Módem

Un modulador-demodulador o módem es un dispositivo de hardware de computadora que convierte datos de un formato digital a un formato adecuado para un medio de transmisión analógico, como teléfono o radio. Un módem transmite datos modulando una o más señales de onda portadora para codificar información digital, mientras que el receptor demodula la señal para recrear la información digital original. El objetivo es producir una señal que pueda transmitirse fácilmente y decodificarse de forma fiable. Los módems se pueden usar con casi cualquier medio de transmisión de señales analógicas, desde diodos emisores de luz hasta radio.

Los primeros módems eran dispositivos que usaban sonidos audibles adecuados para la transmisión a través de sistemas telefónicos tradicionales y líneas alquiladas. Estos generalmente operaban a 110 o 300 bits por segundo (bit/s), y la conexión entre dispositivos era normalmente manual, utilizando un auricular de teléfono adjunto. En la década de 1970, estaban disponibles velocidades más altas de 1200 y 2400 bit/s para conexiones de marcación asíncronas, 4800 bit/s para conexiones de líneas alquiladas síncronas y 35 kbit/s para líneas alquiladas condicionadas síncronas. En la década de 1980, se lanzaron módems de acceso telefónico de 1200 y 2400 bit / s menos costosos, y estaban disponibles módems que funcionaban con radio y otros sistemas. A medida que la sofisticación de los dispositivos creció rápidamente a fines de la década de 1990, los módems basados ​​en teléfonos agotaron rápidamente el ancho de banda disponible y alcanzaron el estándar máximo de 56 kbit/s.

El auge del uso público de Internet a fines de la década de 1990 generó demandas de un rendimiento mucho mayor, lo que llevó a pasar de los sistemas basados ​​en audio a codificaciones completamente nuevas en líneas de televisión por cable y señales de corto alcance en subportadoras en líneas telefónicas. El paso a los teléfonos celulares, especialmente a fines de la década de 1990, y la aparición de los teléfonos inteligentes en la década de 2000 llevaron al desarrollo de sistemas basados ​​en radio cada vez más rápidos. Hoy en día, los módems son omnipresentes y en gran medida invisibles, se incluyen en casi todos los dispositivos informáticos móviles de una forma u otra y, en general, son capaces de alcanzar velocidades del orden de decenas o cientos de megabytes por segundo.

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 como "bps") o rara vez en bytes por segundo (símbolo B/s). Las velocidades de los módems de banda ancha modernos generalmente se expresan en megabits por segundo (Mbit/s).

Históricamente, los módems a menudo se clasificaban por su tasa de símbolo, medida en baudios. La unidad de baudios denota símbolos por segundo, o el número de veces por segundo que el módem envía una nueva señal. Por ejemplo, el estándar ITU V.21 usaba modulación por desplazamiento de frecuencia de audio con dos frecuencias posibles, 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 mediante el envío de 600 símbolos por segundo (600 baudios) mediante modulación por desplazamiento de fase.

Muchos módems son de tasa variable, lo que les permite usarse 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 tasa de transmisión práctica máxima durante la fase de conexión o durante la operación.

Colección de módems que alguna vez se usaron en Australia, incluidos módems de acceso telefónico, DSL y 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 los teleimpresores actuales basados ​​​​en bucle y los telégrafos automáticos. Los primeros dispositivos que satisfacen la definición de módem pueden ser los multiplexores utilizados por los servicios de noticias en la década de 1920.

En 1941, los aliados desarrollaron un sistema de encriptación de voz llamado SIGSALY que usaba un codificador de voz para digitalizar el habla, luego encriptaba el habla con un teclado de un solo uso y codificaba los datos digitales como tonos usando la codificación por cambio de frecuencia. Esta también fue una técnica de modulación digital, lo que lo convirtió en uno de los primeros módems.

Los módems comerciales en gran medida 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 entre sí a largas distancias, lo que resultó en 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 arrendadas.

Desarrollos posteriores producirían módems que operarían a través de líneas de televisión por cable, líneas eléctricas y varias tecnologías de radio, así como módems que alcanzarían velocidades mucho más altas a través de líneas telefónicas.

Marcar

Un módem de acceso telefónico transmite datos informáticos 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 funcionan sobre líneas provistas por una compañía telefónica, pero que están destinados 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 acústicos, 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 responder llamadas

Los módems de acceso telefónico se han fabricado en una amplia variedad de velocidades y capacidades, con muchos 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 excedieron 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 comercializó masivamente a los consumidores en muchos países para el acceso a Internet de acceso telefónico. 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 generalmente 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

La producción en masa de módems de líneas telefónicas 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 a los centros directores de SAGE repartidos 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 a varios otros módems tempranos "conjuntos de datos".

1960

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

El estándar Bell 103A fue introducido por AT&T en 1962. Proporcionó un servicio full-duplex a 300 bit/s sobre líneas telefónicas normales. Se utilizó modulación por cambio de frecuencia, con el emisor de la llamada transmitiendo a 1070 o 1270 Hz y el módem de respuesta transmitiendo a 2025 o 2225 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 compatibles con el estándar de facto Bell 103 eran comunes. 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 Teletypewriter Exchange utilizando el módem Bell 103. AT&T también produjo unidades de costo reducido, los módems 113D de solo origen y los módems 113B/C de solo respuesta.

1970

El 201A Data-Phone era un módem síncrono que utilizaba codificación de cambio de fase (PSK) de dos bits por símbolo, logrando 2000 bit/s semidúplex en 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 realizaba full-duplex a 1200 bit/s en una línea telefónica normal.

En noviembre de 1976, AT&T presentó el módem 212A, de diseño similar, pero que usaba la frecuencia más baja establecida para la transmisión. No era compatible con el VA3400, pero funcionaría con 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 informáticos que admitía el modo de 1200 bits/s de Vadic, el modo 212A de AT&T y la operación 103A.

1980

Un avance significativo en los módems fue el Hayes Smartmodem, presentado 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, sobre 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 de 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 llamada automática separadas y a través de módems que usaban la interfaz X.21, pero el Smartmodem lo puso a disposición en un solo dispositivo que podía usarse incluso con las implementaciones más mínimas del Interfaz RS-232 omnipresente, lo que hace que esta capacidad sea accesible desde prácticamente cualquier sistema o idioma.

La introducción del Smartmodem hizo que las comunicaciones fueran mucho más simples y de más fácil acceso. Esto proporcionó un mercado en crecimiento para otros proveedores, que licenciaron las patentes de Hayes y compitieron en precio o agregando funciones. Esto finalmente 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) hasta mediados de la década de 1980.

En 1984, se creó V.22bis, un sistema de 2400 bits/s similar en concepto al Bell 212 de 1200 bits/s. Este aumento de la tasa de bits se logró definiendo cuatro u ocho símbolos distintos, lo que permitió la codificación de dos o tres bits por símbolo en lugar de uno solo. A fines de la década de 1980, muchos módems podían admitir estándares mejorados como este, y la operación de 2400 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 tener un módem. La rápida actualización de los módems condujo a un rápido aumento similar en el uso de BBS.

La introducción de sistemas de microcomputadoras con ranuras de expansión internas hizo prácticos los pequeños módems internos. Esto condujo 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 completamente desde el software, los requisitos básicos de un sistema de tablón de anuncios (BBS). El CBBS seminal, por ejemplo, se creó en una máquina S-100 con un módem interno Hayes, y le siguieron una serie de 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 cambio de fase y amplitud.

La transmisión a 1200 baudios produjo el estándar V.27ter de 4800 bit/s, y a 2400 baudios el V.32 de 9600 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. Si bien la primera tecnología de fax también usaba señales moduladas en una línea telefónica, el fax digital usaba la codificación digital estándar que ahora usan los módems de computadora. Esto finalmente permitió que las computadoras enviaran y recibieran imágenes de fax.

1990

A principios de la década de 1990, los módems V.32 que funcionaban aSe introdujeron 9600 bit/s, pero eran caros y solo estaban comenzando a ingresar al mercado cuando se estandarizó V.32bis, que operaba a14 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 puso un precio agresivo. Supra, Inc. concertó 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, a finales de 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 estándares de alta velocidad más antiguos tenían pocas ventajas. USRobotics (USR) contraatacó con un16 versión de 800 bit/s de HST, mientras que AT&T presentó una versión única19 Método de 200 bit/s al que se refirieron como V.32ter, pero ninguno de los módems no estándar se vendió bien.

El interés de los consumidores en estas mejoras patentadas se desvaneció durante la larga introducción de la28 800 bit/s estándar V.34. Mientras esperaban, varias empresas decidieron lanzar hardware e introdujeron módems a los que llamaron 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 lugar de chips de módem ASIC diseñados específicamente. Esto permitiría que las actualizaciones de firmware posteriores se ajusten a los estándares una vez ratificados.

El estándar 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 14,4, 28,8 yMódems de 33,6 kbit/s. Esta tasa está cerca del límite teórico de Shannon de una línea telefónica.

Tecnologías de 56 kbit/s

TiempoLas 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.

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

Para cuando las empresas de tecnología comenzaron a investigar las velocidades por encima33,6 kbit/s, las compañías telefónicas 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 brindan teóricamente el mismo ancho de banda que los sistemas analógicos que reemplazaron, la digitalización en sí impuso restricciones en 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 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 unCodificación de 56 kbit/s que podría sobrevivir al proceso de digitalización.

Los fabricantes de módems descubrieron que, si bien la conversión de analógico a digital no podía mantener velocidades más altas, las conversiones de digital a analógico sí. Debido a que era posible que un ISP obtuviera 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 utilizaba 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 en la dirección opuesta.

Primeros productos de acceso telefónico de 56k

La primera opción de acceso telefónico 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 % en el mercado minorista de módems, mientras que Rockwell International tenía una participación del 80 % en el mercado de conjuntos de chips para módems. Preocupado por quedarse fuera, 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 igual de bien, con variaciones que dependían en gran medida de las características de la conexión local.

El precio de venta al público de estos primeros módems de 56K era de unos 200 dólares estadounidenses, 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. Alrededor de 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 contradictorios.

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

En febrero de 1998, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) anunció el borrador de un nuevoV.90 estándar de 56 kbit/s con fuerte soporte 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 los ISP y los 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 de48kbit/s.

La alta velocidad de carga fue una compensación.La velocidad de subida de 48 kbit/s reduciría la bajada tan bajo como40 kbit/s por efectos de eco en la línea. Para evitar este problema, los módems V.92 ofrecen la opción de apagar el upstream digital y en su lugar utilizar un 33 simple.Conexión analógica de 6 kbit/s para mantener un alto flujo de bajada digital de50 kbit/s o superior.

V.92 también agregó otras dos características. La primera es la capacidad de los usuarios que tienen una llamada en espera de poner su conexión a Internet de acceso telefónico en espera durante largos períodos de tiempo mientras contestan 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 acceso telefónico

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

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 utilizado junto con V.92 para lograr velocidades superiores a 56k en líneas telefónicas ordinarias.

A medida que los módems de 56k basados ​​en teléfonos comenzaron a perder popularidad, algunos proveedores de servicios de Internet, como Netzero/Juno, Netscape y otros, comenzaron a utilizar la compresión previa para aumentar el rendimiento aparente. Esta compresión del lado del servidor puede funcionar mucho más eficientemente 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 del sitio web, las imágenes y los medios Flash generalmente se compactan en aproximadamente un 4 %, 12 % y 30 %, respectivamente. El inconveniente es la pérdida de calidad, ya que utilizan una compresión con pérdida que hace que las imágenes se pixelen y se corran. 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 maneras diferentes: con un acoplador acústico o con una conexión eléctrica directa.

Módems conectados directamente

El caso Hush-A-Phone Corp. v. Estados Unidos, que legalizó los acopladores acústicos, se aplicaba únicamente a las conexiones mecánicas a un aparato telefónico, no a las conexiones eléctricas a la línea telefónica. Sin embargo, la decisión de Carterfone de 1968 permitió a los clientes conectar dispositivos directamente a una línea telefónica siempre que siguieran los estrictos estándares definidos por Bell para no interferir 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 mediante un acoplador acústico.

Si bien Carterfone exigió a AT&T que permitiera la conexión de dispositivos, AT&T argumentó con éxito que se les debería permitir exigir 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 desde 1969 hasta 1975 cuando las nuevas reglas de la Parte 68 de la FCC 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

Si bien Bell (AT&T) proporcionó módems que se conectaban a través de una conexión directa por cable a la red telefónica desde 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 permitió a los clientes conectar cualquier dispositivo a un teléfono siempre que no interfiriera con su funcionalidad. Esto permitió a los fabricantes de terceros (no 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 que coincidieran con los del auricular. Los tonos utilizados por el módem se transmitían y recibían en el teléfono, que luego los retransmitía a la línea telefónica.

Debido a que el módem no estaba conectado eléctricamente, no podía responder, colgar o marcar, todo lo cual requería el control directo de la línea. La marcación por tonos habría sido posible, pero los tonos no estaban disponibles universalmente en este momento. En consecuencia, el proceso de marcación lo ejecutaba el usuario levantando el microteléfono, marcando y luego colocando el microteléfono en el acoplador. Para acelerar este proceso, un usuario podría comprar un marcador o una Unidad de Llamada Automática.

Unidades de llamadas automáticas / Marcadores

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

Ya en 1964, Bell proporcionó unidades de llamadas automáticas que se conectaban por separado a un segundo puerto serie en una máquina host y se les podía ordenar que abrieran la línea, marcaran un número e incluso se aseguraran de que el otro extremo se había conectado correctamente antes de transferir el control al módem.. Más tarde, 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 versus módems suaves

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 uso general, que podía reprogramarse para actualizarse a estándares más nuevos.

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

A medida que se difundió esta tendencia de diseño, 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 que no se podían mantener, un problema particular para los usuarios de Linux.

Más tarde, en la década de 1990, los módems basados ​​en software estuvieron disponibles. Básicamente, se trata 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 íntegramente 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 trasladar la mayor parte de la potencia de procesamiento a un software económico en lugar de costosos DSP de hardware o componentes discretos.

Los módems suaves 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 anfitrionas para transportar las señales de audio sin procesar generadas (enviadas) o analizadas (recibidas) por el software.

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

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 son capaces de las tres funciones.

Los módems de voz se utilizan para aplicaciones de integración de telefonía informática, tan simples como realizar/recibir llamadas directamente a través de una computadora con auriculares, y tan complejas como los sistemas de llamadas automatizadas.

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

Módem sobre IP (retransmisión de módem)

La Recomendación ITU-T V.150.1 define procedimientos para la interoperación de PSTN a pasarelas IP.En un ejemplo clásico de esta configuración, cada módem de acceso telefónico se conectaría a una puerta de enlace de retransmisión de módem. Luego, las puertas de enlace se conectan a una red IP (como Internet). La conexión analógica del módem finaliza en la puerta de enlace y la señal se demodula. Las señales de control demoduladas se transportan a través de la red IP en un tipo de paquete RTP definido como eventos de señalización de estado (SSE). Los datos de la señal demodulada se envían a través de la red IP a través de un protocolo de transporte (también definido como carga útil RTP) denominado Transporte de retransmisión de paquetes simple (SPRT). Los formatos de paquete SSE y SPRT se definen en la Recomendación V.150.1 (Anexo C y Anexo B respectivamente). La puerta de enlace en el extremo remoto que recibe los paquetes utiliza la información para volver a modular la señal para el módem conectado en ese extremo.

Si bien la recomendación V.150.1 no se implementa ampliamente, en las aplicaciones de telefonía segura se utiliza una versión reducida de la recomendación llamada "Requisitos mínimos esenciales (MER) para puertas de enlace V.150.1" (SCIP-216).

Módems basados ​​en la nube

Si bien tradicionalmente es un dispositivo de hardware, existen módems completamente basados ​​en software con la capacidad de implementarse en un entorno de nube (como Microsoft Azure o AWS). Aprovechando una conexión de voz sobre IP (VoIP) a través de un SIP Trunk, las muestras de audio moduladas se generan y envían a través de una red IP a través de RTP y un códec de audio sin comprimir (como G.711 μ-law o a-law).

Popularidad

Una Asociación de Editores de Software de 1994 encontró que aunque el 60% de las computadoras en los hogares estadounidenses tenían un módem, solo el 7% de los hogares estaban en línea. Un estudio de CEA en 2006 encontró que el acceso a Internet por marcado estaba disminuyendo en los EE. UU. En el año 2000, las conexiones de acceso telefónico a Internet representaron el 74% de todas las conexiones residenciales a Internet de EE. UU. El patrón demográfico de los 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 de módem de acceso telefónico en los EE. UU. se redujo al 60% en 2003 y en 2006 se situó en el 36%. Los módems de banda de voz alguna vez fueron 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 clientes en áreas rurales donde los servicios de DSL, cable, banda ancha inalámbrica, satélite o fibra óptica no están disponibles o no están dispuestos a pagar lo que cobran las compañías de banda ancha disponibles. En su informe anual de 2012, AOL mostró que aún recaudaba alrededor de $700 millones en tarifas de unos tres millones de usuarios de acceso telefónico.

TTY/TDD

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

Módems de línea alquilada

Un módem de línea alquilada también utiliza cableado telefónico ordinario, como acceso telefónico y DSL, pero no utiliza 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 empresa de telecomunicaciones, las líneas arrendadas no terminan en la empresa de telecomunicaciones.

Las líneas arrendadas son pares de cables telefónicos que se han conectado en una o más oficinas centrales de telecomunicaciones para que formen un circuito continuo entre dos ubicaciones de suscriptores, 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 potencia, el tono de marcado y la conmutación que requieren esos módems. Sin embargo, un módem con capacidad de línea alquilada puede operar sobre dicha línea y, de hecho, puede tener un mayor rendimiento porque la línea no pasa a través del equipo de conmutación de telecomunicaciones, la señal no se filtra y, por lo tanto, hay un mayor ancho de banda disponible.

Los módems de línea alquilada pueden funcionar en modo de 2 o 4 hilos. 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

El término banda ancha se usaba anteriormente para describir comunicaciones más rápidas que las disponibles en los canales de grado de voz.

El término banda ancha obtuvo una adopción generalizada a fines de la década de 1990 para describir la tecnología de acceso a Internet que supera el máximo de 56 kilobits/s de acceso telefónico. Hay 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 usan líneas telefónicas (cables que fueron instalados por una compañía telefónica y originalmente destinados a un suscriptor de teléfono) 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 restricciones 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, al igual que DSL, generalmente 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 solo un componente de modulación/demodulación.

Debido a que varias computadoras a la vez utilizan con frecuencia conexiones de alta velocidad, muchos módems de banda ancha no tienen conexiones de PC directas (por ejemplo, USB), sino que se conectan a través de una red como Ethernet o Wi-Fi. Los primeros módems de banda ancha ofrecían transferencia de 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 que muchos consumidores compraran "enrutadores de banda ancha" separados, colocados entre el módem y su red, para realizar estas funciones.

Eventualmente, 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, características de seguridad e incluso acceso Wi-Fi además de la funcionalidad del módem, de modo que los suscriptores pudieran conectar todo su hogar sin comprar nada. equipo adicional. 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 todavía 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 describir 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 ocurría con el servicio de acceso telefónico a Internet, mover esta tarea al módem de banda ancha le permite establecer y mantener la conexión en sí, lo que facilita compartir el acceso entre las PC. ya que cada uno no tiene que autenticarse por separado. Los módems de banda ancha generalmente permanecen autenticados ante el ISP siempre que estén encendidos.

Radio

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 de datos y telecomunicaciones modernas también hacen un uso extensivo de módems de radio cuando se requieren enlaces de datos de larga distancia. Dichos sistemas son una parte importante de la PSTN y también son de uso común para enlaces de redes informáticas 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 los medios en su interior, lo que evita que los datos aleatorios colisionen y reenvía 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

Los módems que utilizan un sistema de telefonía móvil (GPRS, UMTS, HSPA, EVDO, WiMax, 5G, 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 para memoria microSD y/o un 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) en su lugar.

Hasta fines de abril de 2011, los envíos mundiales de módems USB superaron los módulos 3G y 4G integrados en una proporción de 3:1 porque los módems USB se pueden desechar 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 móvil pueden bloquearse con SIM para un proveedor de red en particular. El desbloqueo de un módem se logra de la misma manera que el desbloqueo de un teléfono, usando un 'código de desbloqueo'.

Módem óptico

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 hasta el hogar, se instalan dentro o fuera de una casa para convertir el medio óptico en una interfaz Ethernet de cobre, después de lo cual se suele instalar un enrutador o puerta de enlace para realizar autenticación, enrutamiento, NAT y otras funciones típicas de Internet de consumo. funciones, además de funciones de "triple play" como el servicio de telefonía y televisión.

Los sistemas de fibra óptica pueden utilizar la 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 esta tecnología ha sido anunciada, es posible que aún no se use comúnmente.

Redes domésticas

Aunque el nombre de módem rara vez se usa, 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 el 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 por cable.

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

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 normalmente se usa con los módems (como Procomm o Minicom) podría usarse 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 corta distancia" es un dispositivo que cierra la brecha entre los módems de línea alquilada y de acceso telefónico. Al igual que un módem de línea alquilada, transmiten a través de líneas "desnudas" sin energía ni equipo de conmutación de telecomunicaciones, pero no están destinados a las mismas distancias que pueden alcanzar las líneas alquiladas. Son posibles rangos de hasta varias millas, pero significativamente, los módems de corta distancia se pueden usar para distancias medias, mayores que la longitud máxima de un cable serial básico pero aún relativamente cortos, como dentro de un solo edificio o campus. Esto permite que una conexión en serie se extienda quizás solo por varios cientos a varios miles de pies, un caso en el que obtener un teléfono completo o una línea alquilada sería excesivo.

Mientras que algunos módems de corta distancia sí 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. Estos no son técnicamente módems, pero se usa la misma terminología para ellos.