Модем. Определение

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.

Популярные производители

Модемы выпускает множество фирм. Но самыми популярными из них являются Cisco, Zixel, TP LINK, ASUS. Эти модели славятся тем, что они полноценны. Могут работать, как маршрутизатор .

Часто они оснащены DLNA, файловым и FTP сервером. Кроме этого имеют интерфейс для поддержки до 4 компьютеров. Поддержка веб-интерфейса.

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.

Многие слышали слово «модем», и многие понимают значение данного слова. Сразу же напомню, что данное устройство зачастую используется для подключения компьютера к интернету . В этой статье мы попробуем более подробно разобраться с функциями данного девайса, видами модемов и принципами их функционирования.

Рис. 1

Для начала разберёмся с названием, почему именно модем ? Всё очень просто, слово произошло в результате слияния двух слов: модулятор и демодулятор, соответственно он модулирует и демодулирует сигнал. Модем производит преобразование аналогового сигнала в цифровой, к примеру, сигнал который идёт по телефонным линиям преобразовывается в сигнал понятный компьютеру, и наоборот. Для этого у модема имеется цифровой интерфейс для связи с компьютером, и аналоговый для связи с телефонной линией. С преобразованием сигнала всё просто: с определённой частотой измеряются характеристики сигнала, а потом записываются в цифровом виде с помощью специального алгоритма.

Из чего же состоит данный девайс? Модем состоит из процессоров (сигнального, универсального и модемного), которые управляют режимами роботы остальных частей модема, и выполняют собственно саму модуляцию/демодуляцию сигнала, также в модеме имеется память (ПЗУ, ППЗУ, ОЗУ ), и аналоговая часть модема, которая осуществляет сопряжение с сетью, а специальный контроллер всем этим управляет.

Модемы бывают внешние и внутренние. Внутренние модемы устанавливаются в сам корпус компьютера, и сделаны они в виде платы расширения, которая устанавливается в основном в слот PCI на материнской плате (выбор материнской платы ). Внешние модемы выполнены в виде отдельного устройства, которое подключается к компьютеру с помощью разъёма на сетевой карте. Есть ещё интегрированные (встроенные на материнскую плату ) модемы, но они встречаются редко. Среди достоинств внешнего модема можно отметить то, что он питается от сети, и не создает дополнительную нагрузку для БП, а также в нём присутствует индикация, с помощью которой можно ориентироваться в каком состоянии находится подключение к сети. Главное достоинство внутреннего модема - это незаметность, так как он находится внутри системного блока.

Рис.2

Также существуют беспроводные модемы (рис.2) , эти девайсы по достоинству оценили владельцы ноутбуков, которым нужно подключение к интернету в любой точке земного шара. Для передачи данных они используют различные стандарты беспроводной связи. Подключаются современные беспроводные модемы, в основном, с помощью портов USB.

Теперь поговорим о скоростях. Если раньше обычные цифро – аналоговые модемы работали на скоростях до 56 Кбит/С, то сейчас популярны ADSL –модемы (рис.2) , данные модемы работают с помощью технологии которая позволяет передавать данные со скоростью до 100Мбит/с, плюс к этому телефонная линия остается свободной. Правда, на практике, такие модемы из-за ограничения в скорости у телефонных линий, передают данные на скорости 1 – 24 Мбит/с, что также не мало.

С каждым годом интернет - провайдеры медленно и уверенно увеличивают скорость передачи данных по своим линиям, и возможно в недалёком будущем модемы будут передавать данные на скоростях равных скоростям современных локальных сетей.

В наше время интернет нужен практически всегда и везде. Причём это касается не только городских будней, когда мы почти в любом месте города можем поймать 3G или 4G со смартфона или планшета. Если же говорить о ноутбуке, то мы можем, конечно, найти Wi-Fi-сеть или раздать интернет со смартфона. Но согласитесь, это не везде возможно и не так удобно. А что уж говорить о загородных поездках, когда поймать 2G – это уже неплохо, а бесплатные сети Wi-Fi нам могут только сниться. Ладно ещё смартфон или планшет, а ноутбук как же? А если на даче стоит стационарный компьютер? Вдруг позвонят с работы? Можно было бы выполнить срочные задачи прямо за городом, но интернета нет, придётся ехать домой.

В дальних поездках тоже нужен интернет: в деловых – для работы, в туристических – для изучения карт, поиска интересных мест, публикации фотографий в Инстаграм и другие социальные сети. Неужели придётся вечно искать Wi-Fi или раздавать интернет с телефона?

На помощь придут модемы и мобильные роутеры. Принцип их работы прост: вставляем SIM-кару и наслаждаемся интернетом. Уровень сигнала зависит лишь от зоны покрытия вашего оператора. «Отлично же!» - скажете вы и откроете страницу с модемами. А там их столько… И такие разные цены… Как же выбрать? Всё зависит от того, как именно вы хотите использовать гаджет. Важно, какие устройства вы будете к нему подключать, а также где вы будете им пользоваться.

Немаловажный момент – выбор оператора. Именно от него зависит уровень сигнала, а, следовательно, скорость передачи данных. Многие операторы предлагают свои собственные «брендированные» модемы. У них два минуса. Первый – они часто дороже. Второй – вы сможете пользоваться услугами лишь этого оператора. Если же в месте, где вы находитесь, его сети не работают – что ж, увы. Поэтому мы предлагаем рассмотреть модемы и мобильные роутеры сторонних компаний.

Чем различаются модемы?

USB-модем или мобильный роутер

Мобильный роутер - это устройство, работающее по принципу обыкновенного модема. В него вставляется SIM-карта, аппарат принимает сигнал мобильного оператора и, в отличие от USB-модема, обеспечивает мобильный Wi-Fi. Такой гаджет обычно питается от аккумулятора, который требует регулярной зарядки. Мобильные роутеры не такие маленькие, как USB-модемы. Некоторые модели можно положить в карман, а некоторые поместятся только в сумку.

Чтобы выбрать из этих двух типов гаджетов, ответьте на вопрос: для чего вам нужно это устройство? Если вы хотите использовать его только с ноутбуком, чтобы иметь интернет в любом месте, или со стационарным компьютером, приобретайте USB-модем. Если же вас интересует переносная Wi-FI – точка доступа для подключения целого ряда устройств, лучше приобрести мобильный роутер.

3G или 4G

Основное отличие между двумя этими поколениями – в скорости передачи данных. Сети 3G способны передавать данные с различной скорость, которая зависит от рабочей частоты мобильного оператора. У ведущих операторов рабочая частота составляет 15 МГц, а у некоторых небольших – всего 4.5 МГц. Поэтому диапазон скорости 3G – сетей колеблется от нескольких сотен килобит до нескольких десятков мегабит в секунду.

Основным преимуществом сетей 3G является их зона покрытия, которая охватывает большую часть территории России. Также плюсом будет низкая стоимость модемов, которые работают только с 3G.

Сети 4G способны передавать данные с гораздо большей скоростью – вплоть до 1 Гбит/с. Правда, это зависит от типа устройства: например, далеко не на всех мобильных устройствах удастся достичь и скорости 100 Мбит/с.

Минусом 4G сетей является плохое покрытие на территории России: оно распространяется только на крупные города. Также из-за скоростной передачи данных устройства, работающие с 4G, отличаются более высоким энергопотреблением.

Так что при выборе гаджета для дачи или поездок лучше остановиться на 3G – модеме, так как 4G вы всё равно вряд ли поймаете, а денег на устройство потратите меньше. Для города же лучше подойдёт 4G - модем.

GSM, GPRS, EDGE, HSPA, LTE

GSM – основной стандарт связи второго поколения. Для него создана технология передачи пакетных данных GPRS, скорость передачи с которой может достигать 115 кбит/с.

EDGE – технология передачи пакетных данных, которую использует стандарт связи второго поколения CDMA. Скорость с ней достигает 384 кб/с. Кстати, это и есть то самое E,
которое отображается на экране смартфона или планшета, когда не ловит ни 4G, ни 3G, ни H.

HSPA – стандарт связи третьего поколения, который позволяет достигать скорости пакетной передачи данных 42,2 мб/с. И это то самое H.

LTE – технология передачи данных четвёртого поколения, скорость с которой достигает 1 Гб/с.

Все эти стандарты и технологии активно используются российскими операторами связи. При отсутствии последних и самых быстрых сетей устройства обычно переключаются на сети предыдущего поколения. Поэтому лучше, чтобы все они поддерживались модемом, хотя это итак бывает почти всегда.

Питание

Мобильные роутеры работают на аккумуляторах. Чем больше их объём, тем дольше проработает гаджет. Однако не стоит забывать о таких важных факторах расхода аккумулятора, как работа в сетях 4G и наличие дополнительных датчиков и функций.

Ethernet-порт

Интерфейс для внешней антенны

Дополнительные функции

Разъём под MicroSD карту пригодится для владельцев ноутбуков с маленьким количеством USB-разъёмов. Вставив в модем флэш-карту, вы сможете использовать его как накопитель и, к примеру, хранить программы, связанные с интернетом и подключением к нему (чтобы освободить место на компьютере и иметь возможность сразу же запустить все нужные программы на другом устройстве, просто вставив модем).

Поддержка сервиса SMS позволяет с помощью специальной программы, установленной на компьютере, принимать и отправлять SMS-сообщения. Эта функция бывает только у USB-модемов.

Датчики и дисплей помогут определить уровень заряда, наличие сетей, количество подключенных пользователей и т.д. Но нужно помнить, что с ними аккумулятор садится быстрее.

Приложение для смартфонов и планшетов помогает контролировать уровень заряда, подключённых пользователей, перекидывать данные на флэш-накопитель модема. Эта функция бывает только у мобильных роутеров.

Габариты

Настройка

Критерии выбора

Для использования в городе со стационарным компьютером стоит приобрести

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):

1. Атмосфера Земли.
2. Медь.
3. 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:

1. 2,4 ГГц.
2. 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.

1. Светодиод нужен для преобразования электрические колебания-свет.
2. 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:

1. Запрос 1270 Гц (единица)/1070 Гц (нуль).
2. 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:

1. Новичок начинал звонить.
2. 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:

1. Архивированные файлы – 50 кбит/с.
2. Текст – 320 кбит/с.
3. 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:

1. 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:

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

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

1. Коннектор RJ11 входа телефонной линии.
2. RJ45, либо USB для стыковки с ПК.
3. Набор светодиодной индикации, показывающей активность каналов.
4. 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:

1. Быстрый.
2. 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:

1. Область выгрузки данных.
2. 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 – это устройство, предназначенное для модуляции сигнала, то есть для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Именно от слова «модуляция» и произошло название «модем». С помощью модема пользователь выходит в сеть Интернет. Первое аналогичное устройство появилось в 1979 году. За это время, конечно, много изменилось. Изменилась и скорость, которая может сильно отличаться у пользователей, поэтому некоторые хотят измерить скорость интернета.

Виды модемов

1) Оптоволоконный модем. Устройство подсоединяет компьютер к глобальной сети посредством оптоволоконного кабеля.

2) Кабельный модем. Он позволяет передавать сигнал через стандартный телевизионный кабель. При этом работа в Интернете никак не влияет на качество передачи телевизионного сигнала.

3) ISDN-модемы. Такие модемы служат для работы в цифровых сетях – с их помощью возможно передавать голос, текстовую информацию и графику в одно и то же время с постоянной высокой скоростью.

4) ADSL-модемы. Они подключаются к телефонной линии, но работают по особой технологии, благодаря чему скорость доступа возрастает в разы. Такие модемы не распространены в связи с тем, что требуется специальное сложное оборудование, которое не всегда себя оправдывает.

По функциональному признаку модемы классифицируются следующим образом:

1) Аналоговые модемы работают на передачу информации и прием сигнала.

2) Факс-модемы удобны тем, что выполняют функцию факса.

Модемы подразделяются на внешние и внутренние.

Внешний модем выглядит как маленькая коробочка и подключается к ПК через основной COM-порт, в отдельных случаях – через USB-порт. Внешний модем оснащен индикаторами, по которым можно считывать необходимую информацию.

Модемы имеют обыкновение зависать, в этом случае его нужно выключить и снова включить. Подсоединять внешний модем проще, чем внутренний – необходимо подсоединить кабель одним концом к модему, а другим – к компьютеру.

Внутренний модем – это небольшая плата, которая устанавливается в специальный PCI-слот, который находится внутри компьютера. Внутренние модемы дешевле и не требуют блока питания и отдельной розетки для подключения.