Modems

Modems (saīsinājums no modulators-demodulators) ir speciāla ierīce, kas pārveido datorā ciparsignālu formā uzglabāto informāciju analogsignālos, kā arī saņemtos analogsignālus - ciparsignālos, kas piemēroti apstrādei datorā. Modemu galvenais raksturojošais lielums ir datu apjoms, ko tie spēj pārraidīt noteiktā laika periodā, ko parasti mēra bitos sekundē (bps). Modemus iedala sinhronajos un asinhronajos. Sinhronie ir sarežģītāki, dārgāki, bet nodrošina lielāku datu pārraides ātrumu pie tās pašas fizikālā slāņa caurlaidības, jo nav nepieciešamības rezervēt speciālus baita sākuma un beigu simbolus.

Visplašāk pazīstami ir modemi, kas pārvērš datora ciparsignāla vieniniekus un nulles audiosignālā, kuru var pārraidīt pa parastajām telefona līnijām. Mūsdienās platjoslas Interneta pieejai tiek plaši izmantoti arī divi citi modemu veidi - ADSL modemi un kabeļmodemi.

Darbība

Modemi modulē analogo signālu, lai tajā iekodētu digitālo informāciju. Telefonu līniju modemiem nesējfrekvence parasti ir 2400 Hz. Tur lieto sarežģītas fāzes un amplitūdas modulācijas kombinācijas. Ar šo nesējfrekvenci iespējams sasniegt datu pārraides ātrumu līdz 33600 bitiem sekundē (b/s) abos virzienos. Lai sasniegtu lielākus ātrumus, nepieciešams, lai saņēmēja galā digitālā līnija būtu līdz pašam galam (pa vidu nenotiktu vairāk kā viena pārveidošana no analogā uz digitālo signālu). Šādā veidā V90 standarts nodrošina lejupielādes ātrumu līdz 56000 (64000) b/s. (Šī starpība ir tādēļ, ka Amerikā telefonu līniju caurlaidība (ciparanalogu un analogciparu pārveidotāji centrālēs) analogo signālu samplē ar ātrumu 56kb/s (7biti * 8 kHz), bet Eiropā, tai skaitā arī Latvijā — ar 64kb/s (8biti * 8 kHz)). V90 standartā augšupielādes ātrums saglabājās 33600 b/s. Vēlāk tika ieviests pēdējais telefonu modemu standarts - V92, kur augšupielādes kanāls lietoja to pašu tehnoloģiju un maksimālais augšupielādes ātrums bija 48000 b/s. Abos šajos gadījumos ātrumus virs 33600 panāk, lietojot PCM. Vēsturiski ir tikuši lietoti arī standarti, kas lieto frekvences modulāciju, bet ar tiem maksimālais ātrums ir bijis tikai 1200 b/s.

Datori modemus parasti kontrolē, lietojot Hayes (pēc izgudrotājkompānijas) jeb AT (jo visas komandas sākas ar at) komandas.

Uzbūve

Mūsdienu telefonu modemi sastāv no analogās daļas (galvenokārt transformators), kas divu vadu, divvirzienu līniju pārveido par divām vienvirziena līnijām, kuras attiecīgi beidzas ar analogciparu pārveidotāju un ciparanalogu pārveidotāju. Analogajā daļā ir arī komponenti, kas apstādā ienākošos zvanus un nosaka klausules stāvokli (no centrāles skatupunkta, jo pašam modemam nekādas klausules nav) (mainot ieejas pretetību). Aiz ciparanalogu pārveidotājiem (ACP un CAP) var būt sarežģīts ciparsignālu procesors (parasts hardware modems), vienkāršots signālu procesors (winmodema paveids) vai vienkāršs PCI vai ISA maģistrāles interfeisa modulis (primitīvs winmodems).

Vēsturiski katrai modulācijas metodei bija nepieciešama atsevišķa, diezgan sarežģīta shēma un tai nebija iespējams pielikt jaunākus standartus. 20. gadsimta 90. gados sāka lietot ciparanalogu pārveidotāju kombināciju ar signālu procesoru un modulācijas metodes implementēja kā signālu procesora programmas. Vēl vēlāk ieviesa vēl primitīvākus modemus (winmodemus), kur iztika bez signālu procesora, tā darbu liekot veikt datora centrālajam procesoram. Šādi modemi ir lētāki, jo tiem nevajag signālu procesoru un dažas citas detaļas. Taču to parādīšanās laikā datoru centrālie procesori nebija visai jaudīgi un šādu modemu lietošana radīja ievērojamu procesora noslodzi. Mūsdienās tā vairs nav būtiska problēma. Šeit modulācijas metodes ir daļa no modema draivera funkcijām. Hardware modems darbojas ar jebkuru datoru, jebkuru operētājsistēmu (vai pat dažreiz bez operētājsistēmas (remote boot console)), taču daudziem winmodemiem ir pieejami draiveri tikai noteiktām Windows versijām un citās operētājsistēmās tie nedarbojas.

Tradicionāli modemus pie datora pieslēdz caur virknes portu izmantojot RS232 interfeisu. Šādā veidā ir iespējams pieslēgt tikai īstus hardware modemus. Winmodemiem ir nepieciešama lielāka datu caurlaidība, jo tur lielu daļu datu apstrādā datora centrālais procesors. Vēl eksistē modemi, kurus datoram pievieno caur ISA, PCI vai PCMCIA slotiem (iekšējie modemi) vai USB portu (ārējie modemi). Tie var būt kā hardware modemi, tā winmodemi. Visiem iekšējiem modemiem barošanu nodrošina dators caur attiecīgo slotu. USB winmodemiem arī nav nepieciešama papildu barošana. Pārējiem ārējiem modemiem ir nepieciešams atsevišķs barošanas bloks.