Modem referaat (0)

Tallinna Polütehnikum
Modem
REFERAAT
Juhendaja :
Õpilane:
Sisukord
Sissejuhatus 3
Modem kuidas toimib 3
Modemi kasutus alad 3
Millised on erinevad modemid 3
Kuidas liigitatakse modem 4
Modemite andmeedastuskiirused 4
Analoogmodem 4
Digitaalmodem 4
Raadio modem 5
Narrow -band/ phone -line dialup modem 6
6
Softmodem 6
WiFi ja WiMax 8
Mobiilne modem ja ruuterid 8
Kodu Internet 9
Kokkuvõte 10
Ajalugu 10

Sissejuhatus

Modem on seade, mis moduleerib analoogsignaali, et edastada kodeeritud digitaalset sõnumit üle sidekanali ning demoduleerib sellise analoogsignaali, et dekodeerida saadud sõnum. Seadme eesmärk on tekitada signaal , mida on lihtne edastada ja mida on võimalik dekodeerida, et taastada esialgne info.
Sõna "modem" on tuletatud inglise keele sõnadest modulate ja demodulate, mis tähendavad vastavalt "moduleerima" ja "demoduleerima".

Modem kuidas toimib

Modemite tuntuim näide on kõnesagedusala modem, mis muudab personaalarvuti digitaalsed andmed modelleeritud elektrilisteks signaalideks.Modelleeritud elektrilised signaalid on häälsageduse piires telefoni kanalil. Neid signaale saab edastada telefoni liinide kaudu ja vastuvõtja modem saab demodelleerida saadud signaalid digitaalseteks andmeteks .

Modemi kasutus alad

Arvutivõrkudes kasutatakse digitaalsignaalide ülekandmiseks analoogtelefonivõrgu (kandevsagedus sagedusribas 300-3400 Hz) vahendusel, mida mõjutatakse digitaalandmetega (0 ja 1 väärtustega). 3 modulatsiooniliiki: amplituud (AM)-, sagedus(FM)- ja faasimodulatsioon (PM). Kaasaegsetes modemites kasutatakse peamiselt faasinihkega modulatsiooni või seda kombineeritult koos amplituudmodulatsiooniga.

Millised on erinevad modemid

Modemeid on kahte põhitüüpi:

• Lairiba modemid. Lairiba modemid ühendatakse kas kaabliga või digitaalse abonentliiniga (DSL) ning need pakuvad kiiret juurdepääsu Internetile.
  
• Sissehelistusmodemid. Sissehelistusmodemid loovad Internetiga ühenduse telefoniliini abil tavaliselt palju aeglasemalt kui lairiba modemid.
  

Kuidas liigitatakse modem

Üldjuhul liigitatakse modemid andmete edastamise mahu järgi, mida nad suudavad edastada kindlal ajaühikul. Tavaliselt mõõdetakse seda kiirust bitti sekundi jooksul (bit/s või bps). Modemeid saab liigitada ka sümboli määra järgi, mida mõõdetakse boodides, mitu korda modem suudab muuta oma signaali olekut sekundis. Näiteks ITU V.21 standard kasutab raadiosageduse tõstmist, et edastada 300 bit/s kasutades 300 boodi. Samas algne ITU V.22 standard lubab 1 200 bit/s edastada 600 boodiga kasutades faasi tõstmist

Modemite andmeedastuskiirused

Modemite andmeedastuskiirused olid veel 4–5 aastat tagasi 9 600 bit/s. Seejärel modemid 14 400 ja 28 800 bit/s ja tänaseks üle 30 000 bit/s. 33,6 kbit/s on lagi mida korralikud analoogliinid suudavad läbi lasta. Uus tehnoloogia 1997 aastast võimaldas andmete eelpakkimise tõttu tõsta analoog telefoniliinis edastuskiirust 56 kbit/s –ni (kuni 72 kbit/s). Põhiparameetriteks on veel: ühilduvus (asünkroon, sünkroon jt); sobivus sidekeskkonnaga (analoogtelefoniliin või kõrgesagedusliinid); veaparandus (kui viga siis edastustsükkel korratakse seni kuni viga ei teki) ja andmetihendus; lisatööviisid (ümberlülitus telefonitööle, automaatne helistamine , automaatne vastuvõtt, numbrite mällusalvestus jt).

Analoogmodem

Analoogmodem on tavaline modem, mis muundab arvutist väljuvad digitaalsignaalid toonideks, mida on võimalik edastada üle analoogtelefoniliinide.Analoogmodem tuleneb sõnast Analoogia , sest edastamisel tekitatakse toonid, mis on analoogsed edastatavale helile või pildile.

Digitaalmodem

Erinevus analoogmodemist seisneb selles, et info teisendatakse binaarkoodi, mis koosneb kahest elemendist: 0 ja 1, positiivne ja negatiivne. Seega digitaalmodem edastab info kahe tooni abil, mida on lihtsam edastada ja vastu võtta, sest eristada tuleb vaid kaht tooni.

Raadio modem

Otseeetri satelliidid, WiFi ja mobiiltelefonid – kõik nad kasutavad modemeid, et olla ühenduses ja saata andmeid nagu paljud teisedki traadita ühendused. Kaasaegne telekommunikatsioon ja andmevõrgud kasutavad ära raadio modemeid, kus on vajalik pikamaa viidad . Sellistel süsteemidel on tähtis osa PSTN-s ehk Public switched telephone network ehk üldkasutatavad telefonivõrgud, kus kasutatakse siiani kiiret arvutivõrgu viita äärealadel, kus pole majanduslikult otstarbekas kasutada kiude .
Isegi seal, kus on kaabel installeeritud, on võimalik saavutada parem tulemus või muuta teisi süsteemi osi lihtsamaks, kasutades raadiosagedusi ja modelleerimistehnikat kaabli kaudu. Koaksiaalkaablitel on väga suur ülekandekiirus, et digitaalsignaale kasutades muutub suureks probleemiks signaali sumbumine suurtel andmeedastuskiirustel.Kui kasutada modemeid, siis suurem osa digitaalseid andmeid saab edastada üksiksaadetise traatide kaudu. Digitaalkaabel, televisioon ja kaabliga Internetiühendus kasutavad raadiosagedustega modemeid, et tagada suurenevat ülekandekiirust, mida vajavad kaasaegsed majapidamised . Modemi kasutamine lubab kasutada mitut sagedusjaotust, lubades kahepoolset digitaalsidet paljudele kasutajatele, üheaegselt kasutades ühte traati .
Traadita modemeid on eri tüüpi, eri ülekandekiirusega ja eri kiirusega. Traadita modemeid nimetatakse tihtipeale ka kui läbipaistvateks või tarkadeks. Nad edastavad informatsiooni, mis modelleeritakse kandesagedusele, mis lubab paljudel traadita ühendustel üheaegselt viidata, et töötada erinevatel sagedustel üheaegselt.
Läbipaistvad modemid töötavad sarnaselt telefoniliinide modemite sugulastega . Tüüpiliselt on nad ühepoolse edastusega ehk samaaegselt ei saa saata ja vastu võtta andmeid. Üldjuhul läbipaistvad modemid koguvad väikese koguse andmeid küsitledes neid andmeid hajutatud asukohtadest, millel pole lihtsat juurdepääsu traadiga infrastruktuurile.
Targad modemid tulid meediajuurdepääsu kontrolleriga, mis takistab juhuslike andmete kokkupõrkamist ja saadab andmed uuesti, mis pole korralikult kätte saadud. Targad modemid vajavad üldjuhul rohkem ülekandekiirust kui läbipaistvad modemid ning üldjuhul saavutavad kiirema andmeside . IEEE 802.11 standard defineerib lühikese ulatuse modulatsioonikava, mida kasutatakse suuremahuliselt kogu maailmas.

Narrow-band/phone-line dialup modem

Tänapäeval omavad standardsed modemid kahte otstarvet: analoogosa, mis genereerib signaalid ja tegutsevad telefonid ning digitaalne osa, mis häälestab ja kontrollib. Tänapäeval on mõlemad funktsionaalsused ühendatud ühte kiipi , kuid jaotus säilib teoorias . Modemi töö saab olla üks kahest töörežiimist. Data mode ehk andmerežiim, kuhu andmed saadetakse ja command mode ehk käsurežiim, kus modemid kuulavad andmeid, mida saadakse arvutite käskudest ning teostab need käsud. Tüüpiline seanss koosneb modemi pingestamisest, mis automaatselt eeldab käsurežiimi ja siis saadab käsu, et valida number.
Peale seda, kui ühendus on loodud eemal asetseva modemiga, siis läheb modem automaatselt käsurežiimist üle andmerežiimi ning kasutaja saab saata ning vastu võtta andmeid. Kui kasutaja on lõpetanud, siis escape sequence ehk jada, mis kasutab seeria tähemärke, et muuta arvuti seisundit ja sellega ühendatud välisseadmeid, tähistatakse ka „+++“, sellele järgneb sekundiline paus , mis võidakse saata modemile, et see läheks uuesti tagasi käsurežiimi ja siis saadetakse käsk, et lõpetada ühendus telefoniga .
Üldjuhul käsud ise on Hayes käsu komplektist, kuid mõiste ise on omamoodi eksitav. Esialgu oli Hayes käsukomplekt kasulik 300 bit/s operatsioonide jaoks ning seejärel laiendati 1200 bit/s modemiteni. Suuremad kiirused nõudsid uusi käske, mis viis 1990ndatel käsukomplektide levikuni. Asjad muutusid üha standardsemaks 1990ndate teisel poolel, kus suurem osa modemeid ehitati väga väiksest arvust kiibistikust. Me kutsume seda siiani Hayes käsukomplektiks, kuigi praegu on sellel kolm või neli korda rohkem käske kui omas esialgne Hayes käsukomplekt.

Softmodem

Winmodem või softmodem on siis minimaalse võimekusega riistvara , mis disainiti, et kasutada peaarvuti ressursse. Põhiliselt siis protsessori ja püsimälu kasutamine, mida täitis riistvara traditsioonilises modemis.
Softmodemit viidatakse ka kui Winmodemit, kuna esimesed müügil olevad modemid töötasid põhiliselt Microsoft Windowsi operatsioonisüsteemil. Siiski on nende kasutus laialt levinud ka paljudel teistel operatsioonisüsteemidel ja masinatel nagu näiteks Linux . Neid on keeruline kasutada teistel operatsioonisüsteemidel, mis pole Windows, kuna on puudulik tootjate poolne toetus ja standardliidesseadmed. Mõiste „Winmodem“ on U.S Roboticsi kaubamärk, kuid seda kasutatakse tihti, et iseloomustada teise sarnase tehnoloogiaga modemeid.
Kui üldkasutatavate telefonivõrkude modemite tehnoloogia arenes, siis modelleerimise ja kodeerimise kava muutus järjest keerulisemaks, mis tingis modemite riistvara keerukuse suurenemise.
Esimese generatsiooni modemid ja nende protokollid olid üldjuhul lihtsad modelleerimise tehnoloogiad nagu sageduse tõstmine, amplituudi tõstmine madalatel kiirustel ja telefoniliinide ebaefektiivne kasutamine. Nendel tingimustel olid modemid ehitatud analoogtehnoloogiat kasutades hilistel 70ndatel ja varajastel 80ndatel.
Kui töötati välja veelgi keerulisemad edastuskavad, siis skeem muutus veelgi keerulisemaks, analoog segunes digitaalsete osadega ja lõppude lõpuks sisaldasid mitmeid integraallülitusi nagu näiteks loogilised väravad, mikrokontrollerid ja lukustatud faasi tsükkel. Samas kasutati neid tehnoloogiaid kaasaegsetes v34, v90 ja v92 protokollides, mis olid nii keerulised, et modemite rakendamine osutus ebapraktiliseks ning selle asemel kasutati digitaalse signaali protsessorit ja rakenduspõhiseid integraallülitusi. See muutis modemid omamoodi varjatud süsteemiks.
Lisaks tutvustati suurenenud pakkimist ja vigade paranduskava uusimas protokollis, mis nõudis modemilt endalt töötlemist. See muutis analoogmodemite konstruktsiooni peaaegu võimatuks, eriti kui üritati saavutada ühilduvust vanemate protokollidega kasutades täiesti erinevaid modelleerimiskavasid.
Kui modemid hakkasid toetama neid standardeid, siis muutusid nad üha keerulisemateks ja kallimateks. Siinkohal ei või mainimata jätta mitmeid vastuolulisi standardeid, mis ei sobinud omavahel nagu näiteks mitmed 33.6K (v34) ja 56k protokollid.
Sama funktsionaalsust võimaldades nagu oli riistvara modemitel oli see murdosa hinnast ja piiramatu arenguvõimalus, mis oli tarkvara põhiliste modemite eelis. Selleks, et tarkvara põhilised modemid suudaksid konkureerida riistvara põhiste modemitega, vajasid tarkvara põhilised modemid eelnevalt koduarvuti protsessori jõudu, et tagada tulemuslikkus ja töökindlus.
Softmodemite suur eelis on ka see, et koostisosade hinna, arvu, suuruse, kaalu ja energia pealt sai tunduvalt enam kuludelt kokku hoida, kui võrrelda riistvara modemitega.

WiFi ja WiMax

Traadita andmemodemid kasutavad WiFi ja WiMaxi standardeid, mis opereerivad mikrolaine sagedustel.
WiFit kasutatakse üldjuhul sülearvutites, et ühenduda Internetiga ja traadita rakenduste protokolliks.

Mobiilne modem ja ruuterid

Modemid, mis kasutavad mobiiltelefoni süsteemi, teatakse kui traadita modemeid nagu näiteks GPRS , UMTS , HSPA, EVDO, WiMax jne. Traadita modemid saavad olla sülearvuti või seadme sisemuses või olla neile välisseadmena. Välised traadita modemid on ühenduskaardid, mobiili lairibaühenduse USB modemid ja üksikelementidest koosnevad ruuterid. Ühenduskaart on arvutikaart või ExpressCard, mis sisestatakse PCMCIA/PC kaardi pessa arvutis.
Tuntuim traadita modemite andmekaartide tegija on AirCard, mida tehakse Sierra Wireless 'i poolt. USB traadita modemid kasutavad sülearvuti USB pesa, mis on arvutikaardi või ExpressCard'i pesa. Üksikelementidest koosnevad ruuterid võivad omada välist andmekaarti või USB modemit. Nad ise ei ole modemid, aga nende sees võib modem olla või on võimalik ühendada modemit ruuteriga. Üksikelementidest koosneva ruuteri ja traadita modemi vahe on selles, et ruuter lubab paljudel inimestel ühenduda sellega, kui modemid on tehtud ainult ühe ühenduse jaoks.
Suurem osa GSM traadita modemid omavad sisseehitatud SIM-kaardi hoidjat nagu näiteks Huawei E220, Sierra 881 jne. Osad mudelid on varustatud ka microSD mälupesaga või omavad lisaantenni võimalust nagu näiteks Huawei E1762 ja Sierra Wireless Compass 885. CDMA versioonid ei kasuta R-UIM kaarte, aga kasutavad selle asemel elektroonilist seerianumbrit (ESN).
Uuemate traadita modemite tehnoloogiatel on suuremad andmeedastuskiirused (UMTS, HSPA, EVDO, WiMax), mida kaalutletakse ka kui lairibaühendusega traadita modemeid ja konkureerivad teiste lairibaühendusega modemitega.

Kodu Internet

Modemit on võimalik kasutada ka kiire kodu interneti ühenduse loomiseks, eriti neile, kes kasutavad juba olemasolevat juhtmestikku. Üheks näiteks võib tuua G.hn standardi, mis on loodud ITU-T poolt. See võimaldab suure kiirusega kohtvõrgu ühendust, milles on kasutusel olemasolev juhtmestik (Voolu juhtmed , telefoni juhtmed ja koaksiaalkaablid), kus kiirus võib koguni ulatuda kuni 1 Gbit/sec. G.hn seadmed kasutavad ristisageduse keerukat jaotamist (OFDM), et luua digitaalse seadme edastamine läbi kaabli.
Väljend "Null modem" kasutatakse erilise kaabli kirjeldamiseks mida kasutatakse jadaportide ühendamiseks kahe erineva arvuti ühendamiseks. Sama tarkvara kasutavaid modemeid nagu procomm või minicom võib kasutada koos "Null modemiga".

Kokkuvõte

Seadme eesmärk on tekitada signaal, mida on lihtne edastada ja mida on võimalik dekodeerida, et taastada esialgne info.

Ajalugu

Modemite kasutusele tulek tõi endaga kaasa uue ajastu kommunikatsioonis ning see mängis suurt rolli Interneti plahvatuslikus levikus.
USA õhujõud vajasid Teise maailmasõja ajal usaldusväärset vahendit, et edastada tuhandeid radari pilte juhtimise keskusesse. Lahenduse leidsid nad telefoni süsteemis.
Õnneks olid modemid juba 1920ndatel kasutusel teletaibis ning ideaalne vahend, et muuta digitaalsed radari pildid analoogsignaaliks ja vastupidi. Neid sai saata telefoni võrgusüsteemi kaudu.
Modemit, mida teatakse ka modulaator-demodulaatorina, täiustati Belli laborites, et parandada teletaibi edastuskiirust umbes 150 bps-ni.
See oli esimene kaubanduslik modem 1962. aastal, Bell 103, mis väljastati AT&T pool. Sealhulgas full- duplex edastus, mis lubab suhtlust mõlemat pidi ehk sünkroonselt, sageduse tõstmist ja 300 bps kiirust.
Selleks, et saada aimdust nende modemite tegelikust kiirusest, siis mõelge tähele, mis koosneb 8. bitist. 300 bitine kiirus tähendab seda, et modem suutis saata umbes 30 tähte sekundis.
1960ndatel töötas Paul Taylor koostöös James C. Marsteri ja Robert Weitbrechtiga välja maailma esimese telekommunikatsiooni vahendi, mis oli mõeldud kurtidele, kes kasutasid akustilist modemit.
Bulletin board system'i ehk arvutisüsteem, mis kasutas tarkvara, mis lubas kasutajatel ühenduda ja logida sisse sellesse süsteemi levik tähendas seda, et peagi hakkasid kasutajad nõudma suuremaid kiirusi, et edastada järjest suuremaid faile ja pilte. Turunõudlus viis selleni , et arendati välja V.22 ehk Bell 212 modem, mis kasutas 1200 boodi. See modem suutis edastada rohkem märke ja võimaldas väga lihtsate andmete kokku surumist, mis töötas hästi tekstidega , aga polnud eriti edukas piltidega.
Tagaplaanil kasutas AT&T meetmeid, et kasutajad ei saaks ühenduda teiste firmade telefoniliinide seadmetega. Siiski, peagi nägi Tom Carter , et AT&T-lt võetakse ära nende ebaõiglane eelis. Peagi oli turg avatud kõigile nagu näiteks General Electric 'le, kes sisenes turule.
1977 aastal, Dale Heatherington ja Dennis Hayes „looma“ lõid maailma esimese arvuti modemi, milleks oli 80-103A. See oli modem, millel olid kõik õiged tunnused, täpselt õige hinnaga ja ühendus otse telefoniga.
Nende edu oli nii suur, et nad käivitasid DC Hayes Associate'i, mis on hiljem tuntud kui Hayes Microcomputer Products . Nad arendasid erinevaid tähtsaid tehnoloogiaid nagu näiteks Smartmodem ja Hayes Command seade. Smartmodem oli märkimisväärne, kuna suutis vahetada andme töörežiimist käsu režiimi.
Varsti pärast seda, kui turule olid jõudnud 2400 boodilised modemid, tõsteti andmeedastuskiirust topelt ja võeti kasutusele uus standard andmete kokkusurumisel. Peale seda tutvustati V.42-te, auto usaldusväärset protokolli. Kiirus oli märgatavalt kiirem ja edastamisel esines oluliselt vähem vigu.
Lühiajalisele 4800 boodilisele modemile järgnes 1990ndatel 9600 boodiline modem, mis sai kättesaadavaks 1991. Lisaks kaja tühistamine, mis oli modemite kiiruse läbimurre. Modemid olid nüüdseks võimelised kindlaks tegema, kas signaal, mis nad saavad on nende enda oma või mitte. Kui on, siis tühistavad signaali vältimaks segadust . Selleks läks 14 aastat, 1980 kuni 1994 aastani, et arendada modemite kiirus 14,4 Kpbs-t 28,9 Kbps-ni, Kaks aastat hiljem, 1996 aastal, tuli Brent Townshend tehnoloogiaga, mis võimaldas kiiruseks 56k .
Townshend selgitas Network World'le 1997. aastal, et nad alustasid väga spetsiifilise probleemiga, kuidas saada suuremat andmete kiirust digitaalses serveris, mida on viidatud paljudele analoogidele ja alustasid sellest vaatenurgast.
Paeluv on teadmine, et modemi areng pole olnud sama kiire nagu paljude kaasaegsete tehnoloogiate oma. Modem kuulutas uut ajastut kommunikatsioonis alates laialt levinud Interneti kasutamisega.

12