مودم

مقدمه

واژه ” مودم ” از ترکيب کلمات “modulator-demodulator” اقتباس شده است .از مودم برای ارسال داده های ديجيتال از طريق خطوط تلفن استفاده بعمل می آيد. مودم ارسال کننده اطلاعات، عمليات مدوله نمودن داده را به سيگنال هائی که با خطوط تلفن سازگار می باشند، انجام خواهد داد. مودم دريافت کننده اطلاعات، عمليات ” دی مدوله ” نمودن سيگنال را بمنظور برگشت به حالت ديجيتال انجام می دهد. مودم های بدون کابل داده های ديجيتال را به امواج راديوئی تبديل می نمايند.
تاريخچه مودم:

مودم ازسال ۱۹۶۰ در کامپيوتر و بمنظور ارسال و دريافت اطلاعات توسط ترمينال ها و اتصال به سيستم های مرکزی، مورد استفاده قرار گرفته است . البته قبل از آن، سال ۱۹۵۰ اولين مودم براي انتقال اطلاعات در پدافند هوايي آمريكاي شمالي ساخته شد.

سال ۱۹۶۴ اولين نمونه تجاري مودم با نام Bell103 وارد بازار شد. سرعت آن ۳۰۰ bit/s بود.در هر ثانيه حدود ۳۰ حرف می توانست ارسال گردد. در آن زمان يک ترمينال ( يک صفحه کليد و صفحه نمايشگر) قادر به تماس تلفنی با کامپيوتر مرکزی بود. فراموش نکنيم که در آن زمان وقت کامپيوتر بصورت اشتراکی مورد استفاده قرار می گرفت و سازمانها و موسسات با خريداری نمودن زمان مورد نظر خود، امکان استفاده از کامپيوتر اصلی را بدست می آورند. مودم ها در آن زمان اين امکان را بوجود می آورند که موسسات ياد شده قادر به ارتباط با

سيستم مرکزی با سرعتی معادل ۳۰۰ بيت در ثانيه باشند.در چنين حالتی زمانيکه کاربری از طريق ترمينال کاراکتری را تايپ می کرد، مودم کد معادل کاراکتر تايپ شده را بر اساس استاندارد اسکی، برای کامپيوتر مرکزی ارسال می نمود. در موارديکه کامپيوتر مرکزی اطلاعاتی را بمنظور نمايش برای ترمينال ارسال می کردد نيز از مودم استفاده می گرديد.
همزمان با عرضه کامپيوترهای شخصی در سال ۱۹۷۰ استفاده از سيستم های بولتنی

(board system BBS(Bulletin مطرح گرديد. اشخاص و يا موسسات با استفاده ازيک و يا چند مودم و برخی نرم افزارهای مربوط به BBS ، سيستم را پيکربندی نموده و کاربران ديگر با استفاده از مودم قادر به تماس با سيستم بولتنی، بودند. در چنين مواردی کاربران برنامه شبيه ساز کننده ترمينال، را بر روی کامپيوتر خود اجراء می نمودند و بدين ترتيب سيستم آنان مشابه يک ترمينال رفتار می نمود. از سيستم های بولتنی اغلب برای اطلاع رسانی استفاده می گرديد. سرعت مودم ها در آن زمان حدود ۳۰۰ بيت در ثانيه بود. در اين حالت در هر ثانيه حدود ۳۰ حرف می توانست ارسال گردد. تا زمانيکه کاربران حجم بالائی از اطلاعات را ارسال نمی کردند مشکلات ارتباطی از بعد سرعت چندان مشهود نبود ولی بمحض ارسال داده های با حجم بالا نظير برنامه ها و تصاوير به سيستم های بولتنی و يا دريافت اطلاعا ت از طريق آنان سرعت ۳۰۰ بيت در ثانيه پاسخگو نبود . تلاش های فراوانی در جهت افزايش سرعت مودم ها صورت گرفت . ماحصل تلاش های فوق افزايش نرخ انتقال اطلاعات در مودم ها بود كه در زير مشاهده مي نمایید.

• سال ۱۹۶۵ دومين نسخه مودمها با نام Bel212 با سرعت ۱۲۰۰ bit/s وارد بازار شد.
• بين ۱۹۸۰- ۱۹۶۵ تمام تلاشها فقط بر روي ساخت مودم سريعتر بود.
• سال ۱۹۸۰ به دليلي مشكلات سيستمهاي تلفن ديگر امكان افزايش سرعت مودمها وجود نداشت. تحولي عظيم در صنعت تلفن و خطوط ارتباطي مورد نياز بود. اين تحول باعث شد تا امكان انتقال همزمان و متقابل داده ها فراهم شود. سرعت مودمها به ۱۴٫۴ Kb/s افزايش يافت. اين سرعت تا سال ۱۹۹۱ ثابت باقي ماند.
• سال ۱۹۹۴ سرعت مودمها به ۲۸٫۸ Kb/s افزايش يافت.

• سال ۱۹۹۵ سرعت مودمها به ۳۳٫۶ Kb/s افزايش يافت.اكنون براي بار دوم مشكلات ناشي از خطوط تلفن سد افزايش سرعت مودمها شد . تكنولوژي سيستمهاي مخابراتي براي بار ديگر بايد متحول ميشد.
• سال ۱۹۹۵ با وجود همه تحولات صورت گرفته سرعت مودمها از ۵۶ Kb/s بيشتر نشد. بنابراين با توافق همه سازندگان اين سرعت به عنوان سرعت استاندارد مودمها برگزيده شد.
• سال ۱۹۹۶ به بعد :‌ مودمهاي سريعتر براي خطوط تلفن مدرنتر ساخته شد اما چون اين خطوط تلفنهنوز همگاني نشده بنابراين سرعت استاندارد مودمها روي همان ۵۶ كيلو بيت بر ثانيه باقي ماند.

• از سال ۱۹۹۹ خطوط ADSL با حداکثر سرعت ۸ مگابيت در ثانيه متداول شد.
تكنولوژي هاي انتقالي :
در آغاز از مودم های با سرعت ۳۰۰ بيت در ثانيه استفاده می گرديد . طرز کار مودم های فوق بسيار ساده بود. مودم های فوق از يک Frequency shift keying FSK برای ارسال اطلاعات ديجيتال از طريق خطوط تلفن استفاده می کردند. در FSK از يک فرکانس ( tone) متفاوت برای بيت های متفاوت استفاده می گرديد. زمانيکه يک مودم متصل به ترمينال با مودم متصل به کامپيوتر تماس می گرفت، مودم متصل به ترمينال مودم، originate ناميده می شود. مودم فوق برای مقدار” صفر” ، فرکانس ۱۰۷۰ هرتز و برای مقدار” يک”، فرکانس

۱۲۷۰ هرتز را ارسال می نمايد. مودم متصل به کامپيوتر را مودم Answer می نامند. مودم فوق برای ارسال مقدار” صفر” ، فرکانس ۲۰۲۵ هرتز و برای مقدار” يک” ، فرکانس ۲۲۲۵ هرتز را ارسال می کرد.با توجه به اينکه مودم های فرستنده و گيرنده از فرکانس های متفاوت برای ارسال اطلاعات استفاده می کردند، امکان استفاده از خط بصورت همزمان فراهم می گرديد. عمليات فوق Full-duplex ناميده می شود. مودم هائی که صرفا” قادر به ارسال اطلاعات در يک جهت در هر لحظه می باشند half-duplex ناميده می شوند.

فرض کنيد دو مودم متصل و کاربر ترمينال ( فرستنده ) حرف a را تايپ نمائيد. کد اسکی حرف فوق ۹۷ دهدهی و يا ۰۱۱۰۰۰۰۱ باينری است . دستگاهی با نام UART موجود در ترمينال بايت ها را به بيت تبديل و آنها را از طريق پورت سريال (RS-232 Port) در هر لحظه ارسال می دارد. مودم ترمينال به
پورت سريال متصل بوده و در هر لحظه يک بيت را دريافت می دارد.در ادامه اطلاعات مورد نظر از طريق خط تلفن ارسال خواهند شد.

مودم های سريعتر:
بمنظور ايجاد مودمهای سريعتر طراحان مودم مجبور به استفاده از روش های مناسبتری نسبت به FSK بودند. در ابتدا از(Phase-Shift Keying) PSK و در ادامه از روش Quadrature amplitude modulation)QAM)(دامنه ربع استفاده کردند. روشهای فوق امکان ارسال حجم بالائی از اطلاعات را فراهم می نمودند.
تمام مودم های با سرعت بالا بنوعی از مفهوم ” تنزل تدريجی ” استفاده می نمايند. اين بدان معنی است که آنها قادر به تست خط تلفن و تنظيم سرعت مناسب می باشند.
مودم هاي ADSL:

در ادامه تحولات مربوط به مودم مودم های ADSLبوجود آمدند. ADSL مخفف Asymmetric Digital Subscriber Line (خط نامتقارن ديجيتال مشتری) می‌باشد و طرح مدولاسيونی است که ترافيک شبکه را از طريق همان جفت سيم مسی که در منازل وجود دارد و برای صدا استفاده می‌شود، به محل مشتری ارسال می‌کند. اين روش از يک تکنيک پيچيده ديجيتالی استفاده مي كند که بيشترِ فضای موجود خط را بدون تداخل در مکالمات عادی تلفن بكار مي گيرد.

در‌‌ADSL سرعت ارسال اطلاعات با سرعت دریافت اطلاعات مساوی نخواهد بود، در بالاترین سطح تئوری، امکان دریافت اطلاعات (DownStream) با سرعتی در‌حدود ‌‌۸mbps و ارسال داده‌ (UpStream) با سرعتی معادل ‌۶۴۰mbps فراهم می‌شود. دقیقا بدین‌خاطر از‌‌ADSL بانام نامتقارن یاد می‌شود. در استفاده از اینترنت با فناوری‌ ADSL از‌Dial up وشماره‌گیری و انتظار برای اتصال یا قطع ارتباط .
خبری نخواهد بود‌و شما بصورت دائمی با مرکز‌‌ISP و در نهایت شبکه اینترنت متصل خواهید بود. با روشن کردن کامپیوتر خود اتصال شما به اینترنت برقرار می‌شود.‌‌

مزایای ADSL
دسترسی سرعت بالا
ADSL يک سرويس پهنای باند وسيع است که با سرعتی بسيار بالاتر از سرويسهایی مانند (Dial-up)، اطلاعات را ارسال می‌کند. با ADSL فايلهای بزرگ با سرعت بالا Download می‌شود و شما می‌توانيد Streamهای ويدئويی را با کيفيتی قابل مقايسه با VHS ببينيد و صداها را با کيفيت راديو FM بشنويد و لذت ببريد.
اتصال هميشگی

سرويس ADSL هميشه برقرار است و احتياج به شماره‌گيری ندارد تا وقتی کامپيتر شما روشن است می‌توانيد از اینترنت بهره مند شوید. محدودیت ترافیکی برای شما وجود ندارد. می‌توانيد پيام‌های email و اخبار را بطور زنده دريافت کنيد. در واقع مثل اين است که يک اتصال leased-line داريد ولی با استفاده از خط تلفن.
امنیت:

در مقايسه با ديگر روشهای دسترسی سريع به اينترنت، ADSL از امنيت بالاتری برخوردار است زيرا شما خط مشترک را مانند روشهای بی‌سيم يا شبکه کابلی share نمی‌کنيد.
تلفن و اينترنت همزمان:
صدا و تلفن در بخش‌های مختلف طيف فرکانس ارسال می‌شود. بنابراين شما می‌توانيد توسط يک خط تلفن بطور همزمان هم با تلفن صحبت کنيد و هم در اينترنت گشت بزنيد
عدم نیاز به کابل کشی جدید و بهره گیری از امکانات مخابراتی موجود
ارائه انواع سرویس های مختلف براساس بستر شبکه DSL VOIP, Video on demand – VoDSL

معايب ADSL :
در تکنولوژی های DSL کیفیت‌و‌سرعت انتقال اطلاعات وابستگی زیادی به مسافت میان کاربر مشترک با مرکز تلفن ارائه خدماتDSL دارد. هرچقدر مشترک از مرکز تلفن مسافت دورتری داشته باشد به همان نسبت از سرعت و کیفیت پایین‌تری برخوردار خواهد بود. معمولا در مسافت‌های بالاتر از ۵ ‌‌کیلومتر عملا ارائه سرویس اینترنت پر سرعت امکانپذیر نیست. عدم تقارن سرعت ارسال و دریافت اطلاعات درADSL نیز برای شرکت‌هاو سازمان‌های بزرگ مشکل ساز خواهد شد. ضعیف و فرسوده بودن زیربنای ارتباطی مخابراتی و عمدتا عمر بالای خطوط تلفن که تاثیر مستقیمی برکیفیت و سرعت خدمات‌ADSL خواهند داشت.
بررسي لايه فيزيكي مودمها:

اساس ساختمان يك مودم:
۱٫منبع تغذيه : وظيفه » تهيه ولتاژ مطلوب مورد نظر براي مدارات
۲٫واحد فرستنده : شامل
الف : مدولاتور (تلفيق كننده) : تبديل اطلاعات و داده هاي ديجيتالي به سيگنالهاي آنالوگ.
ب: مدارات فيلتر ، تركيب امواج و اضافه نمودن بيتهاي كنترلي به سيگنالهاي ديجيالي حاوي
داده ها در هنگام ارسال.
۳ .واحد گيرنده : شامل دمدولاتور (تجزيه كننده) ميباشد.سيگنالهاي آنالوگ را دريافت و در واحد پردازش مدولاسيون(تلفيق) آنها را پردازش و داده هاي دجيتالي اصلي را بر ميگرداند.