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).
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.
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.
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.
