Для чего нужен модем

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.

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.

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).

Именно так расшифровывается "модем". По факту это изобретение относится скорее к эпохе первого телефона и телеграфа, а вовсе не к компьютерной эре. Сфера применения устройств, которые можно назвать модемами, чрезвычайно широка: в телефонной связи, для связи военных командных пунктов.

Некоторые модемы имеют голосовые функции, то есть позволяют осуществлять голосовое общение через встроенные динамики, или служить автоответчиком для голосовой почты. Нас же интересует исключительно модемы, используемые для подключения к всемирной паутине.

Принцип работы модема

Главное назначение любого модема - обеспечение физической связи двух объектов, один из которых передаёт данные другому. Модулятор трансформирует сигнал перед началом передачи в соответствии с требованиями канала связи, а демодулятор на месте приёма производит обратную операцию, предоставляя информацию пользователю в удобном для восприятия виде.

История модема

Первой компанией, которая занималась обеспечением связи между объектами с использованием устройств, работающих по тому же принципу, что и современные модемы, была AT&T Dataphone Modems в Соединённых Штатах. Дело было в 50-ых годах прошлого века и компания эта была частью SAGE - ПВО системы США.

В задачи AT&T Dataphone Modems входило соединение терминалов, радарных установок и контрольных центрах на различных военных базах с командными центрами SAGE, разбросанными по США и Канаде .

Что касается первого модема для персонального компьютера, им стало устройство, выпущенное в 1979 году. Называлось это чудо техники Micromodem II, предназначалось для персонального компьютера под гордым именем Apple II, а изготовителем была компания Hayes Microcomputer Products. Модем стоил 380 долларов и работал со скоростью 110-300 бит/сек.

В 1981 году фирма Hayes выпустила новый модем - Smartmodem. Скорость его работы составляла 300 бит/сек. Но интересен этот модем системой команд, которая получила название Hayes-команды и, фактически, стала стандартом в отрасли.

Виды модемов

Модемы бывают разные. Ну, не зелёные и красные, конечно (хотя можно и раскрасить). Они делятся на следующие группы:

По исполнению модемы бывают внутренние и внешние, по принципу работы - аппаратные и программные, по типу сети и соединения и по поддерживаемым протоколам передачи данных.

Итак, переходим к более подробному описанию различных модемов.

Внешние модемы подключаются к компьютеру через COM-, LPT-, USB- или Ethernet-порты. Такие модемы обычно имеют отдельный блок питания. Внутренние же модемы дополнительно устанавливаются внутрь системного блока или ноутбука. Их расположение - это слоты ISA, PCI, PCI-E, PCMCIA, AMR/CNR. Не следует путать внутренние и встроенные модемы. Последние являются составной частью устройства, а встроенные - нет.

В аппаратных модемах все операции по преобразованию сигнала и поддержке физических протоколов обмена производятся встроенным в модем вычислителем. Кроме этого, в аппаратном модеме имеется постоянное запоминающее устройство, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.

Программные модемы отличаются от аппаратных тем, что все операции по кодированию сигнала, контролю ошибок и управлению протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. В модеме располагаются только входные/выходные аналоговые цепи и преобразователи, а также контроллер интерфейса, например USB. Существуют также полупрограммные модемы, в которых функции кодирования/декодирования разделены между модемом и компьютером.

Устройство модема

1. Порты ввода-вывода - схемы, предназначенные для обмена данными между телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером - с другой. Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется трансформатор.
2. Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) Обычно модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с используемым протоколом передачи данных. Может также выполнять другие функции.
3. Контроллер управляет обменом с компьютером.
4. Микросхемы памяти:
   • ROM - энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом - прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего служит специальная процедура, описанная в руководстве пользователя. Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш-память (EEPROM). Флэш-память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.
   • NVRAM - энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема (профиль 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.