Модем. Определение. Назначение. Основные характеристики. Для чего нужен модем

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.

С них началась новая эра, коммуникаций и сыграли основную роль в развитии Интернета. Речь пойдет о модемах .

Модем (modem) - (сокр. от модулятор-демодулятор) - устройство, которое за счет модуляции и демодуляции сигналов передает цифровые данные через аналоговые каналы - в основном телефонные провода.

Таким образом, модем преобразует один типа сигнала в другой. При помощи модуляции осуществляется изменение одной или нескольких характеристики аналогового сигнала: амплитуда, частота, фаза. Демодулятор осуществляет обратную функцию. В настоящее время модемы ассоциируются с сетью Интернет. Они используются для связи с провайдером по различным каналам (телефонные линии, линии Кабельного ТВ, базовые станции мобильных операторов). Т.е. модем выступает в роли своеобразного моста, т.к. в телефонных линиях возможен только аналоговый сигнал, а компьютер воспринимает только цифровой сигнал.

История модемов.

Первые цифровые модемы начали разрабатываться еще в 50-х годах в Северной Америке с целью преобразования сигналов для ПВО. Модемы использовались для передачи данных по обычным телефонным сетям. В 1962 году первый коммерческий модем , был создан фирмой AT&T. Это была модель Bell Dataphone 103 . Скорость передачи данных по телефонной линии составляла 300 бит/с.

Впоследствии скорость модемов прошла через такие величины, как 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с. Скорость модемов увеличилась до 14,4 кб/сек только к 1991 году. В 1994 году она достигла 28,8 кб/сек. Следующий порог скорости - 33,6 кб/сек., что стало пределом для телефонной сети. В 1996 году появляется 56K модем, изобретенный компанией Dr. Brent Townshend , что дало дальнейшее развитие модемам . Однкако, вернемся в 70-е гг. В 1977 году был изобретен первый модем для персонального компьютера - 80-103A . Это был настоящий успех. Позднее был ряд других моделей, это была компания Hayes Microcomputer Products.

В 1981 году фирма Hayes выпустила модем ставший легендарным - Smartmodem 300 б/сек. Для него была разработана специальная система команд, которая используется сейчас. Затем разворачивается настоящая гонка за скоростями и ценами модемов . Лидирующее место занимает компания U.S. Robotics . Она выпускает целую серию модемов Courier : начиная в 1986 г с модели Courier HST - 9600 б/сек.

**Типы и виды модемов .**

По конструктивному исполнению модемы бывают:

внутренние модемы – находится внутри устройства, у них отсутствует свой блок питания.
внешние модемы – имеют собственный корпус и блок питания, подключаются к компьютеру через кабель, имеют свои индикаторы;


Внутрениие модемы

По принципу работы :

аппаратные - все операции преобразования сигнала осуществляет сам модем ;
программные - все операции преобразования сигнала реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера;

По виду соединения :

аналоговый модемы– работают через обычную телефонную сеть;
кабельные модемы – используют для подключения к Интернету обычный телевизионный кабель, либо коаксиальный кабель;

радио-модемы позволяют пользователю работать с сетью через радио-эфир;
сотовые модемы - работают по протоколам сотовой связи - GPRS, EDGE, и т. п. Часто имеют исполнения в виде USB-брелока;
ADSL модемы – новое поколение модемов, также работают с телефонной сетью, однако, в отличие от аналоговых, используют свой диапазон.

Интернет захватил всё современное общество. В мире уже не осталось мест, где нет возможностей его использования. Персональный компьютер и ноутбук есть в каждом доме. Владение компьютером - обязательное требование при приёме на работу. Даже печатная продукция (газеты и журналы) отходит на второй план, уступая новостным порталам в сети. Большинство пользователей интернета слышали о модемах. Многим приходилось ими пользоваться. Но далеко не каждый знает о видах модемов и принципах их работы.

Модем и его функции

Главная функция модема - обеспечение связи между устройствами в процессе обмена данными. Если говорить простыми словами, то это устройство предназначено для кодировки, передачи, получения и преобразования сигналов. Области применения подобных приборов очень широки: они используются в гражданской и в военной связи. Среди рядовых потребителей наибольшую известность получили модемы, которые служат для обеспечения подключения к интернету. Давайте ознакомимся с принципом их работы.

Наибольшую известность у пользователей имеют модемы, служащие для обеспечения доступа в интернет

Принцип работы модема

Вначале такие устройства применялись для создания компьютерных сетей с помощью использования телефонных линий. Вся обрабатываемая в компьютерах информация находится в цифровой форме, а по телефонному кабелю передаётся в виде аналогового сигнала. Поэтому понадобились устройства, способные связать ПК на разных концах линии.

Слово «модем» является производной формой от «модулятор-демодулятор». Он трансформирует сигнал перед передачей данных в форму, соответствующую требованиям используемого канала связи (производит модуляцию сигнала), а принимаемый сигнал изменяет в форму, подходящую для обрабатывания компьютером пользователя (производит демодуляцию сигнала).

Модем служит для трансформации сигнала в форму, подходящую для обработки компьютером

История появления устройства

Цифровые модемы возникли из-за необходимости в передаче данных между звеньями противовоздушной обороны Северной Америки. Массовое производство модемов в Соединённых Штатах началось в 1958 году в первую очередь для системы противовоздушной обороны Sage (впервые был использован термин «модем»). Устройства использовались в сетях, соединяющих терминалы на различных авиабазах, радарных объектах и командно-контрольных центрах, разбросанных по США и Канаде.

Первый представитель устройств Bell Dataphone 103 выпущен в 1958 году, его скорость передачи данных была 300 бит/с. Телефонной компанией AT&T было введено дейтафонное обслуживание (компания обеспечивала передачу информации по телефонным каналам). Выпущенный позже модем Bell 212a позволил наладить передачу данных со скоростью 1200 бит/с, но он отличался повышенной чувствительностью к шумам телефонных линий. Более устойчивым к шумам оказался модем, разработанный компанией Racal-Vadic. С этого момента началась конкурентная борьба за стандарты и права в этой отрасли.

Модем служит для трансформации аналогового сигнала в цифровой

Широкое распространение модемы получили, начиная с 1977 года, когда Деннис Хейс и Дейл Хезертингтон выпустили модель 80–103A. К середине 2000 годов модемы стали частью компьютера, помогли ему превратиться в многофункциональное устройство, которое предоставляет пользователю возможность для получения информации со всего мира. Модемы сделали отдельные компьютеры звеньями глобальной сети.

Виды компьютерных модемов

Технологии интернета получили значительное развитие. Телефонный кабель уже не справляется с требующимся объёмом передачи данных. Появились новые виды модемов с различными функциями и с разными способами подключения. Выпускается огромное количество устройств, отличающихся сферами применения и режимами работы.

Любая классификация для модемов может быть только условным делением. Прежде всего необходимо определить, для чего нужен модем. Есть устройства, обеспечивающие работу на стационарном компьютере, открывающие доступ к интернету для всех устройств с использованием Wi-Fi сети, и компактные переносные модели, способные обеспечить доступ к интернету в любом месте, имеющем покрытие сети.

По способу исполнения

В зависимости от способов применения и условий их эксплуатации используют модемы, которые можно разбить на отдельные группы:

внешние - являются автономными устройствами, которые можно подключить к компьютеру и другому оборудованию;
Внешний модем, который получает питание от внутридомовой электрической сети
внутренние - являются, по сути, платой расширения;
Внутренний модем является платой расширения, устанавливаемой в компьютер
встроенные - являются внутренней частью таких устройств, как ноутбук или компьютер. Эти модемы нельзя удалить, их можно только отключить;
Встроенный модем является неотъемлемой частью устройства
портативные модемы предназначены для использования с мобильными устройствами. Их отличительная черта - малые габариты, но при этом полноценная функциональность, не уступающая другим типам модемов;
Портативные модемы служат для обеспечения мобильного доступа к интернету
групповые - набор отдельных модемов, собранный в блок с общим источником питания и устройством управления. Относятся к профессиональным модемам.
Групповые относятся к профессиональным модемам

Нужно помнить, что внутренние модемы являются неотъемлемой составляющей устройств, а встроенные устанавливаются в качестве дополнительного оборудования.

По подключению

По способу подключения модемы можно разделить на три категории:

модемы, подключаемые к USB, COM или Ethernet-портам компьютера. К ним относятся устройства с внешним способом подключения;
устройства, устанавливающиеся внутри компьютера в один из слотов PCMCIA, PCI, ISA;
модемы, конструктивно являющиеся частью других устройств.

По типу поддерживаемых сетей

В зависимости от типа сетей, в которых они используются, выпускаются различные виды модемов. Их можно поделить на несколько категорий.

Ранее наиболее часто применялись модемы, обеспечивающие связь по телефонным кабелям. Сейчас, в связи с развитием беспроводных способов подключения компьютеров, наибольшей популярностью пользуются компактные - USB-модемы. С их помощью достигается высокая мобильность устройств. Продажи на мировых рынках подобной продукции постоянно растут. Большинство модемов (82%), которыми пользуются владельцы ноутбуков, компьютеров и различных мобильных устройств, составляют модемы, подключаемые к USB-портам.

Таблица: виды модемов по типу поддерживаемых сетей

Особенности
Аналоговые	Используются для подключения к обычным телефонным линиям, исключают параллельное использование интернета и телефонной связи
DSL	Используются в обычной телефонной сети: в отличие от аналоговых, позволяют одновременное использование телефона и интернета
ISDN	Дают возможность использовать преимущества, предоставляемые цифровыми линиями телефонной связи, и позволяют достигать скорости передачи данных до 128 Кбит/с
DOCSIS, EuroDOCSIS	Применяются для получения доступа к интернету в сетях кабельного телевидения
PLC	Используются для передачи данных по проводам электрической сети (внутридомовая проводка 220 вольт)
2G, 3G, 4G	Используются в сотовых системах связи
TNC	Применяются в пакетных радиосетях
ZigBee	Применяются в локальных радиосетях

Выбор, подключение и настройка ADSL-модема

Наиболее часто при подключении к телефонным сетям используются ADSL-модемы.

Самый дешёвый вариант подключения - модем, оборудованный USB-интерфейсом. Такие устройства отличаются малыми габаритами и простой настройкой. К сожалению, не все компьютеры совместимы с подобными модемами.

Модем с USB-интерфейсом отличается удобством в использовании

Модемы, оборудованные Ethernet-портом, универсальны и подключаются ко всем компьютерам и ноутбукам. Если предполагается использование стационарного компьютера, а в создании внутренней сети Wi-Fi нет необходимости, имеет смысл выбрать подобное устройство.

Наибольшей популярностью пользуются модемы с Wi-Fi. В них предусмотрено подключение устройств как проводным, так и беспроводным способом. Такой модем может работать как мост или роутер. У него предусмотрена раздача интернета по Wi-Fi сети. Именно такие многофункциональные устройства стоит выбирать для использования. Главный критерий оценки при их выборе - это необходимая вам мощность. От неё зависит цена модема и зона действия сигнала Wi-Fi. Соответственно, для небольших помещений хватит более дешёвого варианта, в случае требований к покрытию значительной площади необходимо выбирать большую мощность.

Модем с Wi-Fi поможет создать домашнюю сеть

Для настройки подобных устройств требуется информация от провайдера - DNS и IP-адрес, PVC, логин и пароль, присвоенные абоненту. Эти параметры вводятся вручную. Многие операторы предоставляют диск с необходимыми настройками. В таких случаях особых знаний и навыков для настройки модема не требуется.

Если модем использовался раньше, лучшим решением будет сброс его настроек на заводские параметры. Эта функция в основном используется при смене провайдера или в случае утраты пароля доступа.

Для возврата настроек к первичным необходимо:

Подключить ADSL-модем к источнику питания.
Найти на корпусе модема кнопку или отверстие (в зависимости от модели) с надписью Reset.
Зажать кнопку примерно на 30 секунд.
Если для этих целей в устройстве предусмотренно отверстие, необходимо вставить туда тонкий металлический предмет типа скрепки и удерживать некоторое время.

При правильном выполнении манипуляций устройство будет перезагружено и возвращено к заводским настройкам.

Непосредственно подключение модема выполняется подобным образом:

Подключите модем к электросети.
Присоедините телефонный кабель к модему.
К разъёму LAN подключите интернет-кабель, ведущий к компьютеру.
Если модем может раздавать Wi-Fi, а ваше устройство оборудовано Wi-Fi приёмником, кабель можно не подключать. Найдите на устройстве сеть и введите пароль, который указан в инструкции к модему.
При правильном подключении индикатор сети, которым оборудуются модемы, должен мигать.

Настройка модема обычно не вызывает вопросов даже у самых неопытных пользователей, если есть установочный диск. Всё происходит в автоматическом режиме.

Видео: как настроить ADSL-модем

Выбор, подключение и настройка 4G модема

Есть ряд важных показателей, на которые нужно обратить внимание:

скорость, с которой происходит обработка и получение информации;
наличие слота для подключения наружной антенны, мощность внутренней антенны;
число потребителей, имеющих возможность к одновременному подключению к модему;
модели совместимых с модемом роутеров;
возможность автоматического переключения между разными сетями.

Наибольшей популярностью пользуются 4G модемы, имеющие USB-интерфейс. Они удобны своей универсальностью, их можно использовать с любыми устройствами: планшетами, ноутбуками, компьютерами с операционными системами Windows 7, 8, 10 или на Android. Сравнение технических характеристик поможет сделать правильный выбор устройства. Желательно выбирать модем, имеющий гарантию и официальный центр обслуживания. Приобретать устройство нужно у проверенных продавцов.

Установка и настройка модема обычно не представляют сложности, все действия система осуществляет в автоматическом порядке. Рассмотрим подключение модема к роутеру «Мегафон 4G»:

Вставьте модем с сим-картой в свободный USB-порт компьютера или ноутбука.
Модем необходимо вставить в свободный USB-порт
После определения системой подключения устройства и открытия окна автозапуска кликните на «Выполнить».
В открывшемся окне автозапуска необходимо нажать «Выполнить»
После этого начнётся процесс подготовки установки драйверов.
Нужно дождаться завершения процесса подготовки к установке драйверов
Нажмите кнопку установки в окне Megafon Internet.
Для начала установки программного обеспечения модема нажмите кнопку «Установить»
Дождитесь завершения процесса.
Подождите окончания установки программного обеспечения модема
После окончания установки система уведомит об обнаружении сети.
Произойдёт автоматический запуск программы. В открывшемся окне нажмите кнопку «Подключиться».
В открывшемся окне нужно нажать кнопку «Подключиться»
В случае успешного подключения к интернету в разделе «Модем» активируется пункт «Отключиться».
В параметре «Режим» назначьте пункт «Автоматический выбор»
Вкладка «Статистика» поможет вам вести наблюдение за скоростью отправки и получения данных, контролировать остаток выделенного трафика.
Используя вкладку «Статистика», можно контролировать скорость передачи данных и остаток выделенного трафика

Зависит ли скорость интернета от модема

В реальности скорость работы устройства зависит от возможностей провайдера. Однако каждая модель модема имеет свою пропускную способность, которая также оказывает сильное влияние на этот показатель. Расчётные пропускные возможности обычно указаны в сопроводительных документах к оборудованию.

Но не нужно забывать и про такие факторы, как количество конечных потребителей, использующих интернет, или загруженость системы различными программами, работающими в фоновом режиме. К тому же провайдеры не всегда обеспечивают декларируемые показатели. Не забывайте своевременно проводить оптимизацию системы, обновляйте антивирусное ПО и периодически проводите чистку компьютера такими утилитами, как Glary Utilities.

Из всего разнообразия существующих типов и видов наиболее интересны для рядовых пользователей модемы, обеспечивающие беспроводной выход в интернет из любой точки в зоне покрытия сигналом. Так как возможности сотовых операторов растут, подобный способ подключения к сети набирает популярность. В скором времени скорость беспроводного интернета сравняется с возможностями, которые предоставляют высокоскоростные кабельные соединения.

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):

Атмосфера Земли.
Медь.
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:

2,4 ГГц.
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.

Светодиод нужен для преобразования электрические колебания-свет.
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:

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

Новичок начинал звонить.
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:

Архивированные файлы – 50 кбит/с.
Текст – 320 кбит/с.
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:

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:

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

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

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

Быстрый.
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:

Область выгрузки данных.
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.

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

USB-модем – это приёмопередатчик, использующий сети операторов мобильной связи для передачи и приёма информации. Он подключается к USB разъёму компьютера и после небольшой настройки позволяет пользоваться интернетом. Также его можно использовать с обычным роутером. В USB-модем вставляется SIM-карта, выбор которой зависит лишь от покрытия сети оператора в нужном вам месте. Все USB-модемы очень маленькие и лёгкие, позволяют носить их в сумке или кармане.

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

3G и 4G - это технологии беспроводной связи, которые позволяют получать скоростной доступ в интернет с мобильных устройств. Буква G в их названиях – от слова «generation», то есть «поколение». Следовательно, 3G – это третье поколение беспроводной связи, а 4G – четвёртое.

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

Все эти страшные аббревиатуры – не что иное как стандарты связи и технологии разных поколений.

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

Как мы уже упоминали, USB-модемы в отдельном питании не нуждаются. Благодаря этому их можно использовать любое время, достаточно только вставить в USB-разъём компьютера.

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

Это разъём, который позволит подключить модем к компьютеру с помощью кабеля Ethernet. Такое подключение обеспечит стабильность работы и максимально высокую скорость между устройством и модемом. Такая функция бывают только у мобильных роутеров, так как USB-модемы итак подсоединяются к компьютеру.

Интерфейс для внешней антенны

Внешняя антенна нужна для того, чтобы лучше ловить сеть. Ведь сигнал бывает нестабилбным, особенно за городом; он зависит от времени суток, погоды и многих других факторов. Главный минус антенны – её малая мобильность. Поэтому этот вариант подойдёт только для тех, кто решил обустроить стационарную интернет точку, например, на даче.

Дополнительные функции

У мобильных модемов бывают дополнительные функции. Но они могут быть полезны далеко не всем. К тому же многие из них довольно энергозатратны. Так что решите сразу, что из нижеперечисленного вам нужно.

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

Если говорить о USB-модемах, то они все не больше 100 мм в длину и 40 г на вес. С мобильными роутерами же всё иначе. Их вес может достигать 700 г, а габариты – 250 х 100 мм. Но существуют также компактные модели, которые можно легко носить в кармане.

Настройка

Для многих пользователей это будет важным параметром. Ведь хочется запустить гаджет и сразу же им пользоваться. Мало того, для многих станет настоящей проблемой настроить модем – не все свободно владеют техникой. Поэтому, если исходить из этого параметра, то предпочтение лучше отдать USB-модемам, причём наиболее простым.

Критерии выбора

Мы рассмотрели основные параметры мобильных модемов и выяснили, что подбор характеристик зависит от потребностей пользователя. Нужно определить, где и с какими устройствами будет использоваться модем, а также какие дополнительные функции будут нужны. Исходя из потребностей пользователей мы и классифицировали мобильные модемы.

Для использования в городе со стационарным компьютером стоит приобрести

Программы