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.

Он сразу задаёт себе вопрос «Что такое модем и для чего он нужен?» Прочитав статью, мы узнаем, что это такое, какие виды бывают и каково его предназначение.

Какие существуют устройства для подключения к локальной и всемирной сети?

Образовано это слово при помощи слияния двух терминов. Одним термином является модулятор. Эта специальная схема отвечает за кодировку сигнала. А второй термин - это слово демодулятор. Несложно догадаться, что эта составляющая выполняют полностью противоположную функцию. А в целом их функции таковы: кодировка и передача сигнала, получение и его преобразование.

ВНИМАНИЕ. Чуть ранее подключение компьютеров к интернету осуществлялось при помощи телефонных проводов. На смену выходят сетевые карты, так как у них более высокая скорость. Существуют ещё и беспроводные модемы, которые пока что не пользуются такой большой популярностью.

Для чего и когда они нужны?

Момента, когда нам нужен модем, есть всего два. Один из них, а точнее, первый относится к недалёкому прошлому. Подключение к компьютеру обеспечивалось тогда при помощи такого оборудования, а также телефонной линии. Этот момент стал почти неактуален, когда на свет появились сетевые карты. Ведь они намного дешевле по стоимости, а скорость выше в несколько раз. И также надёжность подключения куда лучше. А второй момент актуален для людей, которые занимаются путешествиями. Им необходим интернет, для которого не нужны провода и лишние приборы - беспроводной интернет .

По способу исполнения

По способу исполнения указанное устройство подразделяется на два вида: внутренние и внешние. Внутренние устанавливают внутри системного блока. А чтобы обеспечить подключение внешнего модема, необходим слот расширения ПК, ноутбука или планшета. Если у вас ноутбук или планшет , то вам понадобится аппаратный тумблер, разумеется, в случае его наличия. И его нужно установить в соответствующее положение. Если возник вопрос «Что такое режим модема?», то на него мы сейчас ответим. Всего имеется два режима: цифровой и аналоговый. Он зависит от сигнала телефонной линии. Если у вас беспроводное устройство, то вам будет доступен лишь цифровой режим.

По виду подключения

Подключение у этого оборудования может быть разным - как проводным, так и беспроводным. Для проводных характерен специальный разъём для телефонного кабеля. В старых устройствах можно было заняться чем-то одним: разговором по телефону или работе в интернете. В наше время есть особый вид таких устройств, что позволяет заниматься этими вещами одновременно. Это устройство называется ADSL-модем . Он преобразует разделяющий разговор и передаваемый сигнал на разные частоты. Это значит, что по одному проводу (кабелю) идёт не один, а два потока данных. А беспроводной передаёт данные электромагнитным излучением.

По типу поддерживаемых сетей

Эта характеристика относится только к беспроводным устройствам. Существуют следующие виды сетей: GSM или 2G, 3G, LTE или 4G. У всех этих сетей есть обратная совместимость. Простым языком, 3G без проблем будет совершать работу в сети GSM. Если вы задались вопросом, что такое USB-модем , то сейчас вы получите на него ответ. Это приспособление чаще всего и создаётся в таком виде. Флеш-накопитель - вот что представляет собой это оборудование на внешний вид. Его главной функцией является обеспечение беспроводной передачи данных. В нём обязательно должен присутствовать разъём для SIM-карты. Подключается он к компьютеру в USB-слот.

Широкополосный модем

Широкополосный модем - это устройство, которое удовлетворит все потребности пользователя. Он обеспечивает высокую скорость интернета, а также передачу данных с компьютера. Широкополосный модем примерно в 40 раз мощнее обыкновенного. Его главным преимуществом является надёжное подключение к сети и быстрая отправка и получение документов и др. Простыми словами, модем - это устройство, которое позволяет нам выйти в интернет.

В статье мы разложили с вами всё по полочкам, узнали про его виды. Надеемся, что прочитав статью, у вас не осталось вопросов по этому чудо-прибору. Делитесь статьёй с друзьями и ставьте лайки. Все ваши вопросы можете писать в комментариях, и мы ответим на них в кратчайшие сроки.

К четвертому поколению сетей мобильной связи относятся стандарты беспроводной передачи данных со скоростью свыше 100 Мбит/с . На данный момент официально признанными являются 2 технологии: LTE-A и WiMAX 2, признанные в конце 2012 года Международным союзом электросвязи в Женеве. В настоящее время операторы «большой тройки»: Мегафон, Билайн и МТС предоставляют услуги высокоскоростного 4G интернета для мобильных устройств, а также предлагают свои 4G модемы. Из рекламных буклетов на неподготовленного пользователя часто обрушивается вал различной, и зачастую противоречивой информации о преимуществах новой технологии. В основном используется LTE. Целью этой статьи является объяснение для читателя принципов работы сетей 4G в России и специфики их работы.

История появления

Прежде чем переходить к описанию стандартов 4G, стоит вкратце рассмотреть историю предыдущего поколения беспроводных сетей, а также их параметры, т. к. корни появления сетей 4G находятся именно там.

Расцвет 3G / UMTS. Предпосылки возникновения 4G

Следует понимать, что аббревиатура 3G (на самом деле 3GSM) – это не более, чем набор требований к системе сотовой связи. Эти требования были сформулированы Международным союзом электросвязи (МСЭ). Некоторые из них перечислены ниже:

• Качество речи, не уступающее проводной связи.
• Защита передаваемой информации на уровне ISDN.
• Сочетания коммутации каналов и пакетов данных.
• «Мягкий» hand-over.
• Открытость сетевой архитектуры.
• Скорость обмена данными не ниже 144 кбит/с для высокомобильных абонентов, передвигающихся со скоростью до 120 км/ч, и не ниже 2048 кбит/с для стационарных устройств.

Как видно из списка, скорость передачи данных являлась важным, но далеко не единственным параметром. Тем не менее появлению сетей 3G способствовал рост объемов мобильного трафика и потребностей населения. Широкое использование USB модемов тому пример. На данный момент в тех местах, где отсутствует проводной доступ в интернет, UMTS модем является единственным вариантом, обеспечивающим приемлемую скорость обмена данными.

Использование протокола HSDPA на первом этапе позволило достичь скорости обмена 3,6 Мбит/с от станции к абоненту. На втором этапе был внедрен протокол HSUPA, обеспечивающий передачу данных от абонента к станции со скоростью до 5,76 Мбит/с . Третьим этапом стало появление технологии HSPA, базирующейся на HSDPA и HSUPA. Здесь скорость передачи от сотовой станции к абоненту может достигать при скачивании 14,4 Мбит/с и 5,76 Мбит/с на отдачу. Оператор «Скай Линк» был первопроходцем в размещении 3G в России. Через 5 лет от Россвязи получили разрешение и 3 крупнейших оператора России: Мегафон, МТС и Билайн.

На практике же, при приобретении модем с интернет-пакетом от МТС или Билайн, реальная скорость составляет 1-10 Мбит/с . Аналогичным образом обстоят дела и у Мегафон. Цифры 7.2, 14.4 в обозначениях модема – это максимальные скорости обмена данными между модемом/телефоном и сотовой вышкой. Конечные величины скоростей ограничены пропускной способностью существующих каналов связи между шлюзом оператора и интернетом.

Стоит также отметить и усовершенствованную технологию HSPA+. В ней используются сложные типы модуляций сигналов: 64 QAM и 16 QAM. Это позволило обеспечить скорость скачивания 43,2 Мбит/с . Первым оператором, предоставляющим свои модемы с поддержкой HSPA+, стал Мегафон в 2010 году. Через два года после этого аналогичную сеть запустила и компания МТС. Билайн присоединился позднее: в 2013 году.

Переход к 4G

В 2008 году МСЭ были сформулированы требования для стандарта беспроводной связи 4G. Среди них были новые требования к скорости передачи данных. Теперь для высокоподвижных абонентов должна была предоставляться скорость не менее 100 Мбит/с , а для неподвижных – 1 Гбит/с . Новые сети также должны были быть максимально объединены с IP сетями.
В 2012 МСЭ окончательно утвердил требования к сетям 4G. Основные из них перечислены ниже:

• Использование IP протоколов для коммутации пакетов.
• Динамическое разделение ресурсов для обеспечения большого числа подключений к одной соте. В данном случае – порядка 200 абонентов.
• Максимальная скорость обмена данными от 100 до 1000 Мбит/с .
• Поддержка большого количества услуг: видеоконференция, видеовызовы и т. п.

Такие требования были продиктованы резким увеличением объемов мобильного трафика начиная с 2005 года. Рост количества изображений и видео в сети, скачиваемых пользователями через коммуникаторы и планшеты привел к необходимости увеличения пропускной способности существующих сетей.

Например, в 2012 году количество смартфонов составляло уже 1 млрд. Кроме того, появление нового сегмента носимых устройств: умные часы, очки и датчики также увеличило объем передаваемой информации. Рост трафика с 2012 по 2013 год увеличился вдвое. Теоретически с помощью HSPA+ можно достигнуть скорости передачи 337 Мбит/с (используя HSDPA). Это указано в 11 выпуске стандартов 3GPP. На роль кандидата в сети 4G претендовала и HSPA+. Однако были и другие кандидаты: WiMAX, UMB и LTE.

Появление LTE

Технология Long-TermEvolution или LTE разрабатывалась 3GPP и на четвертое поколение первоначально не претендовала. Она должна была заменить собой существующие UMTS и CDMA сети и обеспечивать повышенную скорость обмена и новое ядро сети. Первоначальная верхняя граница нисходящей скорости составляла 326 Мбит/с, а восходящей – 172 Мбит/с. Важным улучшением стало и уменьшение времени отклика до 5 мс (так называемого ping) путем упрощения архитектуры IP сетей и переход к единой инфраструктуре.

Стоит отметить, что изначально коммутация пакетов поддерживалась только внутри all-IP сети. Поскольку в существующих GSM, UMTS сетях голосовые вызовы обеспечиваются коммутацией каналов, переход операторов на LTE требовал реструктурирования сетей. В настоящее время в России используется метод Circuit-switchedfallback . В этом случае LTE обеспечивает только передачу данных, а для совершения голосового вызова телефон переключается в обратно в режим GSM.

LTE для конечных пользователей. 4G модемы

В настоящее время LTE развернуто более, чем в 70 российских городов. Для голосовых вызовов используется режим CSFB: когда происходит вызов, смартфон переключается в GSM или UMTS режим, после чего производится обратный переход в LTE. Это означает, что преимущества высоких скоростей оценят именно пользователи мобильного интернета, хотя телефоны с поддержкой LTE уже давно поступили в продажу. В данном разделе описываются именно 4G модемы, предоставляемые тремя основными операторами: Мегафон, МТС, Билайн и специфика их услуг.

Параметры модемов

Для работы требуется специальная USIM карта, которая приобретается при подключении. В основном используется многодиапазонный LTE модем Huaiwei E3272 S, заблокированный на использование только одного оператора. Впрочем, в интернете достаточно информации по разблокировке, что не составит проблемы при смене оператора.

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.

Модем (акроним, составленный из слов мод улятор- дем одулятор) — устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

Типы модемов:

По исполнению:

Внешние — подключаются к COM или USB порту, обычно имеют внешний блок питания (существуют USB-модемы, питающиеся от USB и LPT-модемы).

Внутренние — устанавливаются внутрь компьютера в слот ISA, PCI, PCMCIA, AMR, CNR

Встроенные — являются внутренней частью устройства, например ноутбука или док-станции.

По принципу работы:

Аппаратные — все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена, производятся встроенным в модем вычислителем (например с использованием DSP, контроллера). Так же в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.

Винмодемы — аппаратные модемы, лишённые ПЗУ с микропрограммой. Микропрограмма такого модема хранится в памяти компьютера, к которому подключён модем. Работоспособен только при наличии драйверов, которые обычно писались исключительно под операционные системы семейства MS Windows.

Полупрограммные (Controller based soft-modem) — модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.

Программные (Host based soft-modem) — все операции по кодированию сигнала, проверке на ошибки и управление протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. При этом в модеме находится аналоговая схема и преобразователи: АЦП, ЦАП, контроллер интерфейса (например USB).

По типу:

Аналоговые — наиболее распространённый тип модемов для обычных коммутируемых телефонных линий

ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий

DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов кодированием сигналов. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.

Кабельные — используются для обмена данными по специализированным кабелям — к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.

Основная статья: Беспроводной модем

Спутниковые

PLC — используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.

Наиболее распространены в настоящее время:

Внутренний программный модем

Встроенные в ноутбуки модемы.

Внешний аппаратный модем

Основные элементы модема

Порты ввода-вывода — схемы, предназначенные для обмена данными между телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером — с другой. Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется трансформатор.

Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) Обычно модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с используемым протоколом передачи данных. Может также выполнять другие функции.

Контроллер управляет обменом с компьютером.

Микросхемы памяти: ROM — энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом — прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего служит специальная процедура описанная в руководстве пользователя. Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш-память (EEPROM). Флэш-память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.

NVRAM — энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема. Пользователь может изменять установки, например используя набор AT-команд.

RAM — оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.

Модемы с дополнительными возможностями

Факс-модем — позволяет компьютеру, к которому он присоединён, передавать и принимать факсимильные изображения на другой факс-модем или обычную факс-машину.

Это позволяет осуществить:

Использование такого модема в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.

История

Компания AT&T Dataphone Modems в Соединённых Штатах была частью SAGE (ПВО системы) в 50-х годах. Она cоединяла терминалы на различных воздушных базах, радарах и контрольных центрах с командными центрами SAGE, разбросанными по США и Канаде. SAGE использовала выделенные линии связи, но устройства на каждом из концов этих линий были такими же по принципу как современные модемы.

Первым модемом для персональных компьютеров стало устройство компании Hayes Microcomputer Products, которая в 1979 году выпустила Micromodem II для персонального компьютера Apple II. Модем стоил 380 долл. и работал со скоростью 110/300 б/сек.

В 1981 году фирма Hayes выпустила модем Smartmodem 300 б/сек, система команд которого стала стандартом де-факто.