Что такое модем и для чего он предназначен

Что такое модем

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.

Что представляет собой модем?

Слово «модем» слышал каждый человек, но что оно означает? Это название устройства происходит от сокращения «модулятор-демодулятор». Компьютеры воспринимают только цифровые сигналы, а изначально принимались от телефонных линий в виде аналоговых.

На модемах имеются 2 интерфейса с понятным назначением. Первый имеет цифровой выход и подключается напрямую к системному блоку или внутрь него. Второй обладает розеткой для подключения стандартного телефонного кабеля со штекером.

Сам модем включает в себя процессоры, отвечающие за приём и обработку сигнала. Собственно, они отвечают за преобразования сигнала в нужный и также есть оперативная и постоянная память.

Немного истории

Модемы начали применяться в системах ПВО в Соединённых Штатах 50-х годов. Они представляли соединение различным базам, воздушным силам, радарам и центру командования. Это являлось более надёжной шифрованной связью, чем телефоны. Ведь модуляции–демодуляции сигналов мог провести далеко не каждый.

Первым же модемом для ПК принято считать Micromodem II. Он был выпущен для Apple и обладал скоростью в 110/300 б/сек. Сейчас такая скорость считается черепашьей, но во времена рождения передачи информации на большое расстояние она считалась вполне хорошей.

Типы модемов

Внутренние модемы. Вставляются в системный блок компьютера в основном в разъём PCI. Были и другие, этот является самым ходовым. Преимущества в том, что его не было видно и слышно, он отличался своей незаметностью.

Внешние модемы. Обычно имели собственный блок питания, поэтому системный блок компьютера оставался при своём энергопотреблении. Подключались к стареньким COM-портам, USB или достаточно новому Ethernet.

Некоторые модемы запитывались через USB-порт, благо напряжение требовалось небольшое. Все они обладали внешними светодиодами, по которым можно было судить о состоянии подключения.

Встроенные модемы. Могли быть встроенными в материнскую плату, но чаще использовались на ноутбуках. Таких устройств использовалось весьма мало.

Внутреннее устройство

Порты ввода или вывода. Решения технических схем предназначены для уверенного приёма сигнала из телефонной сети и передаче его в компьютер в дешифрованном виде. Работает также и в обратную сторону.
Сигнальный процессор. Шифрует свою передачу данных и дешифрует на основе протокола передачи.
Контроллер. Управляет приёмом-отдачей и шифрованием данных. Как видно из названия, он контролирует работу принадлежащих ему систем.
Встроенная память. RAM. Знакомая всем оперативная память, где происходит сжатие файлов и управление правильными алгоритмами работы. ROM — Не зависящая от питания память, известная как «прошивка».

Принципы работы

Главные основы применения

Аппаратный. Любые операции, связанные с приёмом, дешифровкой или отправкой сигнала по назначению происходили внутри модема, используя только его вычислительные ресурсы.
Программный. Всевозможные операции по кодированию или раскодированию сигналов с других устройств проходили внутри компьютера, и зависели только от его вычислительных способностей и быстродействия. Модем же только преобразовывал сигнал в правильный, имея в своём активе микропрограмму.
Полу программный. Напоминало всё вышеперечисленное. Работой в основном занимался компьютер; модем подключался при исполнении протоколов высокого уровня и запуском специального драйвера.

Небольшое видео на нашу сегодняшнюю тему:

Подключение и соединение

Телефонное. Наибольшее распространение получили в конец 90-х, 2000 годах. Тут есть 2 типа связи – ISDN. Для телефонных линий, использующих коммутацию соединений – DSL.
Кабельное. Для передачи и и приёма данных используются специализированные кабеля.
Радио. Радио обмен данными ведётся только на специально выделенных и неиспользуемых другими радиочастотах.
Спутниковое. Используется при передаче на дальнее расстояние. Также ведётся использование радиочастот, но с передачей сигнала через искусственные спутники планеты.
Беспроводное. Используют те же частоты и протоколы, что и сотовая связь. Можно назвать известные всем GPRS, 3G, Edge и Wi-Fi. Всем известные сотовые компании продают 3G-модемы, которые могут иметь вид небольшой флешки и вставляться в свободный порт USB. Несмотря на небольшие размеры, они достаточно хорошо принимают и передают кодированные сигналы. Но только там, где имеется уверенное соединение с сотовой вышкой.

Функциональность

Модем устанавливает соединение между домашней или офисной сетью и провайдером интернет-услуг. Общая настройка подключения аппаратных компонентов, необходимых для установления соединения, выглядит следующим образом:

Компьютер или устройство
Маршрутизатор
модем
Поставщик интернет-услуг
интернет

Благодаря модуляции и демодуляции, потоки данных могут перемещаться к вашему дому или офисному модему и обратно к ISP и обратно. Модуляция — это преобразование цифровых данных в аналоговые сигналы. Это делается на передающем конце соединения или там, откуда посылается сигнал. Этот процесс преобразования аналоговых сигналов в цифровые также называется процессом оцифровки данных. Демодуляция — это преобразование аналоговых данных в цифровые, которые могут быть использованы или проанализированы. Этот процесс происходит на приемном конце линии передачи данных. Устройства, осуществляющие модуляцию, называются модуляторами, а компоненты, способные демодулировать сигналы, называются демодуляторами.

Иногда модемы называют аналого-цифровым преобразователем (АЦП) или цифровым аналоговым преобразователем (ЦАП).

ADC

Компьютеры способны принимать, обрабатывать и анализировать только цифровые данные. Однако большинство линий передачи данных не могут передавать цифровые данные до тех пор, пока они не будут преобразованы в аналоговую форму. Аналоговые сигналы передаются по телефонным проводам и кабелям. Если устройство должно принимать эти сигналы данных напрямую, оно не сможет обрабатывать полученную информацию. Таким образом, необходим КАД.

КСР

Устройства обрабатывают цифровые данные, а также создают цифровые выходы. Если одному устройству необходимо отправить информацию в другую сеть, эти данные должны быть преобразованы в аналоговый сигнал для передачи через существующие соединения.
Модемы используют другой набор методов модуляции для преобразования сигналов данных

Важно, чтобы передающая и принимающая стороны знали процесс, применяемый для преобразования аналоговых сигналов в цифровые данные. Это разные методы модуляции:

Кевитирование со сдвигом амплитуды (ASK)
Кевитирование частотного сдвига (FSK)
Клавиши фазового сдвига (PSK)
Дифференциальный PSK (DPSK)

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.

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.

Комбинированное подключение

Способ уже почти нигде в мире не используется, за исключением Российской Федерации. Этот тип относится к сложным и подразумевает двойной доступ «Dual access» с комбинированием соединений через локальную и частную сети.

При этом обеспечивается одновременный доступ к внешней глобальной и внутренним каналам поставщика интернета (интерактивное телевидение, пиринги и т.п.).

Также применяются и разные варианты с использованием локального и VPN подключений, например :

Доступ в глобальную сеть осуществляется с применением протокола PPPoE и адрес для работы в сети LAN присваивается в автоматическом режиме, а выход во внешку производится с динамической раздачей маршрутов.
Маршруты и адрес для подключения посредством PPPoE организуются с использованием статически заданных параметров.
Выход в интернет осуществляется с применением PPTP, при этом внутренний IP присваивается в автоматическом режиме, а посредством DHCP option раздаются маршруты, которые могут указываться самостоятельно либо выдаваться автоматически.
Этот вариант аналогичен предыдущему 3-му типу, но адреса статические, то есть задаются в ручном режиме.

Вышеуказанные комбинации могут использоваться в вариантах предоставления интернета через L2TP.

Виды 3G/4G модемов

Чем же различаются между собой 3G/4G модемы? Ключевых различий, на которые следует опираться при покупке, не так уж много.

Поддерживаемые частоты

Начнём с самого важного. Если модем не поддерживает частоту, на которой работает оператор связи, то интернета у вас попросту не будет

А потому избегайте покупок за рубежом. Не стоит заказывать модем из Китая, даже если он в два раза дешевле, чем в соседнем магазине. Проблема в том, что в разных странах для мобильной связи используют разные частоты. И из-за этого даже самый дорогой, замечательный и качественный модем, заказанный из-за границы, будет бесполезным куском пластмассы где-нибудь под Москвой.

Подходящий для России модем должен поддерживать принятые у нас частоты связи:

800 LTE (band 20);
900 UMTS (band 8);
1800 LTE (band 3);
2100 UMTS (band 1);
2600 LTE FDD (band 7);
2600 LTE TDD (band 38).

Необязательна поддержка всех без исключения частот, но убедитесь, что оператор, которого вы выбрали, работает в одной из поддерживаемых модемом. Но, конечно, оптимальным выбором будет модель, которая работает со всеми «российскими» частотами. Список диапазонов, в которых работает устройство, всегда указан в его спецификации на упаковке.

Скорость передачи данных

Устройство модема подразумевает наличие верхнего ограничения по скорости интернета, причём это ограничение разное для 3G и 4G стандартов. В идеале оно должно быть не меньше максимальной скорости, которую предлагают операторы в вашем регионе, а лучше ещё и с запасом, чтобы модем не пришлось менять уже через год-два, когда реальная скорость интернета поднимется. Уже сейчас определённо не стоит брать модели, ограниченные 7,2 Мбит/с (хотя в продаже вы всё ещё можете их найти, например, Huawei e303).

Сейчас оптимальный выбор — модем со скоростью по 3G до 45 Мбит/с, а 4G — до 150 Мбит/с.

Возможность подключения антенны

За стабильное и скоростное подключение к интернету отвечают не только спецификации модема, но и особенности территории — а именно расположение и мощность сигнала вышек. С этим бывают проблемы даже в больших городах, а уж в уединённых уголках и в сельской местности такое встречается повсеместно. Чтобы избежать потерь скорости, нужно выбирать модем с возможностью подключения антенны. Она сможет ловить более слабый сигнал.

Если вы не планируете использовать модем стационарно в месте с хорошим покрытием, лучше купите модем с разъёмами для антенн

Универсальные и прошитые операторами

Оператор связи при заключении договора может также предложить вам и USB-модем по привлекательной цене (обычно на 500–800 рублей дешевле, чем средний модем в других магазинах). Покупая такую модель, вы можете быть уверены в том, что она поддерживает нужные частоты. Однако такое устройство прошито только под этого оператора, а значит, без дополнительной перепрошивки вы не сможете вставить в него симку другой компании. Если вы не уверены, что справитесь с перепрошивкой (инструкций для этой процедуры в интернете предостаточно, вот пример одной из них), то лучше покупайте универсальный модем. Будет весьма обидно, если рядом с вашим домом окажется более мощная вышка с увеличенной скоростью, а вы не сможете поменять оператора без покупки нового модема. Только предварительно убедитесь, что он поддерживает частоты выбранной компании.

Wi-Fi

Некоторые USB-модемы способны, помимо всего прочего, раздавать Wi-Fi. Обычно они стоят на 500–1000 рублей дороже, чем аналогичные модели без этой возможности. Если вы планируете вставлять модем в роутер, то Wi-Fi модуль на самом модеме вам не нужен. Если же вы подключаете USB-устройство прямо к ПК, то лучше выбирать модель с поддержкой беспроводной сети. Так вы сможете получить доступ к интернету и на других устройствах: смартфоне, планшете.

История появления устройства

Модем служит для трансформации аналогового сигнала в цифровой

Какой модем выбрать для домашнего интернета?

Если вы хотите пользоваться интернетом дома, можно не мелочиться и купить полноценный Wi-Fi-роутер. У него будут более широкие возможности по защите и созданию локальной сети, к тому же рано или поздно вам проведут проводной интернет, и не надо будет искать новое устройство для раздачи

Выбрать такой роутер просто: как обычно, ищете в интернете и обращаете внимание на модели, у которых указана «поддержка 3G/4G сетей». Один из популярных — опять-таки Huawei:

У таких роутеров нет аккумуляторов, они требуют постоянного наличия питания. Зато отличаются высокой мощностью сигнала: например, мобильные модели могут не «пробивать» несколько бетонных стен, а у стационарных с этим проблем не возникнет.

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.

Классификация модемов

Модемы могут быть классифицированы:
по типу используемого канала:

модемы для коммутируемых каналов — наиболее распространенные — используются на коммутируемых телефонных линиях;
модемы для арендованных каналов — используются на выделенных линиях;
комбинированные — сочетающие в себе свойства двух предыдущих.

по скорости передачи информации:

низкоскоростные модемы (до 1200 бит/с) — «первая волна» модемов;
среднескоростные (от 1200 до 14400 бит/с) — как правило, модемы, произведенные до 1991 года;
высокоскоростные (>14400 бит/с) — большая часть современных модемов (за исключением специализированных, которым не требуются высокие скорости передачи данных и которыми можно пренебречь в пользу качества этой передачи).

по области применения:

для передачи данных;
факсимильные модемы (как правило, интегрированные в факс-аппараты или отдельные устройства, обеспечивающие прием и передачу факсимильных сообщений со скоростью до 14400 бит/с);
комбинированные модемы (большинство модемов, использующихся в быту).

по исполнению:

внутренние;
внешние.

по реализации дополнительных функций:

интеллектуальные модемы, как правило, современные типы модемов с возможностями управления их работой и установкой конфигурации (т. е. скорости передачи, режима работы, типа синхронизации, протокола защиты от ошибок и др.). Модемы часто имеют возможность установки типовых конфигураций и управления набором одного из хранимых в памяти телефонных номеров с помощью органов управления на лицевой панели модема;

голосовые модемы получили такое название за способность оперировать соответствующими сигналами, так как позволяют одновременно передавать данные и голос. В основном, в пользовательских моделях применяется метод аналоговой передачи потоков голоса и данных, разнесенных по частотам, получивший название ASVD (Analogue Simultaneous Voice/Data). Этот подход поддержали ведущие производители модемных чипсетов Rockwel Semiconductor Systems (ныне Conexant) и AT&T Paradyne (теперь независимая компания Paradyne). Другой подход — DSVD (Digital Simultaneous Voice/Data) — подразумевает оцифровку голоса и включение полученных отсчетов в общий поток данных. В отличие от предыдущего метода, где скорость передачи данных ограничена 14400 Kbps, этот позволяет ее повысить до 28800 Kbps. Правда, качество голоса, передаваемого таким образом, гораздо хуже. Спецификация DSVD была разработана совместно Intel, Rockwell и U.S. Robotics. Такие модемы позволяют во время передачи данных между моделями такого типа подключать к ним телефонную гарнитуру и вести разговор

Преимущество этого режима заключается в том, что разговор будет абсолютно конфиденциальным: вы получите закрытый, защищенный от прослушивания канал, что само по себе немаловажно. Еще одним полезным свойством модема является возможность его применения в составе электронного офиса

Автоответчик, голосовая почта, выдача документов по требованию, факсимильный аппарат — и все это с использованием модема и персонального компьютера. Хотя, может быть, и не очень эффективно, с точки зрения экономии электроэнергии, держать персональный компьютер включенным круглосуточно. В таком случае лучше выбрать внешний модем с достаточным объемом оперативной памяти, чтобы в ней временно хранились принятые факсимильные и голосовые сообщения. Конечно, такие модели дороже, но их совокупную стоимость можно оценить, учитывая экономию в плате за свет при отключении персонального компьютера в нерабочее время. «Просто» голосовые, а также модели с одновременной передачей голоса и данных имеют в своих технических характеристиках соответствующие параметры: Voice и ASVD или DSVD.

по средствам управления:

аппаратные;
программные.

В виду важности последних двух классов, рассмотрим их подробнее

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.

Как работает модем и какие есть разновидности