Modem - Modem

Um modulador-desmodulador , ou simplesmente um modem , é um dispositivo de hardware que converte dados de um formato digital, destinado à comunicação direta entre dispositivos com fiação especializada, em um adequado para um meio de transmissão , como linhas telefônicas ou rádio. Um modem modula um ou mais sinais de onda portadora para codificar informações digitais para transmissão e demodula sinais para decodificar as informações transmitidas. O objetivo é produzir um sinal que possa ser transmitido facilmente e decodificado de forma confiável para reproduzir os dados digitais originais.

Os modems podem ser usados ​​com quase todos os meios de transmissão de sinais analógicos, de diodos emissores de luz a rádio . Um tipo comum de modem é aquele que transforma os dados digitais de um computador em um sinal elétrico modulado para transmissão por linhas telefônicas , a ser demodulado por outro modem no lado do receptor para recuperar os dados digitais.

Velocidades

Os modems são frequentemente classificados pela quantidade máxima de dados que podem enviar em uma determinada unidade de tempo , geralmente expressa em bits por segundo (símbolo bit / s , às vezes abreviado como "bps") ou raramente em bytes por segundo (símbolo B / s ) . Os modems de banda larga modernos são normalmente descritos em megabits.

Historicamente, os modems eram frequentemente classificados por sua taxa de símbolo , medida em baud . A unidade de baud denota símbolos por segundo, ou o número de vezes por segundo que o modem envia um novo sinal. Por exemplo, o padrão ITU V.21 usou chaveamento de mudança de frequência de áudio com duas frequências possíveis, correspondendo a dois símbolos distintos (ou um bit por símbolo), para transportar 300 bits por segundo usando 300 baud. Em contraste, o padrão ITU V.22 original, que podia transmitir e receber quatro símbolos distintos (dois bits por símbolo), transmitia 1.200 bits enviando 600 símbolos por segundo (600 baud) usando chaveamento de mudança de fase .

Muitos modems são de taxa variável, permitindo que sejam usados ​​em um meio com características aquém das ideais, como uma linha telefônica de baixa qualidade ou muito longa. Esta capacidade é freqüentemente adaptável para que um modem possa descobrir a taxa máxima de transmissão prática durante a fase de conexão ou durante a operação.

Coleção de modems antes usados ​​na Austrália, incluindo modems dial-up, DSL e a cabo.

História geral

Os modems surgiram da necessidade de conectar teleimpressoras em linhas telefônicas comuns, em vez das linhas alugadas mais caras, que anteriormente eram usadas para teleimpressoras e telégrafos automatizados baseados em loop de corrente . Os primeiros dispositivos que satisfazem a definição de modem podem ser os multiplexadores usados ​​por agências de notícias na década de 1920.

Em 1941, os Aliados desenvolveram um sistema de criptografia de voz chamado SIGSALY, que usava um codificador de voz para digitalizar a fala, depois criptografava a fala com teclado único e codificava os dados digitais como tons usando chaveamento de mudança de frequência. Essa também era uma técnica de modulação digital, o que o tornou um dos primeiros modems.

Em grande parte, os modems comerciais não se tornaram disponíveis até o final dos anos 1950, quando o rápido desenvolvimento da tecnologia de computador criou a demanda por um método de conectar computadores a longas distâncias, resultando na Bell Company e em outras empresas produzindo um número crescente de modems de computador para uso através de linhas telefônicas comutadas e alugadas.

Desenvolvimentos posteriores iria produzir modems que operam sobre linhas de cabo de televisão , linhas de energia , e várias tecnologias de rádio , bem como modems que alcançaram velocidades muito mais altas através de linhas telefônicas.

Discar

Um modem dial-up transmite dados de computador através de uma linha telefônica comutada comum que não foi projetada para uso de dados. Isso contrasta com os modems de linha alugada , que também operam em linhas fornecidas por uma companhia telefônica, mas que se destinam ao uso de dados e não impõem as mesmas restrições de sinalização.

Os dados modulados devem se ajustar às restrições de frequência de um sinal de áudio de voz normal. Os primeiros modems, incluindo modems acústicos acoplados , dependiam das partes em comunicação ou de uma unidade de chamada automática para discar e estabelecer uma conexão de voz antes de comutar seus modems para linha; dispositivos mais modernos são capazes de realizar as ações necessárias para conectar uma chamada por meio de uma central telefônica, por exemplo, pegar a linha, discar, entender os sinais enviados de volta pelo equipamento da companhia telefônica (tom de discagem, toque, sinal de ocupado), reconhecer os sinais de toque de entrada e atender chamadas.

Os modems dial-up foram feitos em uma ampla variedade de velocidades e recursos, com muitos capazes de testar a linha que estão chamando e selecionar o modo de sinalização mais avançado que a linha pode suportar. De modo geral, os modems dial-up mais rápidos já disponíveis para os consumidores nunca ultrapassaram 56 kbit / s e nunca alcançaram essa velocidade em ambas as direções.

O modem dial-up já foi uma tecnologia amplamente conhecida, uma vez que foi comercializado em massa para consumidores em muitos países para acesso dial-up à Internet . Na década de 1990, dezenas de milhões de pessoas nos Estados Unidos usaram modems dial-up para acesso à Internet.

Desde então, o serviço dial-up foi amplamente suplantado pela Internet de banda larga , como DSL , que normalmente ainda usa um modem, mas de um tipo muito diferente, que ainda pode operar em uma linha telefônica normal, mas com restrições substancialmente relaxadas.

História

Década de 1950

Terminal TeleGuide

A produção em massa de modems de linha telefônica nos Estados Unidos começou como parte do sistema de defesa aérea SAGE em 1958, conectando terminais em várias bases aéreas, locais de radar e centros de comando e controle aos centros de direção SAGE espalhados pelos Estados Unidos e Canadá .

Pouco depois, em 1959, a tecnologia dos modems SAGE foi disponibilizada comercialmente como Bell 101 , que fornecia velocidades de 110 bit / s. Bell chamou este e vários outros modems iniciais de "conjuntos de dados".

Década de 1960

Alguns modems anteriores eram baseados em frequências de tons de toque , como os modems de tom de toque do estilo Bell 400.

O padrão Bell 103A foi introduzido pela AT&T em 1962. Fornecia serviço full-duplex a 300 bits / s em linhas telefônicas normais. Foi usado o chaveamento de frequência , com o originador da chamada transmitindo em 1.070 ou 1.270  Hz e o modem de atendimento transmitindo em 2.025 ou 2.225 Hz.

O modem 103 eventualmente se tornaria um padrão de fato assim que terceiros (modems não AT&T) chegassem ao mercado, e ao longo da década de 1970, modems independentes tornados compatíveis com o padrão de fato Bell 103 eram comuns. Os modelos de exemplo incluem o Novation CAT e o Anderson-Jacobson . Uma opção de custo mais baixo foi o modem Pennywhistle , projetado para ser construído usando peças prontamente disponíveis.

As máquinas teletipo receberam acesso a redes remotas, como o Teletypewriter Exchange usando o modem Bell 103. A AT&T também produziu unidades de custo reduzido, os modems 113D somente de origem e 113B / C somente de resposta.

Década de 1970

O 201A Data-Phone era um modem síncrono usando codificação phase-shift keying (PSK) de dois bits por símbolo , alcançando 2.000 bits / s half-duplex em linhas telefônicas normais. Neste sistema, os dois tons de qualquer lado da conexão são enviados em frequências semelhantes às dos sistemas de 300 bits / s, mas ligeiramente fora de fase.

No início de 1973, Vadic introduziu o VA3400, que executava full-duplex a 1.200 bit / s em uma linha telefônica normal.

Em novembro de 1976, a AT&T lançou o modem 212A, de design semelhante, mas usando a frequência mais baixa definida para transmissão. Não era compatível com o VA3400, mas funcionava com modem 103A a 300 bit / s.

Em 1977, o Vadic respondeu com o modem triplo VA3467, um modem somente resposta vendido a operadores de centros de computação que suportavam o modo de 1.200 bits / s do Vadic, o modo 212A da AT&T e a operação 103A.

O Smartmodem Hayes de 300 baud original

Década de 1980

Um avanço significativo em modems foi o Hayes Smartmodem , lançado em 1981. O Smartmodem era um modem de conexão direta 103A 300 bit / s padrão, mas introduziu uma linguagem de comando que permitia ao computador fazer solicitações de controle, como comandos para discar ou atender chamadas, através da mesma interface RS-232 usada para a conexão de dados. O conjunto de comandos usado por este dispositivo tornou-se um padrão de fato, o conjunto de comandos Hayes , que foi integrado em dispositivos de muitos outros fabricantes.

A discagem automática não era um recurso novo - estava disponível por meio de Unidades de Chamada Automática separadas e via modems usando a interface X.21 - mas o Smartmodem o tornou disponível em um único dispositivo com a onipresente interface RS-232, tornando esse recurso acessível de praticamente qualquer sistema ou idioma.

A introdução do Smartmodem tornou as comunicações muito mais simples e de fácil acesso. Isso proporcionou um mercado crescente para outros fornecedores, que licenciaram as patentes de Hayes e competiram em preço ou adicionando recursos. Isso acabou levando a uma ação legal sobre o uso da linguagem de comando patenteada de Hayes.

Os modems de discagem geralmente permaneceram em 300 e 1.200 bit / s (eventualmente se tornando padrões como V.21 e V.22 ) em meados da década de 1980.

Em 1984, foi criado o V.22bis , um sistema de 2.400 bits / s semelhante em conceito ao Bell 212. 1.200 bits / s. Esse aumento na taxa de bits foi alcançado definindo quatro ou oito símbolos distintos, o que permitiu a codificação de dois ou três bits por símbolo em vez de apenas um. No final da década de 1980, muitos modems podiam suportar padrões aprimorados como esse, e a operação de 2.400 bits / s estava se tornando comum.

O aumento da velocidade do modem melhorou muito a capacidade de resposta dos sistemas online e tornou a transferência de arquivos prática. Isso levou a um rápido crescimento dos serviços online com grandes bibliotecas de arquivos, o que, por sua vez, deu mais razão para possuir um modem. A rápida atualização dos modems levou a um rápido aumento semelhante no uso do BBS.

A introdução de sistemas de microcomputador com slots de expansão interna tornou práticos os pequenos modems internos. Isso levou a uma série de modems populares para o barramento S-100 e computadores Apple II que podiam discar diretamente, atender chamadas e desligar totalmente o software, os requisitos básicos de um sistema de BBS (BBS). O CBBS seminal, por exemplo, foi criado em uma máquina S-100 com um modem interno Hayes, e vários sistemas semelhantes se seguiram.

O cancelamento de eco tornou-se um recurso dos modems neste período, o que melhorou a largura de banda disponível para ambos os modems, permitindo que eles ignorassem seus próprios sinais refletidos.

Melhorias adicionais foram introduzidas pela codificação de modulação de amplitude em quadratura (QAM), que aumentou o número de bits por símbolo para quatro por meio de uma combinação de mudança de fase e amplitude.

A transmissão a 1.200 baud produziu o padrão V.27ter de 4.800 bit / s, e a 2.400 baud o V.32 de 9.600 bit / s. A frequência da portadora foi de 1.650 Hz em ambos os sistemas.

A introdução desses sistemas de alta velocidade também levou ao desenvolvimento da máquina de fax digital durante a década de 1980. Enquanto a tecnologia de fax inicial também usava sinais modulados em uma linha telefônica, o fax digital usava a codificação digital agora padrão usada por modems de computador. Isso acabou permitindo que os computadores enviassem e recebessem imagens de fax.

Década de 1990

US Robotics Sportster 14.400 Fax modem (1994)

No início da década de 1990, os modems V.32 operando a 9600 bit / s foram introduzidos, mas eram caros e só começaram a entrar no mercado quando o V.32bis foi padronizado, operando a 14.400 bit / s.

A divisão de chips da Rockwell International desenvolveu um novo conjunto de chips de driver que incorpora o padrão V.32bis e tem um preço agressivo. A Supra, Inc. fez um acordo de exclusividade de curto prazo com a Rockwell e desenvolveu o SupraFAXModem 14400 com base nele. Lançado em janeiro de 1992 por US $ 399 (ou menos), era a metade do preço dos modems V.32 mais lentos já existentes no mercado. Isso levou a uma guerra de preços e, no final do ano, o V.32 estava morto, nunca tendo sido realmente estabelecido, e os modems V.32bis estavam amplamente disponíveis por US $ 250.

O V.32bis teve tanto sucesso que os padrões de alta velocidade mais antigos tinham poucas vantagens. A USRobotics (USR) lutou com uma versão de 16.800 bits / s do HST, enquanto a AT&T introduziu um método único de 19.200 bits / s que eles se referiram como V.32ter , mas nenhum dos modems não padrão vendeu bem.

Modem V.34 implementado como uma placa ISA interna
V.34 dados / fax modem como placa de PC para notebooks
Modem V.34 externo com porta serial RS-232

O interesse do consumidor por essas melhorias proprietárias diminuiu durante a longa introdução do padrão V.34 de 28.800 bits / s . Enquanto esperavam, várias empresas decidiram lançar hardware e introduzir modems que eles chamam de V.FAST .

Para garantir a compatibilidade com modems V.34, uma vez que um padrão foi ratificado (1994), os fabricantes usaram componentes mais flexíveis, geralmente um DSP e microcontrolador , em oposição a chips de modem ASIC projetados para esse fim . Isso permitiria que as atualizações de firmware posteriores estivessem em conformidade com os padrões, uma vez ratificados.

O padrão ITU V.34 representa o culminar desses esforços conjuntos. Empregava as técnicas de codificação mais poderosas disponíveis na época, incluindo codificação de canal e codificação de forma. Dos meros quatro bits por símbolo (9,6 kbit / s), os novos padrões usaram o equivalente funcional de 6 a 10 bits por símbolo, além de aumentar as taxas de transmissão de 2.400 para 3.429, para criar modems de 14,4, 28,8 e 33,6 kbit / s . Essa taxa está próxima do limite teórico de Shannon de uma linha telefônica.

Tecnologias de 56 kbit / s

Embora as velocidades de 56.000 bit / s estivessem disponíveis para modems de linha alugada por algum tempo, elas não se tornaram disponíveis para modems dial-up até o final da década de 1990.

Banco de modem dial-up em um ISP

No final da década de 1990, começaram a ser introduzidas tecnologias para atingir velocidades acima de 33,6 kbit / s. Várias abordagens foram usadas, mas todas começaram como soluções para um único problema fundamental com as linhas telefônicas.

Quando as empresas de tecnologia começaram a investigar velocidades acima de 33,6 kbit / s, as empresas de telefonia haviam mudado quase inteiramente para redes totalmente digitais. Assim que uma linha telefônica chegava a uma central telefônica local, uma placa de linha convertia o sinal analógico do assinante em um digital e vice-versa. Embora as linhas telefônicas codificadas digitalmente forneçam teoricamente a mesma largura de banda que os sistemas analógicos que substituíram, a própria digitalização impôs restrições aos tipos de formas de onda que poderiam ser codificados de forma confiável.

O primeiro problema era que o processo de conversão analógico-digital é intrinsecamente com perdas, mas em segundo lugar, e mais importante, os sinais digitais usados ​​pelas telcos não eram "lineares": eles não codificavam todas as frequências da mesma maneira, em vez de utilizar uma codificação não linear ( μ-law e a-law ) destinada a favorecer a resposta não linear do ouvido humano aos sinais de voz. Isso tornava muito difícil encontrar uma codificação de 56 kbit / s que pudesse sobreviver ao processo de digitalização.

Os fabricantes de modems descobriram que, embora a conversão de analógico para digital não pudesse preservar velocidades mais altas, as conversões de digital para analógico sim. Como era possível para um ISP obter uma conexão digital direta com uma telco, um modem digital  - aquele que se conecta diretamente a uma interface de rede telefônica digital, como T1 ou PRI - poderia enviar um sinal que utilizasse cada bit de largura de banda disponível em o sistema. Embora esse sinal ainda tivesse que ser convertido de volta para analógico no final do assinante, essa conversão não distorceria o sinal da mesma forma que a direção oposta.

Por esta mesma razão, enquanto 56k permitiam 56 kbit / s downstream (do ISP para o assinante), a mesma velocidade nunca foi alcançada na direção upstream (do assinante para o ISP), porque isso exigia passar por um analógico-para- conversão digital. Esse problema nunca foi superado.

Primeiros produtos de 56k dial-up

A primeira opção dial-up de 56k era um projeto proprietário da USRobotics , que eles chamavam de "X2" porque 56k era o dobro da velocidade (× 2) de modems de 28k.

Naquela época, a USRobotics detinha 40% do mercado de modems de varejo, enquanto a Rockwell International detinha 80% do mercado de chipsets de modem . Preocupado em ser excluído, Rockwell começou a trabalhar em uma tecnologia rival de 56k. Eles se juntaram à Lucent e à Motorola para desenvolver o que chamaram de "K56Flex" ou apenas "Flex".

Ambas as tecnologias chegaram ao mercado por volta de fevereiro de 1997; embora problemas com modems K56Flex tenham sido observados em análises de produtos até julho, dentro de seis meses as duas tecnologias funcionaram igualmente bem, com variações dependendo muito das características de conexão local.

O preço de varejo desses primeiros modems de 56K era de cerca de US $ 200, em comparação com US $ 100 para modems padrão de 33k. Equipamento compatível também era necessário no lado dos provedores de serviços de Internet (ISPs), com custos variando dependendo se seu equipamento atual poderia ser atualizado. Cerca de metade de todos os ISPs ofereciam suporte de 56k em outubro de 1997. As vendas ao consumidor eram relativamente baixas, o que a USRobotics e a Rockwell atribuíram a padrões conflitantes.

56k padronizado (V.90 / V.92)

Em fevereiro de 1998, a International Telecommunication Union (ITU) anunciou o esboço de um novo padrão V.90 de 56 kbit / s com forte suporte da indústria. Incompatível com qualquer um dos padrões existentes, era um amálgama de ambos, mas foi projetado para permitir os dois tipos de modem por meio de uma atualização de firmware. O padrão V.90 foi aprovado em setembro de 1998 e amplamente adotado por ISPs e consumidores.

O padrão V.92 foi aprovado pela ITU em novembro de 2000 e utilizou a tecnologia digital PCM para aumentar a velocidade de upload para um máximo de 48 kbit / s.

A alta velocidade de upload foi uma troca. A taxa de upstream de 48 kbit / s reduziria a downstream para até 40 kbit / s devido aos efeitos de eco na linha. Para evitar esse problema, os modems V.92 oferecem a opção de desligar o upstream digital e, em vez disso, usar uma conexão analógica simples de 33,6 kbit / s para manter um downstream digital alto de 50 kbit / s ou superior.

O V.92 também adicionou dois outros recursos. A primeira é a capacidade dos usuários com chamadas em espera de colocar sua conexão dial-up com a Internet em espera por longos períodos enquanto atendem a uma chamada. O segundo recurso é a capacidade de se conectar rapidamente ao ISP de alguém, conseguida lembrando as características analógicas e digitais da linha telefônica e usando essas informações salvas ao se reconectar.

Evolução das velocidades dial-up

Esses valores são valores máximos e os valores reais podem ser mais lentos em certas condições (por exemplo, linhas telefônicas com ruído). Para obter uma lista completa, consulte a lista de artigos complementares de larguras de banda de dispositivos . Um baud é um símbolo por segundo; cada símbolo pode codificar um ou mais bits de dados.

Conexão Modulação Taxa de bits [kbit / s] Ano de lançamento
110 de transmissão de Bell 101 modem FSK 0,1 1958
300 baud ( Bell 103 ou V.21 ) FSK 0,3 1962
1200 bit / s (1200 baud) ( Bell 202 ) FSK 1,2 1976
1200 bit / s (600 baud) ( Bell 212A ou V.22 ) QPSK 1,2 1980
2.000 bits / s (1.000 bauds) (Bell 201A) PSK 2.0 1962
2400 bit / s (600 baud) ( V.22bis ) QAM 2,4 1984
2400 bit / s (1200 baud) ( V.26bis ) PSK 2,4
4800 bit / s (1600 baud) ( V.27ter ) PSK 4,8
4800 bit / s (1600 baud, Bell 208B) DPSK 4,8
9600 bit / s (2400 baud) ( V.32 ) QAM 9,6 1984
14,4 kbit / s (2400 baud) ( V.32bis ) treliça 14,4 1991
19,2 kbit / s (2400 baud) (V.32 "terbo") treliça 19,2 1993
28,8 kbit / s (3200 baud) ( V.34 ) treliça 28,8 1994
33,6 kbit / s (3429 baud) ( V.34 ) treliça 33,6 1996
56 kbit / s (8000/3429 baud) ( V.90 ) digital 56,0 / 33,6 1998
56 kbit / s (8000/8000 baud) ( V.92 ) digital 56,0 / 48,0 2000
Modem de ligação (dois modems de 56k) ( V.92 ) 112,0 / 96,0
Compressão de hardware (variável) ( V.90 / V.42bis ) 56,0–220,0
Compressão de hardware (variável) ( V.92 / V.44 ) 56,0–320,0
Compressão da web do lado do servidor (variável) ( Netscape ISP ) 100,0-1.000,0

Compressão

Muitos modems dial-up implementam padrões para compactação de dados para obter maior rendimento efetivo para a mesma taxa de bits. V.44 é um exemplo usado em conjunto com V.92 para atingir velocidades superiores a 56k em linhas telefônicas comuns.

À medida que os modems de 56k baseados em telefone começaram a perder popularidade, alguns provedores de serviços de Internet, como Netzero / Juno, Netscape e outros, começaram a usar a pré-compactação para aumentar a taxa de transferência aparente. Essa compactação do lado do servidor pode operar com muito mais eficiência do que a compactação dinâmica realizada nos modems, porque as técnicas de compactação são específicas para o conteúdo (JPEG, texto, EXE etc.). Texto de site, imagens e mídia Flash são normalmente compactados em aproximadamente 4%, 12% e 30%, respectivamente. A desvantagem é a perda de qualidade, pois eles usam compactação com perdas que faz com que as imagens fiquem pixeladas e manchadas. Os ISPs que empregam essa abordagem geralmente a anunciam como "discagem acelerada".

Esses downloads acelerados são integrados aos navegadores Opera e Amazon Silk , usando seu próprio texto do lado do servidor e compressão de imagem.

Métodos de fixação

Os modems dial-up podem ser conectados de duas maneiras diferentes: com um acoplador acústico ou com uma conexão elétrica direta.

Modems conectados diretamente

A decisão do Hush-a-Phone , que legalizou os acopladores acústicos, aplicava-se apenas a conexões mecânicas a um aparelho telefônico, não a conexões elétricas à linha telefônica. A decisão da Carterfone de 1968, entretanto, permitiu que os clientes conectassem dispositivos diretamente a uma linha telefônica, desde que seguissem os rígidos padrões definidos pela Bell para não interferir na rede telefônica. Isso abriu a porta para a fabricação independente (não AT&T) de modems de conexão direta, que se conectavam diretamente à linha telefônica em vez de por meio de um acoplador acústico.

Embora a Carterfone exigisse que a AT&T permitisse a conexão de dispositivos, a AT&T argumentou com sucesso que eles deveriam ter permissão para exigir o uso de um dispositivo especial para proteger sua rede, colocado entre o modem de terceiros e a linha, chamado de Data Access Arrangement ou DAA . O uso de DAAs foi obrigatório de 1969 a 1975, quando as novas regras da Parte 68 da FCC permitiam o uso de dispositivos sem um DAA fornecido pela Bell, sujeito a circuitos equivalentes incluídos no dispositivo de terceiros.

Praticamente todos os modems produzidos após a década de 1980 são de conexão direta.

Acopladores acústicos

O modem Novation CAT acusticamente acoplado

Embora a Bell (AT&T) fornecesse modems que se conectavam via conexão direta com fio à rede telefônica já em 1958, seus regulamentos na época não permitiam a conexão elétrica direta de qualquer dispositivo que não fosse da Bell a uma linha telefônica. No entanto, a decisão do Hush-a-Phone permitia que os clientes conectassem qualquer dispositivo a um telefone , desde que não interferisse em sua funcionalidade. Isso permitiu que fabricantes terceirizados (não Bell) vendessem modems utilizando um acoplador acústico .

Com um acoplador acústico, um monofone de telefone comum foi colocado em uma base contendo um alto-falante e um microfone posicionados para coincidir com os do monofone. Os tons usados ​​pelo modem eram transmitidos e recebidos no aparelho, que os transmitia para a linha telefônica.

Como o modem não estava conectado eletricamente, era incapaz de atender, desligar ou discar, o que exigia controle direto da linha. A discagem por tom teria sido possível, mas por tom não estava universalmente disponível neste momento. Consequentemente, o processo de discagem foi executado pelo usuário levantando o monofone, discando e, em seguida, colocando o monofone no acoplador. Para acelerar este processo, um usuário pode adquirir um discador ou Unidade de Chamada Automática .

Unidades / discadores automáticos

Modems iniciais - não podiam fazer ou receber chamadas por conta própria, mas exigiam intervenção humana para essas etapas.

Já em 1964, a Bell fornecia unidades de chamada automática que se conectavam separadamente a uma segunda porta serial em uma máquina host e podiam ser comandadas para abrir a linha, discar um número e até mesmo garantir que a extremidade remota tivesse se conectado com sucesso antes de transferir o controle para o modem . Mais tarde, modelos de terceiros seriam disponibilizados, às vezes conhecidos simplesmente como discadores , e recursos como a capacidade de entrar automaticamente em sistemas de compartilhamento de tempo.

Eventualmente, esse recurso seria integrado aos modems e não exigiria mais um dispositivo separado.

Modems baseados em controlador vs. modems soft

Um soft modem PCI Winmodem (à esquerda) ao lado de um modem ISA convencional (à direita)

Antes da década de 1990, os modems continham toda a eletrônica e inteligência para converter dados de forma discreta em um sinal analógico (modulado) e vice-versa, e para lidar com o processo de discagem, como uma mistura de lógica discreta e chips de propósito especial. Esse tipo de modem às vezes é chamado de baseado em controlador .

Em 1993, a Digicom lançou o Connection 96 Plus , um modem que substituiu os componentes discretos e personalizados por um processador de sinal digital de uso geral, que poderia ser reprogramado para atualizar para padrões mais novos.

Posteriormente, a USRobotics lançou o Sportster Winmodem , um design baseado em DSP que pode ser atualizado de forma semelhante.

À medida que essa tendência de design se espalhou, ambos os termos - soft modem e Winmodem - obtiveram uma conotação negativa em círculos de computação não baseados em Windows porque os drivers não estavam disponíveis para plataformas não Windows ou estavam disponíveis apenas como binários de código fechado impossíveis de manter. problema particular para usuários Linux.

Mais tarde, na década de 1990, os modems baseados em software tornaram-se disponíveis. Estas são essencialmente placas de som e, de fato, um design comum usa o codec de áudio AC'97 , que fornece áudio multicanal para um PC e inclui três canais de áudio para sinais de modem.

O áudio enviado e recebido na linha por um modem desse tipo é gerado e processado inteiramente em software, geralmente em um driver de dispositivo. Há pouca diferença funcional da perspectiva do usuário, mas esse design reduz o custo de um modem, movendo a maior parte da capacidade de processamento para um software barato em vez de dispendiosos DSPs de hardware ou componentes discretos.

Os modems soft de ambos os tipos são placas internas ou se conectam a barramentos externos, como USB . Eles nunca utilizam RS-232 porque requerem canais de alta largura de banda para os computadores host para transportar os sinais de áudio brutos gerados (enviados) ou analisados ​​(recebidos) pelo software.

Como a interface não é RS-232, não existe um padrão para comunicação direta com o dispositivo. Em vez disso, os modems leves vêm com drivers que criam uma porta RS-232 emulada, com a qual o software do modem padrão (como um aplicativo discador do sistema operacional) pode se comunicar.

Modems de voz / fax

"Voz" e "fax" são termos adicionados para descrever qualquer modem de discagem capaz de gravar / reproduzir áudio ou transmitir / receber fax. Alguns modems são capazes de todas as três funções.

Os modems de voz são usados ​​para aplicativos de integração de telefonia por computador tão simples como fazer / receber chamadas diretamente por meio de um computador com um fone de ouvido e tão complexos quanto sistemas de chamada robótica totalmente automatizados .

Os modems de fax podem ser usados ​​para envio de fax baseado em computador, no qual os faxes são enviados e recebidos sem que os faxes de entrada ou saída precisem ser impressos em papel. Isso é diferente do efax , no qual o envio de fax ocorre pela Internet, em alguns casos não envolvendo nenhuma linha telefônica.

Popularidade

Uma Software Publishers Association de 1994 descobriu que, embora 60% dos computadores nas residências dos Estados Unidos tivessem um modem, apenas 7% das residências ficavam online. Um estudo da CEA em 2006 descobriu que o acesso discado à Internet estava diminuindo nos EUA. Em 2000, as conexões dial-up à Internet respondiam por 74% de todas as conexões residenciais da Internet nos Estados Unidos. O padrão demográfico dos Estados Unidos para usuários de modem dial-up per capita foi mais ou menos espelhado no Canadá e na Austrália nos últimos 20 anos.

O uso de modem dial-up nos Estados Unidos caiu para 60% em 2003 e, em 2006, era de 36%. Os modems de banda de voz já foram o meio mais popular de acesso à Internet nos Estados Unidos, mas com o advento de novas formas de acesso à Internet, o modem tradicional de 56K foi perdendo popularidade. O modem dial-up ainda é amplamente utilizado por clientes em áreas rurais, onde DSL, cabo, satélite ou serviço de fibra óptica não está disponível, ou eles não estão dispostos a pagar o que essas empresas cobram. Em seu relatório anual de 2012, a AOL mostrou que ainda arrecadou cerca de US $ 700 milhões em taxas de cerca de três milhões de usuários dial-up.

TTY / TDD

Os dispositivos TDD são um subconjunto do teleimpressor destinado ao uso por surdos ou deficientes auditivos, essencialmente um pequeno teletipo com um modem dial-up embutido e um acoplador acústico. Os primeiros modelos produzidos em 1964 utilizavam a modulação FSK de maneira muito parecida com os primeiros modems de computador.

Modems de linha alugada

Um modem de linha alugada também usa fiação telefônica comum, como dial-up e DSL, mas não usa a mesma topologia de rede. Enquanto o dial-up usa uma linha telefônica normal e se conecta por meio do sistema de comutação telefônica, e o DSL usa uma linha telefônica normal, mas se conecta ao equipamento na central telefônica, as linhas alugadas não terminam na telco.

Linhas alugadas são pares de fios telefônicos que foram conectados em um ou mais escritórios centrais telco para formar um circuito contínuo entre dois locais de assinantes, como a sede de uma empresa e um escritório satélite. Eles não fornecem energia ou tom de discagem - são simplesmente um par de fios conectados em dois locais distantes.

Um modem dial-up não funcionará neste tipo de linha, porque ele não fornece a energia, o tom de discagem e a comutação que esses modems exigem. No entanto, um modem com capacidade de linha alugada pode operar em tal linha e, de fato, pode ter melhor desempenho porque a linha não está passando pelo equipamento de comutação telco, o sinal não é filtrado e, portanto, maior largura de banda está disponível.

Os modems de linha alugada podem operar no modo de 2 ou 4 fios. O primeiro usa um único par de fios e só pode transmitir em uma direção por vez, enquanto o último usa dois pares de fios e pode transmitir em ambas as direções simultaneamente. Quando dois pares estão disponíveis, a largura de banda pode chegar a 1,5 Mbit / s, um circuito T1 de dados completo .

Banda larga

Modem a cabo

O termo banda larga ganhou ampla adoção no final da década de 1990 para descrever a tecnologia de acesso à Internet que excede o máximo de 56 kilobit / s de discagem. Existem muitas tecnologias de banda larga, como várias tecnologias DSL ( linha de assinante digital ) e banda larga a cabo.

As tecnologias DSL como ADSL , HDSL e VDSL usam linhas telefônicas (fios que foram instalados por uma companhia telefônica e originalmente destinados ao uso por um assinante de telefone), mas não utilizam a maior parte do restante do sistema telefônico. Seus sinais não são enviados por meio de centrais telefônicas comuns, mas, em vez disso, são recebidos por um equipamento especial (um DSLAM ) na central telefônica da companhia telefônica.

Como o sinal não passa pela central telefônica, nenhuma "discagem" é necessária e as restrições de largura de banda de uma chamada de voz comum não são impostas. Isso permite frequências muito mais altas e, portanto, velocidades muito mais rápidas. O ADSL em particular é projetado para permitir chamadas de voz e uso de dados na mesma linha simultaneamente.

Da mesma forma, os modems a cabo usam infraestrutura originalmente destinada a transportar sinais de televisão e, como o DSL, normalmente permitem receber sinais de televisão ao mesmo tempo que o serviço de Internet de banda larga.

Outros modems de banda larga incluem modems FTTx , modems de satélite e modems de linha de energia .

Terminologia

Termos diferentes são usados ​​para modems de banda larga, porque eles freqüentemente contêm mais do que apenas um componente de modulação / demodulação.

Como as conexões de alta velocidade são frequentemente usadas por vários computadores ao mesmo tempo, muitos modems de banda larga não têm conexões diretas (por exemplo, USB) com o PC, mas se conectam em uma rede como Ethernet ou Wi-Fi. Os primeiros modems de banda larga ofereciam handoff de Ethernet, permitindo o uso de um ou mais endereços IP públicos, mas nenhum outro serviço, como NAT e DHCP, que permitiria que vários computadores compartilhassem uma conexão. Isso fez com que muitos consumidores comprassem "roteadores de banda larga" separados, colocados entre o modem e sua rede, para executar essas funções.

Eventualmente, os ISPs começaram a fornecer gateways residenciais que combinavam o modem e o roteador de banda larga em um único pacote que fornecia roteamento, NAT , recursos de segurança e até mesmo acesso Wi-Fi , além da funcionalidade do modem, para que os assinantes pudessem conectar toda a sua casa sem comprar nenhum equipamento extra. Ainda mais tarde, esses dispositivos foram estendidos para fornecer recursos de " jogo triplo ", como telefonia e serviço de televisão. No entanto, esses dispositivos ainda são frequentemente referidos simplesmente como "modems" pelos fornecedores e fabricantes de serviços.

Consequentemente, os termos "modem", "roteador" e "gateway" agora são usados ​​alternadamente na fala casual, mas em um contexto técnico "modem" pode ter uma conotação específica de funcionalidade básica sem roteamento ou outros recursos, enquanto os outros termos descrevem um dispositivo com recursos como NAT.

Os modems de banda larga também podem lidar com autenticação como PPPoE . Embora muitas vezes seja possível autenticar uma conexão de banda larga a partir de um PC de usuário, como era o caso do serviço de internet discada, mover essa tarefa para o modem de banda larga permite que ele estabeleça e mantenha a própria conexão, o que torna o compartilhamento de acesso entre PCs mais fácil já que cada um não precisa se autenticar separadamente. Os modems de banda larga geralmente permanecem autenticados para o ISP enquanto estiverem ligados.

Rádio

Um módulo de rádio bluetooth com antena embutida (esquerda)

Qualquer tecnologia de comunicação que envie dados digitais sem fio envolve um modem. Isso inclui transmissão direta por satélite , WiFi , WiMax , telefones celulares , GPS , Bluetooth e NFC .

Redes de telecomunicações e dados modernos também fazem uso extensivo de modems de rádio onde links de dados de longa distância são necessários. Esses sistemas são uma parte importante da PSTN e também são de uso comum para links de rede de computadores de alta velocidade para áreas remotas onde a fibra óptica não é econômica.

Os modems sem fio vêm em uma variedade de tipos, larguras de banda e velocidades. Os modems sem fio são freqüentemente chamados de transparentes ou inteligentes. Eles transmitem informações que são moduladas em uma frequência portadora para permitir que muitos links de comunicação sem fio funcionem simultaneamente em frequências diferentes.

Os modems transparentes operam de maneira semelhante a seus primos de modem de linha telefônica. Normalmente, eles eram half duplex , o que significa que não podiam enviar e receber dados ao mesmo tempo. Normalmente, os modems transparentes são pesquisados ​​em rodízio para coletar pequenas quantidades de dados de locais espalhados que não têm acesso fácil à infraestrutura com fio. Os modems transparentes são mais comumente usados ​​por empresas de serviços públicos para coleta de dados.

Os modems inteligentes vêm com controladores de acesso à mídia internos, o que evita que dados aleatórios colidam e reenvia os dados que não são recebidos corretamente. Os modems inteligentes geralmente requerem mais largura de banda do que os modems transparentes e geralmente alcançam taxas de dados mais altas. O padrão IEEE 802.11 define um esquema de modulação de curto alcance que é usado em grande escala em todo o mundo.

Banda larga móvel

Modem sem fio USB Huawei HSPA + ( EVDO ) da Movistar Colômbia
Huawei 4G + Dual Band Modem

Os modems que usam um sistema de telefonia móvel ( GPRS , UMTS , HSPA , EVDO , WiMax , etc.) são conhecidos como modems de banda larga móvel (às vezes também chamados de modems sem fio). Os modems sem fio podem ser integrados a um laptop , telefone celular ou outro dispositivo, ou podem ser conectados externamente. Os modems sem fio externos incluem placas de conexão , modems USB e roteadores de celular .

A maioria dos modems sem fio GSM vem com um suporte de cartão SIM integrado (ou seja, Huawei E220 , Sierra 881). Alguns modelos também são fornecidos com um slot de memória microSD e / ou conector para antena externa adicional (Huawei E1762, Sierra Compass 885).

As versões CDMA (EVDO) normalmente não usam cartões R-UIM , mas usam o número de série eletrônico (ESN).

Até o final de abril de 2011, as remessas mundiais de modems USB ultrapassavam os módulos 3G e 4G embutidos em 3: 1 porque os modems USB podem ser facilmente descartados. Modems incorporados podem ultrapassar modems separados conforme as vendas de tablets aumentam e o custo incremental dos modems diminui, então, em 2016, a proporção pode mudar para 1: 1.

Como os telefones celulares, os modems de banda larga móvel podem ter o SIM bloqueado para um provedor de rede específico. O desbloqueio de um modem é feito da mesma forma que o desbloqueio de um telefone, usando um 'código de desbloqueio' .

Modem óptico

Um ONT que fornece serviço de dados, telefone e televisão

Um modem que se conecta a uma rede de fibra ótica é conhecido como terminal de rede ótica (ONT) ou unidade de rede ótica (ONU). Eles são comumente usados ​​em instalações de fibra para casa , instaladas dentro ou fora de uma casa para converter o meio óptico em uma interface Ethernet de cobre, após a qual um roteador ou gateway é frequentemente instalado para executar autenticação, roteamento, NAT e outros tipos de Internet de consumidor típicos funções, além de recursos de " triple play ", como telefonia e serviço de televisão.

Os sistemas de fibra óptica podem usar modulação de amplitude em quadratura para maximizar o rendimento. 16QAM usa uma constelação de 16 pontos para enviar quatro bits por símbolo, com velocidades da ordem de 200 ou 400 gigabits por segundo. 64QAM usa uma constelação de 64 pontos para enviar seis bits por símbolo, com velocidades de até 65 terabits por segundo. Embora essa tecnologia tenha sido anunciada, ela ainda não pode ser comumente usada.

Rede doméstica

Embora o nome modem seja raramente usado, alguns aplicativos de rede doméstica de alta velocidade usam modems, como ethernet powerline . O padrão G.hn , por exemplo, desenvolvido pela ITU-T , fornece uma rede de área local de alta velocidade (até 1 Gbit / s) usando a fiação doméstica existente (linhas de força, linhas telefônicas e cabos coaxiais ). Os dispositivos G.hn usam multiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM) para modular um sinal digital para transmissão pelo fio.

Conforme descrito acima, tecnologias como Wi-Fi e Bluetooth também usam modems para se comunicar por rádio a curtas distâncias.

Modem nulo

Adaptador de modem nulo

Um cabo de modem nulo é um cabo especialmente conectado entre as portas seriais de dois dispositivos, com as linhas de transmissão e recepção invertidas. Ele é usado para conectar dois dispositivos diretamente sem um modem. O mesmo software ou hardware normalmente usado com modems (como Procomm ou Minicom) pode ser usado com este tipo de conexão.

Um adaptador de modem nulo é um pequeno dispositivo com plugues em ambas as extremidades que é colocado na extremidade de um cabo serial normal "direto" para convertê-lo em um cabo de modem nulo.

Modem de curta distância

Um "modem de curta distância" é um dispositivo que preenche a lacuna entre os modems de linha alugada e dial-up. Como um modem de linha alugada, eles transmitem por linhas "vazias", sem energia ou equipamento de comutação telco, mas não se destinam às mesmas distâncias que as linhas alugadas podem alcançar. Variações de até vários quilômetros são possíveis, mas significativamente, modems de curta distância podem ser usados ​​para distâncias médias , maiores do que o comprimento máximo de um cabo serial básico, mas ainda relativamente curto, como em um único prédio ou campus. Isso permite que uma conexão serial seja estendida por talvez apenas algumas centenas a vários milhares de pés, um caso em que obter um telefone inteiro ou linha alugada seria um exagero.

Embora alguns modems de curta distância realmente usem modulação, os dispositivos de baixo custo (por razões de custo ou consumo de energia) são simples "drivers de linha" que aumentam o nível do sinal digital, mas não o modulam. Eles não são tecnicamente modems, mas a mesma terminologia é usada para eles.

Veja também

Referências

links externos