собственным блоком питания и подключением к компьютеру через COM-порт;

— встроенными – представляющими собой плату, размещенную внутри компьютера;


— программными, или карточными – имеющими только устройство преобразования сигнала, а его обработку выполняет процессор компьютера. Эти модемы подключаются через USB вход.

По принципу передачи данных сегодня существует несколько наиболее распространенных типов модемов.

1. Телефонный, или Dial-up модем передает информацию в сеть интернет с помощью проводной телефонной линии, причем в момент передачи телефонный сигнал передаваться не может.

2. ADSL-модем передает информацию по телефонному проводу, но не мешает прохождению телефонных сигналов.

3. USB-модем – небольшое внешнее устройство, подключаемое через порт USB и передающее информацию с помощью сетей сотовой связи.

4. 3G-модем – на сегодняшний день обеспечивает наиболее быстрый массовый обмен данными, используя технологию 3G. Для того, чтобы 3G модемом можно было пользоваться, необходима система 3G сотовой связи.

Специалисты советуют: если пропало подключение к интернету через модем, нужно последовательно выполнить следующие действия:

1. Проверить, подключен ли модем к компьютеру.

2. Проверить, есть ли сигнал приема сети.

3. Проверить, достаточно ли средств на счету для оплаты интернет-соединения.

4. Если все вышеперечисленные пункты выполнены, и причина отсутствия сигнала не найдена, следует позвонить провайдеру и сообщить о возникшей проблеме. Нередко она может быть устранена без выезда технического специалиста, с помощью изменения настроек модема.

Нередко неспециалисты путают модем с роутером, однако это разные устройства. Если модем служит для преобразования проходящего сигнала, то роутер необходим для распределения поступающего сигнала на несколько устройств.


В состав современных роутеров входит и модем, и маршрутизатор, поэтому роутер представляет собой модем усложненной конструкции. Он принимает сигнал с сервера, рассортировывает его и отправляет на подключенные к нему компьютеры, планшеты или телефоны, каждому устройству – предназначенный для него пакет данных.

Используя роутер, мы имеем возможность подключать к одному интернет-кабелю несколько разных компьютеров и работать на каждом из них в автономном режиме.