Modem

Ο πιο συνηθισμένος τρόπος διασύνδεσης δύο υπολογιστών είναι μέσω μίας τηλεφωνικής γραμμής. Από νωρίς χρησιμοποιήθηκε η τεχνολογία των κοινών τηλεφωνικών δικτύων, καθώς το τηλέφωνο είναι η πιο διαδεδομένη συσκευή επικοινωνίας. Βέβαια οι τηλεφωνικές γραμμές μεταδίδουν ηλεκτρικό σήμα που αντιστοιχεί στη φωνή μας, οπότε χρειάζεται η μετατροπή των ψηφιακών δεδομένων των υπολογιστών σε σήμα αναλογικής μορφής που μεταδίδεται μέσω των τηλεφωνικών γραμμών.

Η συσκευή που μετατρέπει τη σειρά των ψηφιακών δεδομένων σε αναλογικό σήμα που να μπορεί να διαδίδεται μέσω των τηλεφωνικών γραμμών και αντίστροφα, ονομάζεται modem. Το modem μεταδίδει ένα σταθερό ημιτονοειδές αναλογικό σήμα, το φέρον σήμα (carrier). Τα χαρακτηριστικά του φέροντος, δηλαδή το πλάτος, η συχνότητα και η φάση του μεταβάλλονται ανάλογα με την τιμή της ψηφιακής πληροφορίας (το Ο ή 1). Με άλλα λόγια γίνεται μια κωδικοποίηση του ψηφιακού σήματος σε αναλογικό σήμα, με την πληροφορία να «μεταφέρεται» μέσω του φέροντος σήματος. Το modem αναλαμβάνει στη μία άκρη τη διαμόρφωση του αναλογικού σήματος και στην άλλη την αποδιαμόρφωση του αναλογικού ήχου που λαμβάνεται, ώστε να φτάσει στον παραλήπτη-υπολογιστή η ψηφιακή πληροφορία.

Η τεχνική αυτή διαμόρφωσης-αποδιαμόρφωσης (Modulation-Demodulation) είναι μια ευρέως διαδεδομένη τεχνική στην επιστήμη των τηλεπικοινωνιών, όχι μόνο στους υπολογιστές. Σε οποιοδήποτε φυσικό μέσο μετάδοσης ενός σήματος, π.χ. τον αέρα, την οπτική ίνα, το χάλκινο καλώδιο, φροντίζουμε να «κωδικοποιούμε» τη χρήσιμη πληροφορία που θέλουμε να μεταδώσουμε πάνω σε ένα σήμα που μπορεί να μεταφερθεί καλύτερα (π.χ. με τις λιγότερες απώλειες σε ισχύ) στο φυσικό μέσο. Αυτή η αρχή εφαρμόζεται στα ραδιοφωνικά σήματα (διαμόρφωση AM ή FM), όπου ένα αναλογικό σήμα διαμορφώνει ένα άλλο αναλογικό σήμα μεγαλύτερης συχνότητας.

Οι βασικοί τρόποι διαμόρφωσης είναι:

Διαμόρφωση κατά πλάτος (AM-Amplitude Modulation): Το πλάτος του φέροντος σήματος μεταβάλλεται ανάλογα με το σήμα της πληροφορίας.

Διαμόρφωση κατά συχνότητα (FM-Frequency Modulation): Στην περίπτωση αυτή η συχνότητα του φέροντος σήματος μεταβάλλεται ανάλογα με το σήμα της πληροφορίας.

Διαμόρφωση κατά φάση (Phase Modulation): Η φάση του φέροντος σήματος μεταβάλλεται ανάλογα με την πληροφορία.

Η ταχύτητα μετάδοσης στη διασύνδεση δύο υπολογιστών μετριέται σε bits ανά δευτερόλεπτο. Εκφράζει το ρυθμό που μεταδίδονται τα ψηφιακά δεδομένα από τον έναν υπολογιστή στον άλλο. Γενικότερα οι ταχύτητες των δικτύων εκφράζονται σε Kbits/sec ή και Mbits/sec. Στην περίπτωση της διασύνδεσης μέσω τηλεφωνικών γραμμών υπάρχει και άλλη μια μονάδα μέτρησης της ταχύτητας, πέρα από το ρυθμό μετάδοσης, που ίσως δημιουργεί σύγχυση. Είναι η ταχύτητα μεταβολής των χαρακτηριστικών του φέροντος σήματος στην τηλεφωνική γραμμή, και μετριέται σε baud. Για παράδειγμα, μετράμε σε baud, το ρυθμό εναλλαγών από τη μια συχνότητα στην άλλη για την περίπτωση FM.

Ας υποθέσουμε ότι χρησιμοποιούμε δύο διαφορετικές συχνότητες για το φέρον σήμα και αντιστοιχούμε στη φάση της διαμόρφωσης το μηδέν στη μια και το ένα στην άλλη. Τότε η ταχύτητα μετάδοσης σε bits θα ήταν ίση με την ταχύτητα σε baud. Αν όμως χρησιμοποιούμε για το φέρον 4 διαφορετικές συχνότητες, σε κάθε συχνότητα μπορούμε να αντιστοιχίσουμε 2 bits. Έτσι, αν το φέρον έχει ταχύτητα 1200 baud, και για κάθε baud έχουμε 2 bit, η ταχύτητα μετάδοσης των δεδομένων είναι 2400 bits/sec.

Η ταχύτητα μεταβολής του φέροντος περιορίζεται από την ποιότητα του φυσικού μέσου, δηλαδή την τεχνολογία των τηλεφωνικών γραμμών. Επίσης δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πάρα πολλές στάθμες διαμόρφωσης (πλάτη ή συχνότητες), γιατί πρέπει να γίνεται χωρίς λάθη η αποδιαμόρφωση. Αυτό σημαίνει ότι οι διαφορετικές στάθμες του σήματος πρέπει να είναι διακεκριμένες. Η τεχνολογία των modem λοιπόν επιτρέπει σχετικά χαμηλές ταχύτητες διασύνδεσης. Τα πρώτα modem συνέδεαν υπολογιστές με ταχύτητες 300 έως και 2400 bit/sec ενώ στις μέρες μας φθάνουν μέχρι τα 56.600 bits/sec. Σε ιδιαίτερες συνθήκες μετάδοσης (καλή ποιότητα γραμμών, κοντινές αποστάσεις) οι ταχύτητες αυξάνονται (π.χ. baseband modems)