Modem

Il Modem è il dispositivo commerciale più diffuso che rende possibile la comunicazione di più sistemi (ad esempio dei computer) utilizzando un canale comune (ad esempio la linea telefonica).

Modem per linea telefonica

Significato di Modem

In altre parole questo dispositivo permette la MOdulazione e la DEModulazione dei segnali contenenti le informazioni, dal nome di queste due funzioni principali il dispositivo prende appunto il nome di MODEM.

Tipi di modem

La prima distinzione che si deve fare fra i diversi tipi di Modem è il tipo di supporto trasmissivo, il "filo" telefonico e quello che c'è lungo il suo percorso o, più propriamente, la banda passante di questo "filo". Per maggiore precisione, questo "filo" è un doppino telefonico (o coppia telefonica) con particolari caratteristiche costruttive ed elettriche: Impedenza tipica, immunità ai disturbi, resistenza tipica ecc.

Se questo doppino telefonico non attraversa dei centralini telefonici (PABX) o dei gruppi di pupinizzazione, la sua banda passante teorica dipende solo dalla sua impedenza tipica e, limitatamente a qualche decina di chilometri (fra i 5 e i 25 Km dipendente dalle caratteristiche dell'apparecchiatura), potremo usare dei Modem di tipo Banda Base.

Se la coppia attraversa gruppi di pupinizzazione, centralini telefonici (PABX), sistemi di amplificazione eccetera, la banda passante sarà quella tipica per le comunicazioni telefoniche che in Italia è compresa fra i 300 ed i 3300 Hz. In questo caso dovremo usare dei Modem di tipo Banda Fonica. Le distanze teoriche raggiungibili non hanno limiti fisici.

Se la coppia deve essere usata sia per fonia che per la trasmissione dati dovremo usare la banda inferiore fino ai 3300 Hz (più una zona di rispetto) per l'uso fonico e il resto della banda passante di quel doppino per la trasmissione dei dati. In questo caso si adopererà dei modem di tipo "Data over Voice" o Modem Vocali. Questi Modem necessitano di particolari filtri passa banda alla sorgente, all'arrivo e per attraversare PABX o simili. Le distanze raggiungibili sono molto limitate e possono arrivare a qualche chilometro.

Modem in Banda Base

Per le applicazioni industriali, professionali, di sicurezza eccetera si può disporre di linee telefoniche private o noleggiate e, di solito, queste linee sono linee in rame dirette. In questo caso può essere usato o, a volte, deve essere usato un Modem in Banda Base. Esso può essere sia di tipo Sincrono che di tipo Asincrono ma oggi, anche se l'intrefaccia verso il DTE (Data Terminal Equipment o terminale dati, il Computer) è di tipo Asincrono i Modem (DCE), esendo dotati di un microprocessore interno, instaurano fra di loro una connessione di tipo Sincrono con l'eliminazione e rigenerazione automatica dei bit di Start e bit di Stop (in generale accettano un solo bit di Stop).

Nei Modem in Banda Base la velocità di trasmissione comporta un maggior uso della Banda Passante e, tipicamente, avranno una modulazione di tipo FSK (Fase Sift Key) o simili. In pratica useranno sempre un baud per bit.

Modem in Banda Fonica

Questi tipi di modem sono adatti ad essere connessi su una linea telefonica commutata, ovvero connessa ad un centralino telefonico (PABX) e devono rispettare tutte le normative relative alle comunicazioni telefoniche. Per questo motivo la banda di frequenze adoperata ed il livello del segnale dovrà rispettare dei valori standard. Per la banda di frequenza essa è compresa fra i 300 e i 3300 Hz. Questa banda permette un passaggio di un massimo di 1200 Baud. I primi Modem, infatti, potevano instaurare delle connessioni half duplex a questa velocità massima e, attraverso i segnali di controllo dell'interfaccia fisica EIA RS232 poteva essere instaurata una connessione di tipo semiduplex a 1200 bit/sec o Full Duplex a 600 bit/sec. In altri casi, ove c'era la necessità, venivano usate connessioni a 600/300 e sottocanale di servizio a 75 bit/sec. La tecnica di trasmissione si è evoluta permettendo da prima ad avere connessioni Full Duplex a 2400 e, successivamente a 4800, 9600 ed ora fino agi attuali 56 kbit/sec con lo standard V.90. E' da notare però che comunque i baud trasmessi sono sempre 1200 ma le informazioni che ogni singolo baud oggi è in grado di trasferire passa da un bit alle origini fino a raggiungere i teorici 46,6 bit per baud. In pratica questo non è vero perché intervengono altri fattori come la compressione dei dati, la soppressione dei bit di Start e di stop e l'uso di protocolli particolari fra i Modem o, per meglio dire, fra i microprocessori dei Modem.

La maggior parte dei Modem in Banda Fonica attuali sono tutti Asincroni, full duplex, a chiamata automatica (cioè possono chiamare un altro modem e stabile una connessione sotto il controllo di un programma) e a risposta automatica (cioè possono rivelare quando il telefono collegato suona e possono rispondere per stabilire una connessione).

Principio di Funzionamento

Supponiamo di avere due computer in due punti geograficamente distanti e collegati a due modem in Banda Fonica Auto Call e Auto answare e di voler trasmettere dei dati da uno all’altro tramite una normale linea telefonica :

• ii primo computer invierà dei caratteri particolari alla propria porta seriale dando il comando al Modem di effettuare la chiamata del numero telefonico del computer destinatario. (codifica AT)

• il Modem effettuerà la composizione del numero in base al comando AT ricevuto e attenderà la risposta del modem remoto.

• il modem remoto, ricevendo la chiamata invierà al proprio computer il segnale di Ring Indicator e, se attivato, dei caratteri alfanumerici secondo la codifica ASCII formanti la parola RING. Se il proprio PC ha attivato il segnale sulla porta EIARS232 di DTR (Terminale pronto) il Modem è autorizzato a rispondere e, dopo il numero di squilli stabiliti nella propria memoria, risponderà aprendo la linea e immettendo su questa un tono di risposta.

• il Modem chiamante, sentendo il tono di risposta del secondo modem, inizierà ad inviare dei dati riguardanti le sue caratteristiche più elevate ed attendendo risposta. Se non ottiene risposta riproverà ad inviare dati secondo un tipo di codifica inferiore fino ad ottenere la risposta. A questo punto i due Modem si scambiano dati e test sulla qualità della linea fino a stabilire una connessione alla massima velocità possibile per le caratteristiche comuni ai due modem e alla qualità della linea. Da notare che i Modem, fra i primi comandi e toni inviati, lamciano anche un comando dedicato agli amplificatori e ponti radio telefonici per inibire la sopressione dell'eco di linea. Le transazioni terminano lanciando al proprio computer dei caratteri ASCII formanti la parola CONNECT seguita dalla velocità di connessione stabilita. Se previsto dalla programmazione del Modem l'altoparlante del modem diventerà silenzioso.

• In fine i dati del primo computer verranno inviati all’uscita ossia alla porta seriale del computer

• la porta seriale che fa da interfaccia tra il computer ed il modem spedisce al modem le informazioni sottoforma di flussi di bit

• questi flussi di bit vengono trasformati da un circuito di modulazione in frequenze (al limite bastano soltanto due frequenze visto che i valori possibili sono o 0 o 1) ed inviati

• il modem dopo aver tradotto le informazioni digitali (Bit) in informazioni analogiche (frequenze sonore) le pone in uscita

• il CANALE, che nel nostro caso è la linea telefonica provvederà a trasportare i dati fino al destinatario, ossia il modem del computer ricevente

• questo acquisirà i dati in formato analogico e li tradurrà attraverso una procedura di demodulazione in formato digitale

• invierà questa informazione all’interfaccia seriale

• ed alla fine le informazioni saranno trasmesse al computer ricevente

La velocità di trasmissione dei dati tra due sistemi è misurata normalmente in bit al secondo b/s, mente il Baud Rate massimo è sempre di 1200 per una banda fonica.

Altre funzioni

Oltre al compito fondamentale di modulazione-demodulazione, i modem ne possono svolgere numerosi altri, in funzione delle modalità e dei requisiti del collegamento, come ad esempio la ricezione o l'invio dei fax. Per fare questo il modem deve essere conforme agli standard ITU v.17 e T.30 che è il vero e proprio protocollo per i fax. Oppure se il modem è un modem voce, all'arrivo di una chiamata fa suonare il campanello del computer.

Modem Vocali

I modem vocali possono permettere comunicazioni simultanee di voci e dati nello stesso momento. Questi modem sono marchiati con la sigla AVSD (Analog Simultaneous Voice and Data), conformi allo standard V.34Q ITU-T, o DSVD (Digital Simultaneous Voice and Data)conformi allo standard V.70.

Altre funzioni

Oltre al compito fondamentale di modulazione-demodulazione, i modem ne possono svolgere numerosi altri, in funzione delle modalità e dei requisiti del collegamento, come ad esempio la ricezione o l'invio dei fax. Per fare questo il modem deve essere conforme agli standard ITU v.17 e T.30 che è il vero e proprio protocollo per i fax. Oppure se il modem è un modem voce, all'arrivo di una chiamata fa suonare il campanello del computer.

Collegamenti

È comunemente collegato al computer tramite una porta seriale RS-232 oppure una porta USB.

Tecnologie usate per la comunicazione

I modem più comuni sono quelli che utilizzano la comune rete analogica PSTN (Public Switched Telephone Network) e ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Viene comunemente chiamato con lo stesso nome un analogo dispositivo capace di comunicare attraverso la linea digitale ISDN (Integrated Services Digital Network), tuttavia questo dispositivo non è propriamente definibile modem, in quanto la linea che utilizza è digitale come il segnale in arrivo dal computer (e non analogica).