Моде́м «Пристрій для зв'язку між засобами обробки інформації (комп'ютерами, телефаксами і т. ін.), зазвичай за допомогою телефонних ліній.»Модем // (Modem — скорочення від «модулятор-демодулятор») — пристрій зв'язку для перетворення сигналу за допомогою процесів модуляції (зміна параметрів електромагнітного коливання за законом інформаційного повідомлення) та протилежному йому демодуляції, що дозволяє комп'ютеру передавати дані по телефонній лінії; він є пристроєм узгодження у телекомунікаційних системах, системах автоматичного керування тощо. Модеми, що застосовуються в комп'ютерній техніці, бувають внутрішні (що встановлюються всередині системного блока) та зовнішні (що встановлюються ззовні).
Історія виникнення модемів
Компанія AT&T Dataphone Modems в Сполучених Штатах була частиною SAGE (ППО-системи) в 50-х роках. Вона сполучала термінали на різних повітряних базах, радарах і контрольних центрах з командними центрами SAGE, розкиданими по США і Канаді.
SAGE використовувала виділені лінії зв'язку, але пристрої на кожному з кінців цих ліній були такими ж за принципом як сучасні модеми.
Першим модемом для персональних комп'ютерів став пристрій компанії Hayes Microcomputer Products, яка в 1979 році випустила Micromodem II для персонального комп'ютера Apple II. Модем коштував 380 дол. і працював із швидкістю 110/300 б/сек. У 1981 році фірма Hayes випустила модем Smartmodem 300 б/сек, система команд якого стала стандартом де-факто.
Загальні відомості Модем (модулятор/демодулятор) перетворює цифрові сигнали, які надходять від комп'ютера в аналогові для передачі по телефонних лініях зв'язку. Модеми працюють в парі: на іншому кінці з'єднання потрібен інший модем, який перетворює аналоговий сигнал в цифровий. Термін «модем» закріпився в основному для позначення інтелектуальних модемів призначених для роботи з телефонною лінією. Це є складний пристрій, в який входять згадані вище модулятор і демодулятор, але вони слугують лише функціональними вузлами. Модем складається з адаптерів портів канального і DTE-DCE інтерфейсів; універсального (PU), сигнального (DSP) і модемного процесорів; постійного (ПЗП, ROM), постійного енергонезалежного перепрограмованого (ППЗП, ERPROM) оперативного (ОЗП, RAM) запам'ятовуючих пристроїв і схеми індикаторів стану модему.
На модулятор подається вихідний цифровий сигнал, який перетворює його в серію аналогових сигналів, які по лінії зв'язку передаються демодуляторові. Він, в свою чергу, перетворює ці сигнали у вихідні (цифрові).
Модеми застосовуються там, де лінія зв'язку не дозволяє надійно передавати цифровий сигнал простою зміною амплітуди. Швидкістю модуляції називається кількість модуляцій за секунду, а символом — одиниця інформації, яка була передана за одну модуляцію. Носій — це аналоговий сигнал, що модулюється, і він зазвичай має менші показники затухання чи спотворення, ніж немодульований інформаційний сигнал.
До цифрових модемів можна віднести такі пристрої, як CSU/DSU (Channel Service Unit/Data Service Unit), термінальні адаптери ISDN, а також модеми на короткі відстані (Short Range Modem). За виконуваними функціями цифрові модеми дуже схожі на модеми для аналогових каналів зв'язку. За винятком найпростіших, цифрові модеми володіють інтелектуальними функціями і підтримують набір АТ-команд. В першу чергу це стосується цифрових модемів, що працюють на комутованих лініях, наприклад, в мережах ISDN.
Класифікація модемів
Строгої класифікації модемів не існує і, ймовірно, не може існувати через велику розмаїтість як самих модемів, так і сфер застосування і режимів їхньої роботи. Проте можна виділити ряд ознак, за якими і провести умовну класифікацію. До таких ознак або критеріїв класифікації можна віднести такі: область застосування; функціональне призначення; тип використовуваного каналу; конструктивне виконання; підтримка протоколів модуляції, виправлення помилок і стиску даних. Можна виділити ще безліч, більш детальних, технічних ознак, таких як: застосовуваний спосіб модуляції, інтерфейс сполучення з DTE і так далі.
Відповідно до галузі застосування
Сучасні модеми можна розділити на декілька груп: для комутованих телефонних каналів; для виділених (що орендуються) телефонних каналів; для фізичних сполучних ліній: модеми низького рівня (лінійні драйвери) або модеми на короткі відстані (short range modems), модеми основної смуги (baseband modems); для цифрових систем передачі (CSU/DSU); для стільникових систем зв'язку; для пакетних радіомереж; для локальних радіомереж.
Переважна більшість модемів, що випускаються, призначена для використання на комутованих телефонних каналах, вони повинні уміти працювати з автоматичними телефонними станціями (АТС), розрізняти їхні сигнали і передавати свої сигнали набору номера.
Основна відмінність модемів для фізичних ліній від інших типів модемів полягає в тому, що смуга пропускання фізичних ліній не обмежена значенням 3,1 кГц, характерним для телефонних каналів, проте смуга пропускання фізичної лінії також є обмеженою і залежить в основному від типу фізичного середовища і її довжини.
З погляду використовуваних для передачі сигналів, модеми для фізичних ліній можуть бути розділені на ‘модеми низького рівня’ (лінійні драйвери), що використовують цифрові сигнали, і ‘модеми з «основної смуги» (baseband)’, в яких застосовуються методи модуляції, аналогічні вживаним в модемах для телефонних каналів.
Модеми для цифрових систем передачі нагадують модеми низького рівня. Проте, на відміну від них, забезпечують підключення до стандартних цифрових каналів, таких як E1/T1 або ISDN, і підтримують функції відповідних канальних інтерфейсів. Модеми для стільникових систем зв'язку відрізняються компактністю виконання і підтримкою спеціальних протоколів модуляції і виправлення помилок, що дозволяють ефективно передавати дані в умовах стільникових каналів з високим рівнем перешкод і параметрами, що постійно змінюються. Серед таких протоколів виділяються ZYCELL, ETC і MNP10.
Пакетні радіомодеми призначені для передачі даних через радіоканал між мобільними користувачами. При цьому декілька радіомодемів використовують один і той же радіоканал в режимі множинного доступу, наприклад, множинного доступу з контролем що несе, відповідно до ITU-T AX.25. Радіоканал за своїми характеристиками близький до телефонного і організовується з використанням типових радіостанцій, налаштованих на одну і ту ж частоту в діапазоні ультракоротких або коротких хвиль. Пакетний радіомодем реалізує методи модуляції і множинного доступу.
Локальні радіомережі є швидкорозвиваючою перспективною мережевою технологією, яка доповнює звичайні локальні мережі. Ключовим їхнім елементом є спеціалізовані радіомодеми (адаптери локальних радіомереж). На відміну від раніше згаданих пакетних радіомодемів, такі модеми забезпечують передачу даних на невеликі відстані (до 300 м) з високою швидкістю (2—10 Мбіт/с), зіставною із швидкістю передачі в дротяних локальних мережах. Крім того, радіомодеми локальних радіомереж працюють в певному діапазоні частот із застосуванням сигналів складної форми, таких як сигнали з псевдовипадковою перебудовою робочої частоти.
Щодо методу передачі
За методом передачі модеми діляться на асинхронні та синхронні. Кажучи про синхронний або асинхронний метод передачі, зазвичай мають на увазі передачу через канал зв'язку між модемами. Проте передача через інтерфейс DTE—DCE також може бути синхронною і асинхронною. Модем може працювати з комп'ютером в асинхронному режимі і одночасно з віддаленим модемом — в синхронному режимі або навпаки. У такому разі іноді говорять, що модем синхронно-асинхронний або він працює в синхронно-асинхронному режимі. Як правило, синхронізація реалізується одним з двох способів, пов'язаних із тим, як працюють тактові генератори відправника і одержувача: незалежно один від одного (асинхронно) або погоджено (синхронно). Асинхронний режим передачі використовується головним чином тоді, коли передавані дані генеруються у випадкові моменти часу, наприклад користувачем. При такій передачі одержуючий пристрій повинен відновлювати синхронізацію на початку кожного отримуваного символу Такий асинхронний режим часто застосовується при передачі даних через інтерфейс DTE—DCE. При передачі даних через канал зв'язку можливості застосування асинхронного режиму передачі багато в чому обмежені його низькою ефективністю і необхідністю використання при цьому простих методів модуляції, таких як амплітудна і частотна. При синхронному методі передачі здійснюють об'єднання великої кількості символів або байт в окремі блоки, або кадрів. Весь кадр передається як один ланцюжок бітів без яких-небудь затримок між восьмибітовими елементами. Щоб пристрій, який приймає, міг забезпечити різні рівні синхронізації, повинні виконуватися такі вимоги: Передавана послідовність бітів не повинна містити довгих послідовностей нулів або одиниць для того, щоб приймаючий пристрій міг стійко виділяти тактову частоту синхронізації. Кожен кадр повинен мати зарезервовані послідовності бітів або символів, що відзначають його початок і кінець. Існує два альтернативні методи організації синхронного зв'язку: символьно- або байт-орієнтовний, і біт-орієнтований. Відмінність між ними полягає в тому, як визначаються початок і кінець кадру. При біт-орієнтованому методі одержувач може визначити закінчення кадру з точністю до окремого біта або байта (символу). Окрім високошвидкісної передачі даних, власне, через фізичні канали, синхронний режим часто застосовується і для передачі через інтерфейс DTE — DCE. В цьому випадку для синхронізації використовуються додаткові інтерфейсні ланцюги, через які передається сигнал тактової частоти від відправника до одержувача.
Щодо інтелектуальних можливостей
За інтелектуальними можливостями можна виокремити модеми: без системи управління; що підтримують набір АТ-команд; з підтримкою команд V. 25bis; з фірмовою системою команд; підтримуючі протоколи мережевого управління. Більшість сучасних модемів наділена широким спектром інтелектуальних можливостей. Стандартом стала безліч АТ-команд, розроблених свого часу фірмою Hayes і що дозволяє користувачеві або прикладному процесу повністю управляти характеристиками модема і параметрами зв'язку. З цієї причини модеми, що підтримують АТ-команди, носять назву Hayes-сумісних модемів. Найбільш поширеним набором команд, що дозволяє управляти режимами встановлення з'єднання і автовиклику, є команди рекомендації ITU-T V. 25bis. Спеціалізовані модеми для промислового застосування часто мають фірмову систему команд, відмінну від набору АТ-команд. Причиною є велика відмінність в режимах роботи і виконуваних функціях між модемами широкого застосування і промисловими (мережевими) модемами. Промислові модеми часто підтримують протокол мережевого управління SMNP (Simple Manager Network Protocol), що дозволяє адміністраторові управляти елементами мережі (включаючи модеми) з видаленого терміналу.
За конструкцією
За конструкцією розрізняють модеми: зовнішні; внутрішні; портативні; групові.
Зовнішніми модемами є автономні пристрої, що підключаються до комп'ютера, або іншого DTE за допомогою одного із стандартних інтерфейсів DTE—DCE. Внутрішній модем — це плата розширення, що вставляється у відповідний слот комп'ютера.
Портативні модеми призначені для використання мобільними користувачами спільно з комп'ютерами класу Notebook. Вони відрізняються малими габаритами і високою ціною. Їх функціональні можливості, як правило, не поступаються можливостям повнофункціональних модемів. Часто портативні модеми оснащені інтерфейсом PCMCIA.
Груповими модемами називають сукупність окремих модемів, що об'єднані в загальний блок і мають загальний блок живлення, пристрої управління і відображення. Окремий модем групового модема є платою з роз'ємом, що встановлюється в блок, і розрахований на один або невелике число каналів.
Будова сучасних модемів