مودم

در صورتيکه هم اکنون در حال مطالعه اين مطلب در منزل و يا محل کار خود می باشيد، احتمالا" مطلب فوق از طريق مودم در اختيار شما گذاشته شده است .
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 به منظور برگشت به حالت ديجتال انجام می دهد. مودم های بدون کابل داده های ديجيتال را به امواج راديوئی تبديل می نمايند.
مودم ازسال 1960 در کامپيوتر و به منظور ارسال و دريافت اطلاعات توسط ترمينال ها و اتصال به سيستم های مرکزی، مورد استفاده قرار گرفته است .شکل زير نحوه ارتباط فوق در کامپيوترهای بزرگ را نشان می دهد.
سرعت مودم ها در سال 1960 حدود 300 بيت در ثانيه (bps) بود. 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 300 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 به منظور نمايش برای ترمينال ارسال می کردد نيز از مودم استفاده می گرديد.
همزمان با عرضه کامپيوترهای شخصی در سال 1970 استفاده از سيستم های بولتنی(BBS(Bulletin board system 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 300 بيت در ثانيه بود. در اين حالت در هر ثانيه حدود 30 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 300 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 .

از سال 1960 تا 1983 سرعت 300 بيت در ثانيه

از سال 1984 تا 1985 سرعت 1200 بيت در ثانيه

از سال 1986 تا 1989 سرعت 2400 بيت در ثانيه

از اواخر سال 1990 تا اوايل 1991 9600 بيت در ثانيه

سرعت 19/2 کيلو بيت در ثانيه

سرعت 28/8 کيلو بيت در ثانيه

سرعت 33/6 کيلو بيت در ثانيه

سرعت 56 کيلو بيت در ثانيه ( در سال 1998 استاندارد گرديد )

خطوط ADSL با حداکثر سرعت 8 مگابيت در ثانيه ( از سال 1999 متداول شده است )

مود م های با سرعت 300 بيت در ثانيه

در آغاز از مودم های با سرعت 300 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 1070 هرتز و برای مقدار" يک"، فرکانس 1270 هرتز را ارسال می نمايد. مودم متصل به کامپيوتر را مودم Answer می نامند. مودم فوق برای ارسال مقدار" صفر" ، فرکانس 2025 هرتز و برای مقدار" يک" ، فرکانس 2225 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 97 دهدهی و يا 01100001 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

به منظور ايجاد مودمهای سريعتر طراحان مودم مجبور به استفاده از روش های مناسبتری نسبت به FSK بودند. در ابتدا ازPhase-Shift Keying PSK و در ادامه از روش Quadrature amplitude modulation)QAM) استفاده کردند. روشهای فوق امکان ارسال حجم بالائی از اطلاعات را فراهم می نمودند. شکل زير يک مودم 56kbps را نشان می دهد.


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.
در ادامه تحولات مربوط به مودم مودم های Asymmetric digital subscriber line)ADSL) بوجود آمدند. از واژه "غير متقارن" بدين دليل استفاده شده چون مودم های فوق قادر به ارسال اطلاعات با سرعت بالاتر در يک مسير نسبت به مسير ديگر می باشند. مودم های ADSL از اين حقيقت که هر منزل و يا محل کار دارای يک کابل مسی اختصاصی بين محل مورد نظر و شرکت مخابرات مربوطه می باشند، استفاده نموده اند. خط فوق قادر به حمل حجم بالائی از داده نسبت به سيگنال 3000 هرتزی مورد نياز برای کانال های صوتی تلفن می باشد . در صورتيکه مرکز تلفن مربوط و منزل و محل کار کاربر هر دو از مودم های ADSL در دو طرف خط استفاده نمايند، بخشی از کابل مسی بين منزل و مرکز نلفن می تواند بعنوان يک کانال انتقال اطلاعات ديجيتال با سرعت بالا مطرح گردد. ظرفيت خطوط فوق در حد ارسال يک ميليون بيت در ثانيه بين منزل و مرکز تلفن (UpStream) و هشت مگابيت در ثانيه بين مرکز تلفن و منزل (Downstream) تحت شرايط ايده آل است . با استفاده از يک خط می توان بصورت همزمان مکالمات تلفنی و داده های ديجيتال را ارسال کرد.
رويکرد استفاده شده در مودم های ADSL از اصول ساده ای تبعيت می نمايد. پهنای باند خطوط تلفن بين 24000 هرتز و 1100000 هرتز به باندهای 4000 هرتزی تقسيم می گردد.و يک مودم مجازی برای هر باند در نظر گرفته می شود. هر يک از 249 مودم مجازی باند مربوط به خود را تست و بهينه ترين حالت را برای خود در نظر خواهند گرفت .برآيند سرعت تمام 249 مودم مجازی، مجموع سرعت کانال خواهد بود.

پروتکل Point-to-point

امروزه از ترمينال های واقعی و يا شبيه سازی شده به منظور اتصال به يک کامپيوتر استفاده نمی شود. از مودم ها به منظور اتصال به يک مرکز ارائه دهنده خدمات اينترنت (ISP) استفاده و مرکز فوق امکان ارتباط با اينترنت را فراهم می آورد. مودم مربوطه مسئوليت روتينگ بسته های اطلاعاتتی بسته بندی شده بر اساس پروتکل TCP/IP بين مودم استفاده شده و ISP را برعهده خواهد اشت . روش استاندارد استفاده شده برای روتينگ بسته های اطلاعاتی از طريق مودم، Point-to-point protocol)ppp) ناميده می شود. TCP/IP موجود بر روی کامپيوتر کاربر بصورت عادی داده گرام های خود را ايجاد می نمايد داده گرام های فوق برای انتقال در اختيار مودم گذاشته می شوند. ISP مربوطه داده گرام ها را دريافت و آنها را در مسير مناسب هدايت ( ارسال) خواهد کرد. در زمان دريافت اطلاعات از طريق ISP و استقرار آنها بر روی کامپيوتر کاربر از فرآيندی مشابه استفاده می گردد.