Modem

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Tipico modem analogico dei primi anni 2000

In telecomunicazioni ed elettronica con il termine modem si indica un dispositivo di ricetrasmissione che ha funzionalità logiche di modulazione/demodulazione (analogica o numerica) in trasmissioni analogiche e digitali.

Nell'accezione più comune il modem è un dispositivo elettronico che rende possibile la comunicazione di più sistemi informatici (ad esempio dei computer) utilizzando un canale di comunicazione sostanzialmente analogico, come quelli supportati tipicamente da un doppino telefonico e quindi richieda una conversione in partenza ed in arrivo tra i due diversi dominii, quello digitale soprastante (quello che collega gli apparecchi informatici) e quello analogico sottostante (limitato sul tratto in doppino).

Significato e funzione del modem[modifica | modifica sorgente]

Questo dispositivo permette la MOdulazione e la DEModulazione dei segnali contenenti informazione; dal nome di queste due funzioni principali il dispositivo prende appunto il nome di MODEM. In altre parole, sequenze di bit vengono ricodificate come segnali elettrici. Il modem è anche una componente fondamentale del Fax.

In pratica il modem (DCE Data Communication Equipment), associato ad un terminale di rete ovvero un PC (DTE Data Terminal Equipment), attua tutte quelle procedure di conversione, codifica e decodifica del segnale elettrico informativo da analogico a digitale (demodulazione numerica) in entrata al PC (che è per l'appunto un sistema digitale) e da digitale ad analogico (modulazione numerica) in uscita dal PC lungo il doppino telefonico, verso altre destinazioni della rete. Può essere visto quindi come un opportuno dispositivo elaborativo di rice-trasmissione nell'ambito delle comunicazioni o trasmissioni digitali o numeriche che fa da interfaccia tra un sistema digitale (il PC) e una linea trasmissiva analogica, quale ad esempio il doppino telefonico.

Tipi di modem[modifica | modifica sorgente]

Vari modem per linea telefonica

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, capacità parassita tipica, resistenza tipica, immunità ai disturbi 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 0 e 4 kHz considerando i margini di distacco. 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 4 kHz) 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.

Fra i modem data over voice il tipo più usato e diffuso è il modem ADSL[senza fonte] per le connessioni in alta velocità ad internet.

Nei modem in banda base la velocità di trasmissione comporta un maggior uso della banda passante e, con l'esclusione dei modem tipo ADSL, avranno una modulazione di tipo PSK (Phase Shift Key) o simili. In pratica useranno sempre un baud per bit.

Modem in banda fonica (o modem fonici)[modifica | modifica sorgente]

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 0 e 4 kHz. 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/s o Full Duplex a 600 bit/s. In altri casi, ove c'era la necessità, venivano usate connessioni a 600/300 e sottocanale di servizio a 75 bit/s. 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 agli attuali 56 kbit/s con lo standard V.90. È 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, la conversione della trasmissione asincrona in sincrona 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 stabilire 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[modifica | modifica sorgente]

Supponiamo di avere due computer in due punti geograficamente distanti e collegati a due modem in banda fonica Auto Call e Auto answer e di voler trasmettere dei dati da uno all'altro tramite una normale linea telefonica:

  • il 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)
  • 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, lanciano anche un comando dedicato agli amplificatori e ponti radio telefonici per inibire la soppressione 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.
  • Infine 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 sotto forma 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
  • e 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, mentre il baud rate massimo è sempre di 1200 per una banda fonica.

Altre funzioni[modifica | modifica sorgente]

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[modifica | modifica sorgente]

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. Inoltre con l'ausilio di programmi di monitoraggio in genere allegati al modem è possibile sfruttarlo come fax e segreteria telefonica.

Tipi di modem in commercio[modifica | modifica sorgente]

Attualmente in commercio sono presenti 4 tipi di modem:

  1. Modem analogici (56 kbit/s)
  2. Modem ISDN (128 kbit/s)
  3. Modem ADSL (da 640 kbit/s a 100 Mbit/s)
  4. Modem GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA (integrati nei telefonini di ultima generazione o anche come PC card o modem USB, con velocità da 56 kbit/s a 28.8 Mbit/s)

Modem analogico[modifica | modifica sorgente]

Il primo tipo di modem era molto comune fino alla fine degli anni '90, che ha segnato la diffusione di internet. È una scheda di rete interna o esterna che connessa al computer e alla linea telefonica consente di accedere ad internet attraverso la linea telefonica base occupandola costantemente a bassa velocità di connessione. Inoltre grazie alla scoperta di nuovi programmi di simulazione modem è possibile sfruttarlo come telefono, segreteria telefonica e/o fax. I primi modem erano grandi circa una scatola quadrata, mentre attualmente si ricorre a quelli interni e/o di dimensioni ridotte. Dagli inizi del nuovo millennio, con la diffusione prima di ISDN e poi di banda larga ADSL, questa tipologia di modem è caduta in forte disuso.

Modem ISDN[modifica | modifica sorgente]

Mentre i modem vecchia generazione e quelli ADSL[senza fonte] sono veri e propri MOdulatori/DEModulatori, quelli ISDN sono chiamati così solo per semplificazione, non usano frequenze sul doppino telefonico ma veri e propri segnali digitali discreti, la definizione corretta è TA (Terminal adapter) ISDN. Sono utilizzabili solo se in possesso della linea telefonica specifica per questo tipo di connessione. Hanno le medesime funzioni di quelli analogici con la differenza che sono più veloci e sfruttano una linea dati digitale, con una velocità tra i 64 kbit/s e 128 kbit/s, occupando entrambi i canali ISDN. Questi modem non sono adatti alle prese telefoniche tripolari.

Modem ADSL[modifica | modifica sorgente]

Il terzo tipo di modem, gli ADSL, sono dei modem solitamente esterni (ma anche raramente di tipologia interna) che consentono di usufruire della linea digitale dati ad alta velocità ADSL. La velocità varia dai 640 kbit/s sino ai 20-30 Mbit/s in base all'operatore telefonico, al contratto stabilito con esso e alla rete utilizzata. Recentemente sono usciti anche VOIP modem che consentono di avere una linea telefonica su rete Internet (detta appunto VOIP). Ultimamente si sono diffusi i router WLAN, che permettono di navigare senza fili in rete domestica, collegandoli alla linea, a condizione di possedere una scheda di rete senza fili, sempre più diffuse con i portatili di ultima generazione. Se si guasta la linea ADSL e si possiede ancora una linea analogica, è possibile navigare utilizzando un modem vecchio tipo (56kbit/s di velocità massima ottenibile).

Modem GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA[modifica | modifica sorgente]

I modem GPRS/UMTS/HSDPA sono i modem presenti nei telefoni cellulari di terza generazione. Consentono di accedere dal telefonino ad internet a velocità variabili, che corrisponde da 50 kbit/s per GPRS, 200 kbit/s per EDGE, 384 kbit/s con UMTS. Per HSDPA la velocità arriva fino al limite teorico di 7.2 Mbit/s, ma è raggiungibile solo in caso di copertura ottimale. Stesso discorso per HSPA+, che permette teoricamente velocità fino a 28,8Mbit/s, raggiungibili solo se la stazione radiobase è in condizioni di supportare tale velocità. In condizioni comuni è possibile arrivare a 4-5Mbit/s, paragonabili a velocità da ADSL. I servizi di navigazione via cellulare sono offerti dagli operatori telefonici, anche se a prezzi maggiorati rispetto alle linee digitali ADSL. Per usufruire di questi servizi si possono utilizzare cellulari abilitati di ultima generazione, modem USB oppure delle PC card.

Collegamenti[modifica | modifica sorgente]

Abbiamo due tipi di collegamenti da effettuare:

  1. dal dispositivo al computer
  2. dal dispositivo alla rete telefonica.

Il collegamento al computer può essere di tipo:

  • PCI
  • USB
  • con doppino (UTP) e relativo PLUG (RJ)
  • Porta seriale RS232 (ma ci sono adattatori anche per porta parallela LPT1)

I collegamenti più usati per le varie linee sono:

  • nel caso di linea analogica il collegamento al computer più diffuso è quello con porta seriale RS232.
  • nel caso di linea ADSL, dal modem/router al computer si utilizza un cavo UTP con PLUG RJ45 che verrà collegato a una scheda di rete Ethernet (IEEE 802.3x).

Verranno poi collegati alla rete telefonica con un doppino (in genere una piattina) a 2 o 4 pin con relativo plug RJ11. Troviamo anche versioni di dispositivi con attacco USB e dispositivi PCI. Quest'ultimi molto rari per quanto riguarda l'ADSL.

  • nel caso di linea ISDN il Terminal adapter è o PCI o USB e andrà collegato a una BORCHIA con cavo a 4 pin e PLUG RJ45

Tecnologie usate per la comunicazione[modifica | modifica sorgente]

I modem più comuni sono quelli che utilizzano la comune rete analogica PSTN (Public Switched Telephone Network). Meno comuni sono i Modem in banda base che vengono utilizzati per scopi industriali e su linee private o noleggiate. I modem ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) sono generalmente usati come "data over voice" perché usano la banda del supporto fisico rispettando quella fonica. Vengono comunemente chiamati con lo stesso nome analoghi dispositivi capaci di interfacciarsi con linee digitali ISDN (Integrated Services Digital Network) anche se questi dispositivi non sono propriamente definibili modem, in quanto non svolgono la funzione di modulazione/demodulazione del segnale digitale sopra una portante analogica perché la linea ISDN è già di tipo digitale.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]