Historia y composicion del modem (página 2)

5. Modulación
y estándares

El módem modula una señal sinusoidal de
frecuencia fija, llamada portadora a fin de poder
transmitir los datos digitales.
Toda señal sinusoidal puede ser modulada a través
de alteraciones en su frecuencia, fase o amplitud, o
combinaciones de las mismas.
Como dijimos anteriormente, la red telefónica limita
el rango de frecuencias permitidas para la transmisión a
aquellas comprendidas por la banda vocal. Una de las primeras
soluciones al
problema fue la asignación de una frecuencia portadora de
transmisión y otra de recepción. Dichas portadoras
eran moduladas en frecuencia por la señal digital. Esto
quiere decir que al transmitir un 1 se emitía una
frecuencia y al transmitir un 0 otra. A esta técnica se la
conoció como FSK (frecuency-shift Keying,
codificación por cambio de
frecuencia). Esta técnica se estandarizó bajo las
normas v.21 de
la CCITT y Belll03 de AT&T, las cuales transportaban 300 bits
por segundo. Otra norma similar a la V.21 es la V.23. Una
característica distintiva de esta norma es
que es asimétrica, es decir, las velocidades de
transmisión y recepción son distintas (1.200 y 75
bps respectivamente). Esto se hizo pensando en ampliaciones de
terminales remotas donde la velocidad de
tipeo en la terminal es mucho menor que la necesaria para llenar
de datos una
pantalla. Las terminales de videotexto francés, Minitel,
utilizan esta norma.
El problema de FSK era que, al ser muy baja la frecuencia
superior de la banda vocal, las velocidades que se
obtenían eran escasas, no más de 300 bps. La
solución, elevar la frecuencia de las portadoras, no era
posible por las limitaciones de la red telefónica. En su
reemplazo surgió otra tecnología: PSK
(phase-shift Keying, codificación por cambio de
fase). Esta técnica se basa en la transmisión de
información a través de cambios en
la fase de una señal portadora.
Otra técnica es la DPSK (diferencial PSK o PSK
diferencial). En los modems modernos el DSP es el encargado de
sintetizar tanto la señal transmitida como sus cambios de
fase. También se encarga de la demodulación. El
DSPK es utilizado por las normas V.22
(CCITT) y Bell212 (AT&T). En estas normas, las
portadoras de transmisión y recepción se modulan a
600 cambios por segundo con 4 valores
posibles, (2 bits), de donde se obtiene una velocidad de
transmisión de 1.200 bps.
Si además de la fase, también variamos la amplitud
de la señal, podremos obtener mas posibilidades de
codificación (es decir mas bits por evento). Esta
técnica se conoció como QAM (modulación
por amplitud y cuadratura) y se utilizo en la norma V.22bis del
CCITT. V22 bis especificaba 16 puntos, por lo que por cada evento
podíamos transmitir 4 bits. Si las portadoras se modulaban
a 600 cambios por segundo se obtenían 2.400 bps.
El problema ahora residía en que con frecuencias
portadoras utilizadas, no se podían superar los 600
cambios por segundo. Para ello era necesario elevar la frecuencia
de dichas portadoras, con el consiguiente problema de que se iban
a ubicar en frecuencias muy próximas.
El CCITT resolvió el problema en la norma V.32 unificando
las dos portadoras en una sola y elevando lo más posible
su frecuencia. El problema ahora era que al tener una sola
portadora y transmisión simultanea (también llamada
full duplex), ambos modems la iban a modular al mismo tiempo,
volviéndola inutilizable. Para resolver este problema se
incorporo el mecanismo de cancelación de eco, es decir un
módem suprime de la señal recibida la señal
del otro módem. Este ultimo aspecto, dada la complejidad
de las funciones a
aplicar sobre las señales, fue el que genero la
adopción de los DSP como única
alternativa viable para modems de alta velocidad.
Para V.32 entonces, se definió una constelación de
32 puntos (5 bits). Para una comunicación más confiable, se
codificaron los bits de forma tal que de los cinco solo cuarto
son de datos, Si la
portadora se modula a 2.400 cambios, se obtiene un total de 9.600
bps.
Posteriores refinamientos a la norma dieron como resultado las
normas V.32bis que utiliza QAM y codificación Trellis
(TCQAM) para obtener seis bits de datos, dando una velocidad de
transmisión de 14.400 bps. Existe un estándar de
mercado no
ratificado por el CCITT llamado V.32terbo, dando una velocidad de
19.200 bps, pero no tuvo mucho impacto.
Finalmente, hace dos años, el ITU-T (nueva
denominación del CCITT, Unión Internacional de
Telecomunicaciones) estandarizo la norma V.34, que
permite la transmisión de 28.800 y 33.600 bps. Esta norma
ha desplazado la V.32bis volviéndose la más popular
de la actualidad.
En la tabla siguiente se resumen las distintas normas de modems
del CCITT/ITU-T, agregando para su referencia las que comprenden
a los fax. Como se
observa en esta tabla, existen varias normas y velocidades de
conexión, Los modems más modernos suelen ser
compatibles con la gran mayoría de ella, aun las de
fax.
A las normas de modulación
se agregar normas de compresión de datos y de
corrección de errores. La compresión de datos
nos permite transferir aun más información para una misma velocidad de
transmisión y la corrección de errores nos brinda
una transferencia de datos libre de error. Las primeras normas de
este estilo fueron diseñadas por la firma Microcom y se
las conoce como normas MNP (Protocolo
Microcom de Redes). Sobre las normas
MNP4 (corrección de errores) y MNP5 (compresión de
datos) la CCITT elaboro las normas V.42, que define el protocolo de
transmisión LAPM (Procedimiento de
Acceso al Vinculo para Modems) para corrección de errores;
y V.42bis para compresión de datos.

Modems de 56K
Cuando los expertos pensaban que con los 33.6Kbps se había
alcanzado el techo de velocidad de los módems que operaban
sobre las líneas telefónicas convencionales,
USRobotics, compañía que en la actualidad pertenece
a 3Com, presentó en enero de 1997 una tecnología capaz de
recibir información a 56Kbps. Dicha tecnología,
denominada X2, encontraría poco después un rival en
la K56Flex, fruto del esfuerzo conjunto de Lucent y Rockwell.
La tecnología x2 fue desarrollada por US Robotics y
permite realizar transferencias casi al doble de la velocidad de
los estándares v34. Por su parte, K56Flex es el protocolo
desarrollado en conjunto por Lucent Technologies y Rockwell para
cerrar la brecha entre las actuales transmisiones análogas
y la
comunicación digital o la Red Digital de Servicios
Integrados o Integrated Service Digital Network (ISDN). Ambas
tecnologías permiten que archivos de
sonido,
video,
gráficos y páginas
web bajen rápidamente de Internet. Sin embargo, para
disfrutar completamente los rendimientos en 56K es necesario que
el ISP soporte tecnología x2 (para módems US
Robotics) o K56Flex (para módems Hayes, Diamond, Zoom,
etcétera).
Ambos grupos comenzaron
la comercialización de sus respectivos
módems 56K sin esperar al establecimiento de un sistema
común, lo que provocó indecisión en el
mercado, que ni
siquiera se animó ante la promesa de una
actualización de los módems cuando el
estándar apareciera.
El pasado 6 de febrero, la Unión Internacional de las
Telecomunicaciones(ITU) acordó que las
especificaciones técnicas
del estándar entraran en vigor inmediatamente y
dejó pendiente la aprobación oficial de la norma
V.90 para el próximo septiembre. El hecho de que estas
especificaciones sean "firmes" permitirá a las
compañías empezar la comercialización de módems con una
norma 56K común en el primer trimestre de este año,
sin esperar a que la ITU ratifique en septiembre la norma
V.90.

Los modems de 56 Kbps poseen varias características que los diferencian de sus
predecesores.
En primer lugar, la velocidad de 56Kbps es lograda
únicamente si uno de los modems se encuentra conectado a
la red de telefonía digital (ISDN). Esto es
así, ya que los modems de 56 Kbps no modulan una portadora
sino que envían la información como niveles de
tensión en la línea.
En segundo lugar, la norma es asimétrica, pero a
diferencia de otras normas asimétricas anteriores como la
V.23, donde el rol del que transmitía más
rápido era negociable, en los modems de 56Kbps, este rol
es fijo y lo cumple el módem conectado a la red digital.
El otro envía datos a 33.6 Kbps según la norma
V.34. De hecho, si dos modems de 56 Kbps se comunican entre si
sobre líneas telefónicas comunes, trabajaran como
modems V.34.

6. Tipos de
modems

Los modems pueden ser de dos tipos: Internos o Externos,
Cable modems.
Módem Externos
Ventajas:

• No ocupan slots del gabinete.
• Tienen luces que indican el funcionamiento del
  módem.
• Son más fáciles de instalar y
  configurar.
• Se pueden utilizar en cualquier computadora.
• Se pueden transportar con facilidad.

Desventajas:

• Se encuentran mas expuestos a que se
  estropeen.
• Son mas caros.
• Necesitan de la UART de la PC( ver
  abajo).

La UART es un chip del puerto de comunicaciones
de la
computadora. Los modems externos utilizan la UART instalada
en el controlador de puertos de la PC, mientras que los modems
internos usan la propia. Las UART modernas poseen un buffer, que
almacena los datos temporalmente hasta que la PC los lea. Como
muchos controladores tienen UART viejas (sin buffer), al
utilizarla con modems de altas velocidades es factible que se
pierdan datos en las transferencias de
información.

Leds de control
Los más comunes son:
MR -Indica que el módem se encuentra listo
TR -Indica que el módem esta conectado a la
computadora
CD -Indica que
el módem esta conectado con otro módem
OH -Indica descolgado
TX -Transmisión de datos
RX -Recepción de datos

Módem Internos
Ventajas:

• No ocupan lugar fuera del gabinete de la
  computadora.
• Tienen UART propia (ver abajo).
• Son más baratos.

Desventajas:

• Solo se puede utilizar en esa computadora.
• No se pueden transportar para utilizar en otra
  computadora.
• No tiene leds de control.

Componentes
1- Entrada/Salida línea telefónica
2- Conversor A/D, D/A.
3- Procesador.
4- PCI Bus.

Distintos tipos de Modems:

Cable módem
Definición:
Un "Cable Módem" es un
dispositivo que permite tener acceso a datos a muy alta velocidad
vía una red de Video Cable
(CATV). Un Cable Módem típicamente tiene dos
conexiones, una al cable coaxil de la empresa
prestadora del servicio de
Video Cable y
la otra a la computadora
(PC).

Velocidades:
Las velocidades de un módem de cable pueden variar
bastante. En la dirección hacia el abonado (desde la red
hacia la computadora), la velocidad puede ser aproximadamente de
~36 Mbps. Pocas computadoras
podrían ser capaces de conectarse a tales velocidades, un
número más realista sería entre 3 y 10 Mbps.
En la dirección contraria, es decir (de la
computadora hacia la red), las velocidades pueden ser hasta 10
Mbps. Sin embargo la mayoría de los módem
funcionarían en una velocidad más que optima entre
200 Kbps y 2 Mbps.
Tengamos en cuenta que este modelo va a
ser siempre asimétrico, es decir la información en
sentido desde la red hasta la computadora siempre va a ser mayor.
Actividades como navegar en WWW o lecturas en Newsgroup en donde
se baja mucha información hacia la PC, necesita un mayor
ancho de banda, en cambio en la
dirección contraria, solo suben clicks del
mouse (URL
request) o mensajes de e-mail, los cuales no necesitan un gran
ancho de banda.

Funcionamiento
El echo que la palabra "módem" es usada para describir
este dispositivo, es un poco engañoso, en el sentido que
nos recuerda la imagen de un
típico módem de teléfono. Es verdad, es un módem en
el verdadero sentido de la palabra Modula y DEModula
señales. Pero la semejanza final existe porque el
módem de cable está prácticamente en un
orden de magnitud más complicado que su par, el
módem telefónico.
Los módem de cable pueden ser parte módem, parte
sintonizador, parte dispositivo encriptor/desencriptor, parte
bridge, parte router, parte
tarjeta NIC, parte agente
SNMP, y parte ethernet hub.
Típicamente un cable de módem envía y recibe
datos en dos diferentes modos. En la dirección hacia el
abonado la señal digital es modulada en un típico
ancho de banda de algún canal de televisión
de 6 Mhz, este canal podría estar entre 42 Mhz y 750 Mhz.
Existen varios esquemas de modulación, pero los dos
más populares son QPSK (hasta ~10 Mbps) y QAM64 (hasta ~36
Mbps). El canal de retorno del abonado es más delicado.
Normalmente, en una red de cable, el camino
de retorno del abonado conocido como canal de "reversa", es
transmitido entre 5 y 40 Mhz. Esta frecuencia tiende a ser muy
ruidosa, porque existen muchas interferencias de radios AM o CB y
además interferencias de ruidos de los artefactos
hogareños. Sumemos además la interferencia
introducida en el propio hogar, la perdida en los conectores, o
el cable en mal estado. Como
las redes de cable
están realizadas en forma de árbol y subredes en
forma de ramas, todo este ruido se va
sumando a través de su viaje en el canal de retorno,
combinándose e incrementándose. Por esta causa,
muchos fabricantes estarían usando QPSK o similares
esquemas de modulación en el canal de retorno, porque QPSK
es un esquema más robusto que otras técnicas
de modulación en un ambiente de
ruido. La
desventaja es que QPSK es más lento que QAM.

Conexión:
Hay varios métodos
para la conexión a una computadora, pero el método que
parece emerger como el mejor es el Ethernet 10BaseT.
Si bien esto es probablemente más barato de producir que
el módem de cable como una tarjeta interna para la
computadora, ésta podría requerir diferentes
tarjetas o
circuitos para
diferentes tipos de
computadoras.

Servicios:
El servicio
más popular, podría ser indudablemente el acceso a
Internet a alta
velocidad. Esto posibilitaría disponer de los servicios de
Internet a velocidades de 100 o 1000 veces más
rápido que un módem telefónico.
Otros servicios
pueden incluir acceso a canales de audio y video servers,
información local y servicios
locales, acceder a servers de CD-ROM, e
incluso tener acceso a las transacciones comerciales a nivel
local o larga distancia, y a una gran variedad de otros
servicios. Nuevos servicios e ideas nacen día a
día.

Fabricantes:
Hay muchas empresas que
están produciendo o tienen anunciado desarrollar
módem de cable. Podríamos mencionar 3COM, AT&T,
COM21, General Insturment, HP, Hughes, Hybrid, IBM, Intel,
LANCity, MicroUnity, Motorola, Nortel, Panasonic, Scientific
Atlanta, Terrayon, Toshiba, y Zenith.

7.
Conclusión

En mi opinión, el módem sirvió para
dar comienzo a la gran revolución
de las comunicaciones
digitales en el mundo, posibilitando transferir grandes
cantidades de información en cortos períodos de
tiempo.
También permitió la rápida
interconexión de computadoras
en lugares remotos de la tierra,
utilizando la red de telefonía que ya estaba instalando y estaba
en plena expansión. Su explosión en el mercado se
debió en gran parte a esto mismo, las instalaciones
telefónicas ya estaban realizadas, solo era necesario
conectar una placa que transformara las señales digitales
de la computadora en análogas y viceversa. Esta nueva
tecnología obligó a las empresas
telefónicas a ir mejorando día a día la
calidad de sus
líneas, para permitir este tipo de comunicación, que necesitaba de una gran
calidad de
transmisión y una adecuada relación entre la
señal y el ruido.
En el día de hoy, pese a que el modem sigue
siendo lo mas utilizado para las comunicaciones
hogareñas y empresas y esta
dando paso a nuevas
tecnologías mucho mas veloces y confiables como ser el
cablemódem o el Adsl. En mi
opinión la vida del modem ya se
esta acabando, las nuevas exigencias de comunicaciones del dia de
hoy y mas las del futuro, necesitaran transferir grandes
cantidades de datos en tiempos muy cortos, la información
que se transmite hoy en día es cada vez de mayor
tamaño. La revolución
de las redes de
comunicaciones globales también fueron obligadas a
perfeccionarse debido la gran expansión de la red Internet, la cual tiene gran
contenido multimedia, como
videos, sonidos y gráficos.
Los anchos de banda en las nuevas
tecnologías han crecido entre 10, 100 y mas veces y
las futuras aun lo harán mucho mas. Por ejemplo el
Adsl esta
preparado para poder
transferir hasta 10 Mbytes/sec de datos. Y los costos de estas
tecnologías irán descendiendo de a poco hasta
alcanzar a todos los hogares del planeta donde se encuentre una
computadora.
Y siempre recordaremos nuestros comienzos, como en mi caso puedo
recordar que utilizaba un modem Hayes de
2400 baudios para entrar en las BBS, comunicarme con otras
personas de otras partes del mundo e intercambiar
información y porque no, un poco conocimientos y hasta
cultura.

Autor:

Britos Pablo