MODEM Modulator/Demodulator

El por qué de los MODEMS El sistema telefónico análogo sigue siendo la principal facilidad utilizada para comunicación de datos. Los computadores producen pulsos digitales, en tanto que el sistema telefónico está diseñado para transmitir señales análogas que están dentro del espectro auditivo de los seres humanos. Se requiere de un dispositivo que convierta pulsos de datos digitales generados por los computadores a tonos análogos que pueden ser transportados por el sistema telefónico. Este dispositivo se llama modem (su nombre viene de la contracción de las dos principales funciones del equipo: modulación y demodulación). Algunos lo llaman también “Data set”.

Conversión de señal realizada por los modems MODEM Señal Digital Señal Análoga

Partes de un MODEM –Una fuente de potencia: Proporciona el voltaje necesario para operar los circuitos que conforman el modem. –Un transmisor: Convierte los pulsos digitales a una señal análoga que puede ser enviada por el sistema telefónico. –Un receptor: Invierte el proceso de de convertir al convertir la señal análoga a señal digital.

Componentes básicos de un Módem Codificador de Datos Scrambler Modulador y Amplificador Filtro Reloj para el transmisor Circuitos de control de Transmisión Decodificador de Datos DescramblerDemodulador Reloj Ecualizador Detección de Portadora Filtro y Amplificador Request to send Datos trasmitidos Reloj Trasmitido. Clear to Send Datos recibidos Reloj Recibido. Data Carrier Detect Sólo Módems Sincrónicos Transmisor Receptor Línea telefónica Línea telefónica

Tipos de MODEMS Modo de Trans.: simplex, half y full duplex. Técnica de trans.: asincrónico y sincrónico Uso de la línea: sub-banda de voz (narrowband), voice-grade, wideband y para líneas dedicadas. Por su inteligencia (recibe comandos) Método de fabricación: standalone (externos), tarjeta de expansión (interno) y para rack. Ecualización: Manual y automática Capacidad Multipuerto (con Time Division Multiplexer) Capacidad de seguridad: Ninguna, con password, lista de números para llamar, lista de números a responder (callback security). Selección de múltiples velocidades Capacidad de voz/datos simultáneos

Proceso de modulación El proceso de modulación altera las características de la señal de la portadora. Pero cuando la portadora se modifica mediante un proceso de modulación se está “colocando” información sobre la señal. Para señales análogas, la portadora es una sinusoidal, representada por: a = A sen(2  ft  ) Donde a es el valor instantáneo del voltaje en el tiempo t, A la amplitud máxima, f la frecuencia y  la fase. Las características de la portadora que pueden ser alteradas son la amplitud (AM), la frecuencia (FM) y el ángulo de fase (  M).

Frecuency Shift Keying (Bell System 103/113 e ITU V.21, 300 bps) Los modems que operan a 300 bps utilizan FSK. En esta técnica la frecuencia de la portadora es alternada a una de dos frecuencias, una frecuencia representando el espacio (cero lógico) y la otra representando una marca (uno lógico).

Phase Shift Keying PSK: –Si se quisiera representar un bit (un 1 ó un 0) con PSK, quien transmite sólo debe cambiar la fase de la señal para representar cada bit que entra en el modem. Por ejemplo con un deslazamiento de fase de 0 o podría representa un espacio (cero lógico) y con 180 o representaría una marca (uno lógico). Esto se llama modulación de dos fases

Bps vs. Baudios Cuando se quieren representar más de dos bits con PSK (multiples bits con PSK) se debe entender la diferencia entre la tasa de transferencia de datos y la velocidad con que cambia la señal. Bits por segundo es el número de dígitos binarios transferidos por segundo. Baudio es la tasa de señalización -cambio de estado de la señal por segundo (cuantas veces cambia la señal en un segundo)- (Jean- Maurice-Emile Baudot). –Por ejemplo, un módem se puede construir para que un cambio de señal sea utilizado para representar dos bits: la rata de baudios es la mitad de los bits por segundo (codificación dibit: un baudio representa dos bits). Cuando un baudio se utilza para representar tres bits se denomina codificación tribit). La codificación dibit y tribit son técnicas de codificación multinivel y se implementan utilizando modulación de la fase.

Parámetros de un circuito de voz El ancho de banda es un rango de frecuencias. Por ejemplo, un canal de voz está entre 300 Hz y 3300 Hz, es decir tiene un ancho de banda de 3KHz A medida que los datos entran al módem (bps) estos se convierten en señales análogas. La velocidad con que cambia las señal anánloga del modem se conoce como tasa de los baudios. En 1928, Nyquist encontró la relación entre el ancho de banda y la tasa de los baudios: B=2W (donde B: baudios/s, W= ancho de banda en Hz). En teoría, para un canal de voz la máxima cantidad de bits por segundo que se pueden transmitir es de 6000 bps. ¿Cómo es que existen modems que transfieren 9600 bps, bps, bps, bps, bps y bps sobre un canal de voz? (la respuesta es que se utilizan ténicas de modulación combinadas... Una es PSK multinivel)

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) QAM es una técnica que combina modulación de fase y de amplitud. Con esta técnica se pueden colocar cuatro bits en cada cambio de señal, operando a 2400 baudios, logrando que se puedan transferir 9600 bits por segundo. La gran mayoría de modems de 9600 bps se adhieren al estándar ITU V.29. Este estándar utiliza una portadora de 1700 Hz sobre la cual se varía tanto la amplitud como la fase, resultando 16 posibles combinaciones de ocho ángulos de fase y cuatro amplitudes. En V.29 el primer bit, de acuerdo con el ángulo de fase, permite seleccionar la amplitud. Los otros tres bits utilizan el mismo desplazamiento de fase usado en V.27.

Handshaking de los modems Handshaking es el intercambio de señales de control para establecer la comunicación entre dos data sets (modems). Estas señales son requeridas para iniciar y terminar las llamadas El tipo de señalización utilizada es predeterminada a uno de tres estándares: EIA RS-232, EIA RS-449 o el ITU V.24