Módem - Modem

Un modulador-demodulador , o simplemente un módem , es un dispositivo de hardware que convierte datos de un formato digital, destinado a la comunicación directa entre dispositivos con cableado especializado, en uno adecuado para un medio de transmisión como líneas telefónicas o radio. Un módem modula una o más señales de onda portadora para codificar información digital para su transmisión y demodula señales para decodificar la información transmitida. El objetivo es producir una señal que se pueda transmitir fácilmente y decodificar de manera confiable para reproducir los datos digitales originales.

Los módems se pueden utilizar con casi cualquier medio de transmisión de señales analógicas, desde diodos emisores de luz hasta radio . Un tipo común de módem es el que convierte los datos digitales de una computadora en una señal eléctrica modulada para su transmisión a través de líneas telefónicas , para ser demodulada por otro módem en el lado del receptor para recuperar los datos digitales.

Velocidades

Los módems se clasifican con frecuencia por la cantidad máxima de datos que pueden enviar en una unidad de tiempo determinada , generalmente expresada en bits por segundo (símbolo bit / s , a veces abreviado "bps") o rara vez en bytes por segundo (símbolo B / s ) . Los módems modernos de banda ancha se describen típicamente en megabits.

Históricamente, los módems a menudo se clasificaban por su velocidad de símbolo , medida en baudios . La unidad de baudios indica símbolos por segundo, o el número de veces por segundo que el módem envía una nueva señal. Por ejemplo, el estándar ITU V.21 usó codificación por desplazamiento de frecuencia de audio con dos posibles frecuencias, correspondientes a dos símbolos distintos (o un bit por símbolo), para transportar 300 bits por segundo usando 300 baudios. Por el contrario, el estándar ITU V.22 original, que podía transmitir y recibir cuatro símbolos distintos (dos bits por símbolo), transmitía 1.200 bits enviando 600 símbolos por segundo (600 baudios) mediante codificación por desplazamiento de fase .

Muchos módems son de velocidad variable, lo que permite su uso en un medio con características menos que ideales, como una línea telefónica de mala calidad o demasiado larga. Esta capacidad es a menudo adaptativa para que un módem pueda descubrir la máxima velocidad de transmisión práctica durante la fase de conexión o durante el funcionamiento.

Colección de módems que alguna vez se usaron en Australia, incluidos los de acceso telefónico, DSL y módems de cable.

Historia general

Los módems surgieron de la necesidad de conectar teleimpresores a través de líneas telefónicas ordinarias en lugar de las líneas arrendadas más caras que se habían utilizado anteriormente para teleimpresores basados ​​en bucle de corriente y telégrafos automatizados . Los primeros dispositivos que satisfacen la definición de módem pueden ser los multiplexores utilizados por los servicios de noticias por cable en la década de 1920.

En 1941, los aliados desarrollaron un sistema de encriptación de voz llamado SIGSALY que utiliza un codificador de voz para digitalizar el habla, entonces encriptado el discurso con la pista de una sola vez y codificado los datos digitales como tonos utilizan modulación por desplazamiento de frecuencia. Esta fue también una técnica de modulación digital, lo que lo convirtió en uno de los primeros módems.

Los módems comerciales en gran parte no estuvieron disponibles hasta finales de la década de 1950, cuando el rápido desarrollo de la tecnología informática creó la demanda de un método para conectar computadoras a largas distancias, lo que provocó que Bell Company y luego otras empresas produjeran un número cada vez mayor de módems de computadora para su uso. a través de líneas telefónicas conmutadas y alquiladas.

Desarrollos posteriores producirían módems que funcionaban a través de líneas de televisión por cable , líneas eléctricas y diversas tecnologías de radio , así como módems que alcanzaban velocidades mucho más altas en líneas telefónicas.

Marcar

Un módem de acceso telefónico transmite datos de computadora a través de una línea telefónica conmutada ordinaria que no ha sido diseñada para el uso de datos. Esto contrasta con los módems de línea alquilada , que también operan a través de líneas proporcionadas por una compañía telefónica, pero que están destinadas al uso de datos y no imponen las mismas restricciones de señalización.

Los datos modulados deben ajustarse a las limitaciones de frecuencia de una señal de audio de voz normal. Los primeros módems, incluidos los módems acoplados acústicamente , dependían de las partes que se comunicaban o de una unidad de llamada automática para marcar y establecer una conexión de voz antes de cambiar sus módems a la línea; Los dispositivos más modernos pueden realizar las acciones necesarias para conectar una llamada a través de una central telefónica, por ejemplo, levantar la línea, marcar, comprender las señales enviadas por el equipo de la compañía telefónica (tono de marcación, timbre, señal de ocupado), reconocer las señales de timbre entrantes y contestando llamadas.

Los módems de acceso telefónico se han fabricado en una amplia variedad de velocidades y capacidades, y muchos son capaces de probar la línea a la que están llamando y seleccionar el modo de señalización más avanzado que la línea puede admitir. En términos generales, los módems de acceso telefónico más rápidos jamás disponibles para los consumidores nunca superaron los 56 kbit / sy nunca alcanzaron esa velocidad en ambas direcciones.

El módem de acceso telefónico fue una vez una tecnología ampliamente conocida, ya que se comercializaba masivamente entre los consumidores en muchos países para el acceso a Internet por discado . En la década de 1990, decenas de millones de personas en los Estados Unidos usaban módems de acceso telefónico para acceder a Internet.

Desde entonces, el servicio de acceso telefónico ha sido reemplazado en gran medida por Internet de banda ancha , como DSL , que normalmente todavía usa un módem, pero de un tipo muy diferente que aún puede funcionar a través de una línea telefónica normal, pero con restricciones sustancialmente relajadas.

Historia

1950

Terminal TeleGuide

La producción masiva de módems de línea telefónica en los Estados Unidos comenzó como parte del sistema de defensa aérea SAGE en 1958, conectando terminales en varias bases aéreas, sitios de radar y centros de comando y control con los centros de directores de SAGE diseminados por los Estados Unidos y Canadá .

Poco después, en 1959, la tecnología de los módems SAGE estuvo disponible comercialmente como Bell 101 , que proporcionaba velocidades de 110 bit / s. Bell llamó a este y varios otros módems "conjuntos de datos".

1960

Algunos de los primeros módems se basaban en frecuencias de tonos , como los módems de tonos al estilo Bell 400.

El estándar Bell 103A fue introducido por AT&T en 1962. Brindaba servicio full-duplex a 300 bit / s sobre líneas telefónicas normales. Se utilizó la codificación por desplazamiento de frecuencia , con el originador de la llamada transmitiendo a 1.070 o 1.270  Hz y el módem de respuesta transmitiendo a 2.025 o 2.225 Hz.

El módem 103 eventualmente se convertiría en un estándar de facto una vez que los módems de terceros (que no son de AT&T) llegaran al mercado, y durante la década de 1970, los módems fabricados de forma independiente y compatibles con el estándar de facto Bell 103 eran algo común. Los modelos de ejemplo incluyeron el Novation CAT y el Anderson-Jacobson . Una opción de menor costo fue el módem Pennywhistle , diseñado para construirse utilizando piezas fácilmente disponibles.

A las máquinas de teletipo se les otorgó acceso a redes remotas como el intercambio de teletipos mediante el módem Bell 103. AT&T también produjo unidades de costo reducido, los módems 113D de solo origen y 113B / C de solo respuesta.

1970

El teléfono de datos 201A era un módem síncrono que utilizaba codificación de codificación por desplazamiento de fase (PSK) de dos bits por símbolo , que lograba semidúplex de 2.000 bits / s en las líneas telefónicas normales. En este sistema, los dos tonos para cualquier lado de la conexión se envían a frecuencias similares a las de los sistemas de 300 bit / s, pero ligeramente desfasados.

A principios de 1973, Vadic presentó el VA3400, que funcionaba en dúplex completo a 1.200 bit / s a ​​través de una línea telefónica normal.

En noviembre de 1976, AT&T introdujo el módem 212A, de diseño similar, pero usando la frecuencia más baja establecida para la transmisión. No era compatible con el VA3400, pero funcionaría con un módem 103A a 300 bit / s.

En 1977, Vadic respondió con el módem triple VA3467, un módem de solo respuesta vendido a operadores de centros de cómputo que admitía el modo de Vadic a 1200 bits / s, el modo 212A de AT&T y el funcionamiento 103A.

El módem inteligente Hayes original de 300 baudios

Decenio de 1980

Un avance significativo en los módems fue el Hayes Smartmodem , introducido en 1981. El Smartmodem era un módem estándar de conexión directa 103A 300 bit / s, pero introdujo un lenguaje de comandos que permitía a la computadora realizar solicitudes de control, como comandos para marcar o contestar llamadas, a través de la misma interfaz RS-232 utilizada para la conexión de datos. El conjunto de comandos utilizado por este dispositivo se convirtió en un estándar de facto, el conjunto de comandos Hayes , que se integró en dispositivos de muchos otros fabricantes.

La marcación automática no era una capacidad nueva - había estado disponible a través de Unidades de Llamadas Automáticas separadas y a través de módems usando la interfaz X.21 - pero el Smartmodem lo hizo disponible en un solo dispositivo con la omnipresente interfaz RS-232, haciendo accesible esta capacidad desde prácticamente cualquier sistema o idioma.

La introducción del Smartmodem hizo que las comunicaciones fueran mucho más simples y de fácil acceso. Esto proporcionó un mercado en crecimiento para otros proveedores, que obtuvieron la licencia de las patentes de Hayes y compitieron en precio o agregando características. Esto eventualmente condujo a acciones legales por el uso del lenguaje de comando patentado de Hayes.

Los módems de marcación generalmente se mantuvieron en 300 y 1200 bit / s (eventualmente convirtiéndose en estándares como V.21 y V.22 ) a mediados de la década de 1980.

En 1984, se creó V.22bis , un sistema de 2.400 bits / s similar en concepto al Bell 212 de 1.200 bits / s. Este aumento de la velocidad de bits se logró mediante la definición de cuatro u ocho símbolos distintos, lo que permitió la codificación de dos o tres bits por símbolo en lugar de solo uno. A fines de la década de 1980, muchos módems podían admitir estándares mejorados como este, y el funcionamiento a 2.400 bits / s se estaba volviendo común.

El aumento de la velocidad del módem mejoró en gran medida la capacidad de respuesta de los sistemas en línea e hizo que la transferencia de archivos fuera práctica. Esto condujo a un rápido crecimiento de los servicios en línea con grandes bibliotecas de archivos, lo que a su vez dio más razones para poseer un módem. La rápida actualización de los módems condujo a un aumento rápido similar en el uso de BBS.

La introducción de sistemas de microcomputadoras con ranuras de expansión internas hizo prácticos los pequeños módems internos. Esto llevó a una serie de módems populares para el bus S-100 y las computadoras Apple II que podían marcar directamente, responder llamadas entrantes y colgar por completo desde el software, los requisitos básicos de un sistema de tablero de anuncios (BBS). El CBBS seminal, por ejemplo, se creó en una máquina S-100 con un módem interno Hayes, y le siguieron varios sistemas similares.

La cancelación de eco se convirtió en una característica de los módems en este período, lo que mejoró el ancho de banda disponible para ambos módems al permitirles ignorar sus propias señales reflejadas.

Se introdujeron mejoras adicionales mediante la codificación de modulación de amplitud en cuadratura (QAM), que aumentó el número de bits por símbolo a cuatro mediante una combinación de desplazamiento de fase y amplitud.

La transmisión a 1.200 baudios produjo el estándar V.27ter de 4.800 bit / s, y a 2.400 baudios, el V.32 de 9.600 bit / s. La frecuencia portadora fue de 1.650 Hz en ambos sistemas.

La introducción de estos sistemas de mayor velocidad también condujo al desarrollo de la máquina de fax digital durante la década de 1980. Mientras que la tecnología de fax temprana también usaba señales moduladas en una línea telefónica, el fax digital usaba la codificación digital ahora estándar que usan los módems de computadora. Esto finalmente permitió que las computadoras enviaran y recibieran imágenes de fax.

Decenio de 1990

USRobotics Sportster 14.400 módem de fax (1994)

A principios de la década de 1990, se introdujeron los módems V.32 que operaban a 9600 bit / s, pero eran costosos y recién estaban comenzando a ingresar al mercado cuando se estandarizó V.32bis, que operaba a 14,400 bit / s.

La división de chips de Rockwell International desarrolló un nuevo conjunto de chips de controlador que incorpora el estándar V.32bis y le ofrece un precio competitivo. Supra, Inc. arregló un acuerdo de exclusividad a corto plazo con Rockwell y desarrolló el SupraFAXModem 14400 basado en él. Introducido en enero de 1992 a $ 399 (o menos), era la mitad del precio de los módems V.32 más lentos que ya estaban en el mercado. Esto condujo a una guerra de precios, y al final del año V.32 estaba muerto, nunca se había establecido realmente, y los módems V.32bis estaban ampliamente disponibles por $ 250.

V.32bis tuvo tanto éxito que los antiguos estándares de alta velocidad tenían pocas ventajas. USRobotics (USR) se defendió con una versión de 16.800 bit / s de HST, mientras que AT&T introdujo un método único de 19.200 bit / s al que se refirió como V.32ter , pero ninguno de los módems no estándar se vendió bien.

Módem V.34 implementado como tarjeta ISA interna
Módem de datos / fax V.34 como tarjeta de PC para portátiles
Módem externo V.34 con puerto serie RS-232

El interés de los consumidores en estas mejoras patentadas se desvaneció durante la prolongada introducción del estándar V.34 de 28.800 bit / s . Mientras esperaban, varias empresas decidieron lanzar hardware e introdujeron módems a los que se referían como V.FAST .

Para garantizar la compatibilidad con los módems V.34 una vez que se ratificó un estándar (1994), los fabricantes utilizaron componentes más flexibles, generalmente un DSP y un microcontrolador , en contraposición a los chips de módem ASIC diseñados específicamente . Esto permitiría que las actualizaciones de firmware posteriores se ajusten a los estándares una vez ratificados.

La norma ITU V.34 representa la culminación de estos esfuerzos conjuntos. Empleó las técnicas de codificación más poderosas disponibles en ese momento, incluida la codificación de canales y la codificación de formas. De los meros cuatro bits por símbolo (9,6 kbit / s), los nuevos estándares utilizaron el equivalente funcional de 6 a 10 bits por símbolo, además de aumentar las velocidades en baudios de 2400 a 3429, para crear módems de 14,4, 28,8 y 33,6 kbit / s. . Esta tasa está cerca del límite teórico de Shannon de una línea telefónica.

Tecnologías de 56 kbit / s

Si bien las velocidades de 56.000 bit / s habían estado disponibles para los módems de línea alquilada durante algún tiempo, no estuvieron disponibles para los módems de acceso telefónico hasta finales de la década de 1990.

Banco de módem de acceso telefónico en un ISP

A finales de la década de 1990, comenzaron a introducirse tecnologías para alcanzar velocidades superiores a 33,6 kbit / s. Se utilizaron varios enfoques, pero todos comenzaron como soluciones a un solo problema fundamental con las líneas telefónicas.

Cuando las empresas de tecnología comenzaron a investigar velocidades superiores a 33,6 kbit / s, las empresas telefónicas se habían cambiado casi por completo a redes totalmente digitales. Tan pronto como una línea telefónica llegaba a una oficina central local, una tarjeta de línea convertía la señal analógica del suscriptor en digital y viceversa. Si bien las líneas telefónicas codificadas digitalmente proporcionan teóricamente el mismo ancho de banda que los sistemas analógicos que reemplazaron, la digitalización en sí impuso restricciones sobre los tipos de formas de onda que podrían codificarse de manera confiable.

El primer problema fue que el proceso de conversión de analógico a digital es intrínsecamente con pérdidas, pero segundo, y lo que es más importante, las señales digitales utilizadas por las empresas de telecomunicaciones no eran "lineales": no codificaban todas las frecuencias de la misma manera, sino que utilizaban una codificación no lineal ( ley μ y ley a ) destinada a favorecer la respuesta no lineal del oído humano a las señales de voz. Esto hizo que fuera muy difícil encontrar una codificación de 56 kbit / s que pudiera sobrevivir al proceso de digitalización.

Los fabricantes de módems descubrieron que, si bien la conversión de analógico a digital no podía preservar velocidades más altas, las conversiones de digital a analógico sí . Debido a que era posible para un ISP obtener una conexión digital directa a una empresa de telecomunicaciones, un módem digital  , uno que se conecta directamente a una interfaz de red telefónica digital, como T1 o PRI, podría enviar una señal que utiliza cada bit de ancho de banda disponible en el sistema. Si bien esa señal aún tenía que volver a convertirse a analógica en el extremo del suscriptor, esa conversión no distorsionaría la señal de la misma manera que lo hizo la dirección opuesta.

Por esta misma razón, si bien 56k permitieron 56 kbit / s en sentido descendente (de ISP al suscriptor), nunca se logró la misma velocidad en la dirección de upstream (del suscriptor al ISP), porque eso requería pasar por una conexión analógica a conversión digital. Este problema nunca se superó.

Productos de marcación temprana de 56k

La primera opción de marcación de 56k fue un diseño patentado de USRobotics , al que llamaron "X2" porque 56k era el doble de la velocidad (× 2) de los módems de 28k.

En ese momento, USRobotics tenía una participación del 40% del mercado de módems minoristas, mientras que Rockwell International tenía una participación del 80% del mercado de conjuntos de chips de módem . Preocupado por ser excluido, Rockwell comenzó a trabajar en una tecnología rival de 56k. Se unieron a Lucent y Motorola para desarrollar lo que llamaron "K56Flex" o simplemente "Flex".

Ambas tecnologías llegaron al mercado alrededor de febrero de 1997; Aunque se observaron problemas con los módems K56Flex en las revisiones de productos hasta julio, en seis meses las dos tecnologías funcionaron igualmente bien, con variaciones que dependían en gran medida de las características de la conexión local.

El precio minorista de estos primeros módems de 56K era de unos 200 dólares, en comparación con los 100 dólares de los módems estándar de 33k. También se requería equipo compatible en el extremo de los proveedores de servicios de Internet (ISP), con costos que variaban dependiendo de si su equipo actual podía actualizarse. Aproximadamente la mitad de todos los ISP ofrecieron soporte de 56k en octubre de 1997. Las ventas al consumidor fueron relativamente bajas, lo que USRobotics y Rockwell atribuyeron a estándares en conflicto.

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

En febrero de 1998, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) anunció el borrador de un nuevo estándar V.90 de 56 kbit / s con un fuerte apoyo de la industria. Incompatible con cualquiera de los estándares existentes, era una amalgama de ambos, pero fue diseñado para permitir ambos tipos de módem mediante una actualización de firmware. El estándar V.90 fue aprobado en septiembre de 1998 y ampliamente adoptado por ISP y consumidores.

El estándar V.92 fue aprobado por la UIT en noviembre de 2000 y utilizó tecnología PCM digital para aumentar la velocidad de carga a un máximo de 48 kbit / s.

La alta velocidad de carga fue una compensación. La velocidad de 48 kbit / s en sentido ascendente reduciría la velocidad en sentido descendente hasta 40 kbit / s debido a los efectos del eco en la línea. Para evitar este problema, los módems V.92 ofrecen la opción de apagar el flujo digital ascendente y, en su lugar, utilizar una conexión analógica simple de 33,6 kbit / s para mantener un flujo descendente digital alto de 50 kbit / so superior.

V.92 también agregó otras dos características. La primera es la capacidad de los usuarios que tienen una llamada en espera de poner en espera su conexión de acceso telefónico a Internet durante períodos prolongados mientras responden una llamada. La segunda característica es la capacidad de conectarse rápidamente a su ISP, que se logra recordando las características analógicas y digitales de la línea telefónica y utilizando esta información guardada al volver a conectarse.

Evolución de las velocidades de marcación

Estos valores son valores máximos y los valores reales pueden ser más lentos en determinadas condiciones (por ejemplo, líneas telefónicas ruidosas). Para obtener una lista completa, consulte la lista del artículo complementario sobre los anchos de banda de los dispositivos . Un baudio es un símbolo por segundo; cada símbolo puede codificar uno o más bits de datos.

Conexión Modulación Velocidad de bits [kbit / s] Año de lanzamiento
Módem Bell 101 de 110 baudios FSK 0,1 1958
300 baudios ( Bell 103 o V.21 ) FSK 0,3 1962
1200 bit / s (1200 baudios) ( Bell 202 ) FSK 1.2 1976
1200 bit / s (600 baudios) ( Bell 212A o V.22 ) QPSK 1.2 1980
2000 bits / seg (1000 baudios) (Bell 201A) PSK 2.0 1962
2400 bit / s (600 baudios) ( V.22bis ) QAM 2.4 1984
2400 bit / s (1200 baudios) ( V.26bis ) PSK 2.4
4800 bit / s (1600 baudios) ( V.27ter ) PSK 4.8
4800 bit / s (1600 baudios, Bell 208B) DPSK 4.8
9600 bit / s (2400 baudios) ( V.32 ) QAM 9,6 1984
14,4 kbit / s (2400 baudios) ( V.32bis ) conducción 14,4 1991
19,2 kbit / s (2400 baudios) (V.32 "terbo") conducción 19,2 1993
28,8 kbit / s (3200 baudios) ( V.34 ) conducción 28,8 1994
33,6 kbit / s (3429 baudios) ( V.34 ) conducción 33,6 1996
56 kbit / s (8000/3429 baudios) ( V.90 ) digital 56,0 / 33,6 1998
56 kbit / s (8000/8000 baudios) ( V.92 ) digital 56,0 / 48,0 2000
Módem de enlace (dos módems de 56k) ( V.92 ) 112,0 / 96,0
Compresión de hardware (variable) ( V.90 / V.42bis ) 56,0–220,0
Compresión de hardware (variable) ( V.92 / V.44 ) 56,0–320,0
Compresión web del lado del servidor (variable) ( Netscape ISP ) 100,0-1 000,0

Compresión

Muchos módems de acceso telefónico implementan estándares para la compresión de datos para lograr un mayor rendimiento efectivo para la misma tasa de bits. V.44 es un ejemplo que se utiliza junto con V.92 para lograr velocidades superiores a 56k en líneas telefónicas normales.

A medida que los módems de 56k basados ​​en teléfono comenzaron a perder popularidad, algunos proveedores de servicios de Internet como Netzero / Juno, Netscape y otros comenzaron a utilizar la precompresión para aumentar el rendimiento aparente. Esta compresión del lado del servidor puede funcionar de manera mucho más eficiente que la compresión sobre la marcha realizada dentro de los módems, porque las técnicas de compresión son específicas del contenido (JPEG, texto, EXE, etc.). El texto, las imágenes y los medios Flash del sitio web se compactan normalmente a aproximadamente un 4%, 12% y 30%, respectivamente. El inconveniente es una pérdida de calidad, ya que utilizan una compresión con pérdida que hace que las imágenes se pixelen y manchen. Los ISP que emplean este enfoque a menudo lo anuncian como "acceso telefónico acelerado".

Estas descargas aceleradas están integradas en los navegadores web Opera y Amazon Silk , utilizando su propia compresión de imágenes y texto del lado del servidor.

Métodos de apego

Los módems de acceso telefónico se pueden conectar de dos formas diferentes: con un acoplador acústico o con una conexión eléctrica directa.

Módems conectados directamente

La decisión de Hush-a-Phone que legalizó los acopladores acústicos se aplicó solo a las conexiones mecánicas a un teléfono, no a las conexiones eléctricas a la línea telefónica. La decisión Carterfone de 1968, sin embargo, permitió a los clientes conectar dispositivos directamente a una línea telefónica siempre que siguieran los estrictos estándares definidos por Bell para la no interferencia con la red telefónica. Esto abrió la puerta a la fabricación independiente (no de AT&T) de módems de conexión directa, que se conectaban directamente a la línea telefónica en lugar de a través de un acoplador acústico.

Si bien Carterfone requirió que AT&T permitiera la conexión de dispositivos, AT&T argumentó con éxito que se les debería permitir requerir el uso de un dispositivo especial para proteger su red, colocado entre el módem de terceros y la línea, llamado Acuerdo de acceso a datos o DAA. . El uso de DAA fue obligatorio de 1969 a 1975 cuando las nuevas reglas de la FCC Parte 68 permitieron el uso de dispositivos sin un DAA proporcionado por Bell, sujeto a que se incluyeran circuitos equivalentes en el dispositivo de terceros.

Prácticamente todos los módems producidos después de la década de 1980 son de conexión directa.

Acopladores acústicos

El módem acoplado acústicamente Novation CAT

Si bien Bell (AT&T) proporcionó módems que se conectaban a través de una conexión de cable directa a la red telefónica ya en 1958, sus regulaciones en ese momento no permitían la conexión eléctrica directa de ningún dispositivo que no fuera de Bell a una línea telefónica. Sin embargo, el fallo de Hush-a-Phone permitía a los clientes conectar cualquier dispositivo a un teléfono siempre que no interfiriera con su funcionalidad. Esto permitió a los fabricantes de terceros (que no eran de Bell) vender módems utilizando un acoplador acústico .

Con un acoplador acústico, se colocó un auricular de teléfono ordinario en una base que contenía un altavoz y un micrófono colocados para coincidir con los del auricular. Los tonos utilizados por el módem se transmitieron y recibieron en el auricular, que luego los transmitió a la línea telefónica.

Debido a que el módem no estaba conectado eléctricamente, era incapaz de descolgar, colgar o marcar, todo lo cual requería el control directo de la línea. La marcación por tonos habría sido posible, pero la marcación por tonos no estaba disponible universalmente en este momento. En consecuencia, el proceso de marcación fue ejecutado por el usuario levantando el auricular, marcando y luego colocando el auricular en el acoplador. Para acelerar este proceso, un usuario puede comprar un marcador o una unidad de llamada automática .

Unidades de llamada automática / marcadores

Los primeros módems: no podían realizar ni recibir llamadas por sí mismos, pero requerían la intervención humana para realizar estos pasos.

Ya en 1964, Bell proporcionó unidades de llamada automática que se conectaban por separado a un segundo puerto serie en una máquina host y podían recibir órdenes para abrir la línea, marcar un número e incluso asegurarse de que el otro extremo se había conectado correctamente antes de transferir el control al módem. . Más adelante, estarían disponibles modelos de terceros, a veces conocidos simplemente como marcadores , y características como la capacidad de iniciar sesión automáticamente en sistemas de tiempo compartido.

Eventualmente, esta capacidad se integraría en los módems y ya no requeriría un dispositivo separado.

Módems basados ​​en controlador frente a módems suaves

Un módem de software PCI Winmodem (a la izquierda) junto a un módem ISA convencional (a la derecha)

Antes de la década de 1990, los módems contenían toda la electrónica y la inteligencia para convertir datos en forma discreta a una señal analógica (modulada) y viceversa, y para manejar el proceso de marcación, como una combinación de lógica discreta y chips de propósito especial. Este tipo de módem a veces se denomina basado en controlador .

En 1993, Digicom presentó Connection 96 Plus , un módem que reemplazó los componentes discretos y personalizados con un procesador de señal digital de propósito general, que podría reprogramarse para actualizarse a estándares más nuevos.

Posteriormente, USRobotics lanzó Sportster Winmodem , un diseño basado en DSP igualmente actualizable.

A medida que esta tendencia de diseño se extendió, ambos términos, módem suave y Winmodem , obtuvieron una connotación negativa en los círculos informáticos no basados ​​en Windows porque los controladores no estaban disponibles para plataformas que no eran de Windows o solo estaban disponibles como binarios de código cerrado no mantenibles, un problema particular para los usuarios de Linux.

Más tarde, en la década de 1990, se pusieron a disposición módems basados ​​en software. Se trata esencialmente de tarjetas de sonido y, de hecho, un diseño común utiliza el códec de audio AC'97 , que proporciona audio multicanal a una PC e incluye tres canales de audio para señales de módem.

El audio enviado y recibido en la línea por un módem de este tipo se genera y procesa completamente en software, a menudo en un controlador de dispositivo. Hay poca diferencia funcional desde la perspectiva del usuario, pero este diseño reduce el costo de un módem al mover la mayor parte de la potencia de procesamiento a un software económico en lugar de costosos DSP de hardware o componentes discretos.

Los módems de software de ambos tipos son tarjetas internas o se conectan a través de buses externos como USB . Nunca utilizan RS-232 porque requieren canales de gran ancho de banda a las computadoras host para transportar las señales de audio sin procesar generadas (enviadas) o analizadas (recibidas) por software.

Dado que la interfaz no es RS-232, no existe un estándar para la comunicación directa con el dispositivo. En cambio, los módems de software vienen con controladores que crean un puerto RS-232 emulado, con el que el software de módem estándar (como una aplicación de marcador del sistema operativo) puede comunicarse.

Módems de voz / fax

"Voz" y "fax" son términos agregados para describir cualquier módem de marcación que sea capaz de grabar / reproducir audio o transmitir / recibir faxes. Algunos módems pueden realizar las tres funciones.

Módems de voz se utilizan para la integración de telefonía e informática aplicaciones tan simple como colocar / recibir llamadas directamente a través de un ordenador con un auricular, y tan complejo como totalmente automatizados robocalling sistemas.

Los módems de fax se pueden utilizar para el envío de faxes por computadora, en los que los faxes se envían y reciben sin que los faxes entrantes o salientes tengan que imprimirse en papel. Esto difiere del efax , en el que el envío de faxes se realiza a través de Internet, en algunos casos sin líneas telefónicas.

Popularidad

Una Asociación de Editores de Software de 1994 descubrió que aunque el 60% de las computadoras en los hogares estadounidenses tenían un módem, solo el 7% de los hogares se conectaban a Internet. Un estudio de la CEA en 2006 encontró que el acceso a Internet por discado estaba disminuyendo en los EE. UU. En 2000, las conexiones de acceso telefónico a Internet representaron el 74% de todas las conexiones de Internet residenciales de EE. UU. El patrón demográfico de Estados Unidos para los usuarios de módem de acceso telefónico per cápita se ha reflejado más o menos en Canadá y Australia durante los últimos 20 años.

El uso del módem de acceso telefónico en los EE. UU. Se había reducido al 60% en 2003 y en 2006 se situó en el 36%. Los módems de banda de voz fueron una vez el medio más popular de acceso a Internet en los EE. UU., Pero con la llegada de nuevas formas de acceder a Internet, el módem tradicional de 56K estaba perdiendo popularidad. El módem de acceso telefónico todavía es ampliamente utilizado por los clientes en áreas rurales, donde el servicio de DSL, cable, satélite o fibra óptica no está disponible, o no están dispuestos a pagar lo que cobran estas empresas. En su informe anual de 2012, AOL mostró que todavía recaudaba alrededor de $ 700 millones en tarifas de aproximadamente tres millones de usuarios de acceso telefónico.

TTY / TDD

Los dispositivos TDD son un subconjunto del teleimpresor diseñado para ser utilizado por personas sordas o con problemas de audición, esencialmente un teletipo pequeño con un módem de acceso telefónico incorporado y un acoplador acústico. Los primeros modelos producidos en 1964 utilizaron modulación FSK de manera muy similar a los primeros módems de computadora.

Módems de línea alquilada

Un módem de línea alquilada también usa cableado telefónico ordinario, como acceso telefónico y DSL, pero no usa la misma topología de red. Mientras que el acceso telefónico usa una línea telefónica normal y se conecta a través del sistema de conmutación telefónica, y DSL usa una línea telefónica normal pero se conecta al equipo en la oficina central de la compañía telefónica, las líneas arrendadas no terminan en la compañía telefónica.

Las líneas arrendadas son pares de cables telefónicos que se han conectado entre sí en una o más oficinas centrales de telecomunicaciones para que formen un circuito continuo entre dos ubicaciones de abonados, como la sede de una empresa y una oficina satélite. No proporcionan energía ni tono de marcación; son simplemente un par de cables conectados en dos ubicaciones distantes.

Un módem de acceso telefónico no funcionará a través de este tipo de línea, porque no proporciona la energía, el tono de marcado y la conmutación que requieren esos módems. Sin embargo, un módem con capacidad de línea alquilada puede operar a través de dicha línea y, de hecho, puede tener un mayor rendimiento porque la línea no pasa por el equipo de conmutación de telecomunicaciones, la señal no se filtra y, por lo tanto, se dispone de mayor ancho de banda.

Los módems de línea arrendada pueden funcionar en modo de 2 o 4 cables. El primero usa un solo par de cables y solo puede transmitir en una dirección a la vez, mientras que el segundo usa dos pares de cables y puede transmitir en ambas direcciones simultáneamente. Cuando hay dos pares disponibles, el ancho de banda puede llegar a 1,5 Mbit / s, un circuito T1 de datos completo .

Banda ancha

Módem de cable

El término banda ancha ganó una amplia adopción a fines de la década de 1990 para describir la tecnología de acceso a Internet que excede el máximo de 56 kilobit / s de acceso telefónico. Existen muchas tecnologías de banda ancha, como varias tecnologías DSL ( línea de abonado digital ) y banda ancha por cable.

Las tecnologías DSL como ADSL , HDSL y VDSL utilizan líneas telefónicas (cables que fueron instalados por una compañía telefónica y que originalmente estaban destinados a ser utilizados por un abonado telefónico) pero no utilizan la mayor parte del resto del sistema telefónico. Sus señales no se envían a través de centrales telefónicas ordinarias, sino que se reciben mediante un equipo especial (un DSLAM ) en la oficina central de la compañía telefónica.

Debido a que la señal no pasa a través de la central telefónica, no se requiere "marcar" y no se imponen las limitaciones de ancho de banda de una llamada de voz ordinaria. Esto permite frecuencias mucho más altas y, por lo tanto, velocidades mucho más rápidas. ADSL en particular está diseñado para permitir llamadas de voz y uso de datos en la misma línea simultáneamente.

De manera similar, los módems de cable utilizan una infraestructura originalmente destinada a transportar señales de televisión y, como DSL, normalmente permiten recibir señales de televisión al mismo tiempo que el servicio de Internet de banda ancha.

Otros módems de banda ancha incluyen módems FTTx , módems satelitales y módems de línea eléctrica .

Terminología

Se utilizan diferentes términos para los módems de banda ancha, porque con frecuencia contienen más que un componente de modulación / demodulación.

Dado que las conexiones de alta velocidad se utilizan con frecuencia en varias computadoras a la vez, muchos módems de banda ancha no tienen conexiones directas (por ejemplo, USB) para PC, sino que se conectan a través de una red como Ethernet o Wi-Fi. Los primeros módems de banda ancha ofrecían transferencia Ethernet que permitía el uso de una o más direcciones IP públicas, pero ningún otro servicio como NAT y DHCP que permitiera que varias computadoras compartieran una conexión. Esto llevó a muchos consumidores a comprar "enrutadores de banda ancha" separados, colocados entre el módem y su red, para realizar estas funciones.

Con el tiempo, los ISP comenzaron a proporcionar puertas de enlace residenciales que combinaban el módem y el enrutador de banda ancha en un solo paquete que proporcionaba enrutamiento, NAT , funciones de seguridad e incluso acceso a Wi-Fi además de la funcionalidad del módem, de modo que los suscriptores pudieran conectar todo su hogar sin comprar ninguna. equipo extra. Incluso más tarde, estos dispositivos se ampliaron para proporcionar funciones de " triple play ", como el servicio de telefonía y televisión. No obstante, los proveedores de servicios y los fabricantes a menudo se refieren a estos dispositivos simplemente como "módems".

En consecuencia, los términos "módem", "enrutador" y "puerta de enlace" ahora se usan indistintamente en el habla informal, pero en un contexto técnico, "módem" puede tener una connotación específica de funcionalidad básica sin enrutamiento u otras características, mientras que los otros términos describen un dispositivo con funciones como NAT.

Los módems de banda ancha también pueden manejar autenticación como PPPoE . Si bien a menudo es posible autenticar una conexión de banda ancha desde la PC de un usuario, como fue el caso con el servicio de Internet de acceso telefónico, trasladar esta tarea al módem de banda ancha le permite establecer y mantener la conexión en sí, lo que facilita el acceso compartido entre las PC. ya que cada uno no tiene que autenticarse por separado. Los módems de banda ancha suelen permanecer autenticados ante el ISP siempre que estén encendidos.

Radio

Un módulo de radio bluetooth con antena incorporada (izquierda)

Cualquier tecnología de comunicación que envíe datos digitales de forma inalámbrica implica un módem. Esto incluye transmisión directa por satélite , WiFi , WiMax , teléfonos móviles , GPS , Bluetooth y NFC .

Las redes modernas de telecomunicaciones y datos también hacen un uso extensivo de módems de radio cuando se requieren enlaces de datos de larga distancia. Estos sistemas son una parte importante de la PSTN y también son de uso común para enlaces de redes de computadoras de alta velocidad a áreas periféricas donde la fibra óptica no es económica.

Los módems inalámbricos vienen en una variedad de tipos, anchos de banda y velocidades. Los módems inalámbricos a menudo se denominan transparentes o inteligentes. Transmiten información que se modula en una frecuencia portadora para permitir que muchos enlaces de comunicación inalámbrica funcionen simultáneamente en diferentes frecuencias.

Los módems transparentes funcionan de manera similar a sus primos módems de línea telefónica. Por lo general, eran semidúplex , lo que significa que no podían enviar y recibir datos al mismo tiempo. Por lo general, los módems transparentes se sondean por turnos para recopilar pequeñas cantidades de datos de ubicaciones dispersas que no tienen fácil acceso a la infraestructura cableada. Los módems transparentes son los más utilizados por las empresas de servicios públicos para la recopilación de datos.

Los módems inteligentes vienen con controladores de acceso a medios en su interior, lo que evita que los datos aleatorios colisionen y reenvían los datos que no se reciben correctamente. Los módems inteligentes generalmente requieren más ancho de banda que los módems transparentes y, por lo general, alcanzan velocidades de datos más altas. El estándar IEEE 802.11 define un esquema de modulación de corto alcance que se utiliza a gran escala en todo el mundo.

Banda ancha móvil

Módem inalámbrico USB Huawei HSPA + ( EVDO ) de Movistar Colombia
Módem de doble banda Huawei 4G +

Los módems que utilizan un sistema de telefonía móvil ( GPRS , UMTS , HSPA , EVDO , WiMax , etc.) se conocen como módems de banda ancha móvil (a veces también llamados módems inalámbricos). Los módems inalámbricos pueden integrarse dentro de una computadora portátil , teléfono móvil u otro dispositivo, o conectarse externamente. Los módems inalámbricos externos incluyen tarjetas de conexión , módems USB y enrutadores celulares .

La mayoría de los módems inalámbricos GSM vienen con un soporte de tarjeta SIM integrado (es decir, Huawei E220 , Sierra 881). Algunos modelos también cuentan con una ranura de memoria microSD y / o conector para antena externa adicional (Huawei E1762, Sierra Compass 885).

Las versiones CDMA (EVDO) no suelen utilizar tarjetas R-UIM , sino que utilizan el número de serie electrónico (ESN).

Hasta finales de abril de 2011, los envíos mundiales de módems USB superaron los módulos 3G y 4G integrados en 3: 1 porque los módems USB se pueden descartar fácilmente. Los módems integrados pueden superar a los módems separados a medida que aumentan las ventas de tabletas y se reduce el costo incremental de los módems, por lo que para 2016, la proporción puede cambiar a 1: 1.

Al igual que los teléfonos móviles, los módems de banda ancha móviles pueden bloquearse mediante SIM a un proveedor de red en particular. El desbloqueo de un módem se logra de la misma manera que el desbloqueo de un teléfono, mediante el uso de un "código de desbloqueo" .

Módem óptico

Una ONT que proporciona servicio de datos, teléfono y televisión.

Un módem que se conecta a una red de fibra óptica se conoce como terminal de red óptica (ONT) o unidad de red óptica (ONU). Estos se usan comúnmente en instalaciones de fibra para el hogar , instalados dentro o fuera de una casa para convertir el medio óptico en una interfaz Ethernet de cobre, después de lo cual a menudo se instala un enrutador o puerta de enlace para realizar autenticación, enrutamiento, NAT y otros tipos de Internet de consumo típicos. funciones, además de funciones de " triple play " como servicio de telefonía y televisión.

Los sistemas de fibra óptica pueden usar modulación de amplitud en cuadratura para maximizar el rendimiento. 16QAM utiliza una constelación de 16 puntos para enviar cuatro bits por símbolo, con velocidades del orden de 200 o 400 gigabits por segundo. 64QAM utiliza una constelación de 64 puntos para enviar seis bits por símbolo, con velocidades de hasta 65 terabits por segundo. Aunque se ha anunciado esta tecnología, es posible que todavía no se utilice comúnmente.

Redes domésticas

Aunque el nombre de módem se usa rara vez, algunas aplicaciones de redes domésticas de alta velocidad usan módems, como powerline ethernet . El estándar G.hn , por ejemplo, desarrollado por ITU-T , proporciona una red de área local de alta velocidad (hasta 1 Gbit / s) utilizando cableado doméstico existente (líneas eléctricas, líneas telefónicas y cables coaxiales ). Los dispositivos G.hn utilizan multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) para modular una señal digital para su transmisión a través del cable.

Como se describió anteriormente, tecnologías como Wi-Fi y Bluetooth también usan módems para comunicarse por radio a distancias cortas.

Módem nulo

Adaptador de módem nulo

Un cable de módem nulo es un cable especialmente conectado entre los puertos serie de dos dispositivos, con las líneas de transmisión y recepción invertidas. Se utiliza para conectar dos dispositivos directamente sin módem. El mismo software o hardware que se utiliza normalmente con los módems (como Procomm o Minicom) se puede utilizar con este tipo de conexión.

Un adaptador de módem nulo es un dispositivo pequeño con enchufes en ambos extremos que se coloca en el extremo de un cable serie "directo" normal para convertirlo en un cable de módem nulo.

Módem de corta distancia

Un "módem de corto alcance" es un dispositivo que cierra la brecha entre los módems de línea alquilada y de acceso telefónico. Como un módem de línea alquilada, transmiten a través de líneas "desnudas" sin equipo de conmutación de energía o telecomunicaciones, pero no están diseñadas para las mismas distancias que las líneas arrendadas pueden alcanzar. Son posibles rangos de hasta varias millas, pero significativamente, los módems de corto alcance se pueden usar para distancias medias , mayores que la longitud máxima de un cable serial básico pero aún relativamente cortas, como dentro de un solo edificio o campus. Esto permite que una conexión en serie se extienda quizás solo de varios cientos a varios miles de pies, un caso en el que obtener un teléfono completo o una línea alquilada sería excesivo.

Si bien algunos módems de corto alcance usan modulación, los dispositivos de gama baja (por razones de costo o consumo de energía) son simples "controladores de línea" que aumentan el nivel de la señal digital pero no la modulan. Técnicamente, estos no son módems, pero se utiliza la misma terminología para ellos.

Ver también

Referencias

enlaces externos