Как работает модем

Модулятор-демодулятор

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:

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)[2]. 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.