Un modulador-demodulador o módem es un dispositivo de hardware informático que convierte datos de un formato digital a un formato adecuado para un medio de transmisión analógico como el teléfono o la 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 utilizar con casi cualquier medio de transmisión de señales analógicas, desde diodos emisores de luz hasta radio .
Los primeros módems eran dispositivos que utilizaban sonidos audibles adecuados para su transmisión a través de sistemas telefónicos tradicionales y líneas arrendadas . Estos funcionaban generalmente a 110 o 300 bits por segundo (bit/s), y la conexión entre dispositivos era normalmente manual, mediante un auricular telefónico adjunto . En la década de 1970, estaban disponibles velocidades más altas de 1.200 y 2.400 bit/s para conexiones de marcado asíncrono, 4.800 bit/s para conexiones de línea arrendadas síncronas y 35 kbit/s para líneas arrendadas 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 finales de la década de 1990, los módems telefónicos agotaron rápidamente el ancho de banda disponible , alcanzando los 56 kbit/s.
El aumento del uso público de Internet a finales de la década de 1990 generó demandas de un rendimiento mucho mayor, lo que llevó a abandonar los sistemas basados en audio y adoptar codificaciones completamente nuevas en las líneas de televisión por cable y señales de corto alcance en subportadoras de las líneas telefónicas. El paso a los teléfonos móviles , especialmente a finales de los años 1990, y la aparición de los teléfonos inteligentes en los años 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, están incluidos en casi todos los dispositivos informáticos móviles de una forma u otra y, por lo general, pueden alcanzar velocidades del orden de decenas o cientos de megabytes por segundo.
Los módems se clasifican frecuentemente por la cantidad máxima de datos que pueden enviar en una determinada unidad de tiempo , generalmente expresada en bits por segundo (símbolo bit/s , a veces abreviado "bps") o rara vez en bytes por segundo (símbolo B/s ). . Las velocidades de los módems de banda ancha modernos suelen expresarse en megabits por segundo (Mbit/s).
Históricamente, los módems solían clasificarse por su velocidad de símbolos , 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-T V.21 utilizó codificación 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-T V.22 original , que podía transmitir y recibir cuatro símbolos distintos (dos bits por símbolo), transmitía 1200 bits enviando 600 símbolos por segundo (600 baudios) utilizando codificación por desplazamiento de fase .
Muchos módems son de velocidad variable, lo que permite su uso en un medio con características menos que ideales, como una línea telefónica de mala calidad o demasiado larga. Esta capacidad suele ser adaptable, de modo que un módem puede descubrir la velocidad de transmisión máxima práctica durante la fase de conexión o durante el funcionamiento.
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 basados en bucles actuales 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. [1]
En 1941, los aliados desarrollaron un sistema de cifrado de voz llamado SIGSALY que utilizaba un codificador de voz para digitalizar el habla, luego cifraba el habla con un teclado de un solo uso y codificaba los datos digitales como tonos utilizando codificación por desplazamiento de frecuencia. Esta también era una técnica de modulación digital, lo que lo convirtió en uno de los primeros módem. [2]
En gran medida, los módems comerciales 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 dio como resultado 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 operaban a través de líneas de televisión por cable , líneas eléctricas y diversas tecnologías de radio, así como módems que alcanzaban velocidades mucho más altas a través de líneas telefónicas.
Un módem de acceso telefónico transmite datos de computadora a través de una línea telefónica conmutada ordinaria que no ha sido diseñada para uso de datos. Alguna vez fue una tecnología ampliamente conocida, ya que se comercializó masivamente entre los consumidores de muchos países para el acceso telefónico a Internet . En la década de 1990, decenas de millones de personas en Estados Unidos utilizaban módems de acceso telefónico para acceder a Internet. [3]
Desde entonces, el servicio de acceso telefónico ha sido reemplazado en gran medida por Internet de banda ancha , [4] como DSL .
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 con los centros directores SAGE repartidos por todo 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 primeros módems "conjuntos de datos".
Algunos de los primeros módems se basaban en frecuencias de tonos , como los módems de tonos estilo Bell 400. [5]
AT&T introdujo el estándar Bell 103A en 1962. Proporcionaba servicio full-duplex a 300 bit/s a través de líneas telefónicas normales. Se utilizó manipulación por desplazamiento de frecuencia , con el originador de la llamada transmitiendo a 1.070 o 1.270 Hz y el módem contestador transmitiendo a 2.025 o 2.225 Hz. [6]
El módem 103 eventualmente se convertiría en un estándar de facto una vez que módems de terceros (que no fueran 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 algo común. [7] Los modelos de ejemplo incluyeron Novation CAT y Anderson-Jacobson . Una opción de menor costo fue el módem Pennywhistle , diseñado para construirse utilizando piezas fácilmente disponibles. [8]
A las máquinas de teletipo se les concedió acceso a redes remotas como Teletypewriter Exchange utilizando el módem Bell 103. [9] AT&T también produjo unidades de costo reducido, los módems 113D de solo origen y 113B/C de solo respuesta.
El Data-Phone 201A era un módem síncrono que utilizaba codificación de desplazamiento de fase (PSK) de dos bits por símbolo , logrando 2000 bit/s semidúplex sobre líneas telefónicas normales. [10] 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 funcionaba en modo full-duplex a 1200 bit/s a través de una línea telefónica normal. [11]
En noviembre de 1976, AT&T introdujo el módem 212A, de diseño similar, pero que utilizaba la frecuencia más baja para la transmisión. No era compatible con el VA3400, [12] pero funcionaría con un 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 de computación que admitía el modo de 1200 bits/s de Vadic, el modo 212A de AT&T y el funcionamiento 103A. [13]
Un avance significativo en módems fue el Hayes Smartmodem , introducido 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, a través de la misma interfaz RS-232 utilizada para la conexión de datos. [14] 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 (estaba disponible a través de unidades de llamadas automáticas separadas y a través de módems que usaban la interfaz X.21 [15] ), pero Smartmodem la hizo disponible en un solo dispositivo que podía usarse incluso con los dispositivos más mínimos. implementaciones de la omnipresente interfaz RS-232, lo que hace que esta capacidad sea accesible desde prácticamente cualquier sistema o idioma. [dieciséis]
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 obtuvieron licencias de las patentes de Hayes y compitieron en precio o agregando funciones. [17] Esto eventualmente condujo a acciones legales por el uso del lenguaje de comando patentado de Hayes. [18]
Los módems de marcación generalmente se mantuvieron en 300 y 1200 bit/s (con el tiempo se convirtieron en estándares como V.21 y V.22 ) hasta mediados de la década de 1980.
El VicModem de 1982 de Commodore para el VIC-20 fue el primer módem que se vendió por menos de 100 dólares y el primer módem que vendió un millón de unidades. [19]
En 1984 se creó el V.22bis , un sistema de 2.400 bits/s similar en concepto al Bell 212 de 1.200 bits/s. Estos aumentos de velocidad de bits se conseguían definiendo cuatro u ocho símbolos distintos, lo que permitía codificar dos o tres bits por símbolo en lugar de sólo uno. A finales de la década de 1980, muchos módems podían admitir estándares mejorados como este, y el funcionamiento a 2400 bits/s se estaba volviendo común.
El aumento de la velocidad del módem mejoró enormemente la capacidad de respuesta de los sistemas en línea e hizo práctica la transferencia de archivos . Esto condujo a un rápido crecimiento de los servicios en línea con grandes bibliotecas de archivos, lo que a su vez dio más motivos para poseer 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 fundamental , por ejemplo, se creó en una máquina S-100 con un módem interno Hayes, y le siguieron varios sistemas similares.
La cancelación de eco se convirtió en una característica de los módems de 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 las primeras tecnologías de fax también utilizaban señales moduladas en una línea telefónica, el fax digital utilizaba la codificación digital ahora estándar utilizada por los módems de computadora. Esto finalmente permitió que las computadoras enviaran y recibieran imágenes de fax.
A principios de la década de 1990, se introdujeron los módems V.32 que operaban a 9.600 bit/s, pero eran caros y recién comenzaban a ingresar al mercado cuando se estandarizó el V.32bis, que operaba a 14.400 bit/s.
La división de chips de Rockwell International desarrolló un nuevo conjunto de chips controladores que incorpora el estándar V.32bis y le puso un precio agresivo. Supra, Inc. celebró un acuerdo de exclusividad a corto plazo con Rockwell y desarrolló el SupraFAXModem 14400 basado en él. Introducido en enero de 1992 a 399 dólares (o menos), era la mitad del precio de los módems V.32 más lentos que ya estaban en el mercado. Esto llevó a una guerra de precios y, a finales de año, V.32 estaba muerto, sin haberse establecido realmente, y los módems V.32bis estaban ampliamente disponibles por 250 dólares .
V.32bis tuvo tanto éxito que los antiguos estándares de alta velocidad tenían pocas ventajas. USRobotics (USR) se defendió con una versión de HST de 16.800 bit/s, mientras que AT&T introdujo un método único de 19.200 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 disminuyó durante la prolongada introducción del Estándar V.34 de 28 800 bits/s . Mientras esperaban, varias empresas decidieron lanzar hardware e introdujeron módems a los que se referían como V.Fast .
Para garantizar la compatibilidad con los módems V.34 una vez ratificado el 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 posteriores del firmware se ajusten a los estándares una vez ratificados.
El estándar V.34 de la UIT 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. A partir 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 2.400 a 3.429, 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. [20]
MientrasLas velocidades de 56 kbit/s habían estado disponibles para los módems de líneas arrendadas durante algún tiempo, pero no estuvieron disponibles para los módems de acceso telefónico hasta finales de los años 1990.
A finales 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.
Cuando las empresas de tecnología comenzaron a investigar velocidades superiores33,6 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 abonado en digital y viceversa. Si bien las líneas telefónicas codificadas digitalmente en teoría proporcionan el mismo ancho de banda que los sistemas analógicos que reemplazaron, la digitalización en sí impuso limitaciones a los tipos de formas de onda que podían codificarse de manera confiable.
El primer problema fue que el proceso de conversión de analógico a digital tiene pérdidas intrínsecamente, pero el 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 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 conservar velocidades más altas, las conversiones de digital a analógico sí podían. Debido a que era posible para un ISP obtener 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 utilizara cada bit de ancho de banda disponible en el sistema. Si bien esa señal todavía tenía que volver a convertirse a analógica en el extremo del suscriptor, esa conversión no distorsionaría la señal de la misma manera que lo hacía la dirección opuesta.
La primera opción de acceso telefónico de 56k (56 kbit/s) fue un diseño patentado de USRobotics , al que llamaron "X2" porque 56k era el doble de velocidad (×2) de los módems de 28k.
En ese momento, USRobotics tenía una participación del 40% del mercado minorista de módems, mientras que Rockwell International tenía una participación del 80% del mercado de conjuntos de chips para módems . Preocupado por quedar excluido, 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 igualmente bien, con variaciones que dependieron en gran medida de las características de la conexión local. [21]
El precio minorista de estos primeros módems de 56k era de aproximadamente 200 dólares estadounidenses , en comparación con los 100 dólares de los módems estándar de 33k. También se requería equipo compatible por parte de los proveedores de servicios de Internet (ISP), y los costos variaban dependiendo de si su equipo actual podía actualizarse. Aproximadamente la mitad de todos los ISP ofrecían soporte de 56k en octubre de 1997. Las ventas al consumidor fueron relativamente bajas, lo que USRobotics y Rockwell atribuyeron a estándares contradictorios. [22]
En febrero de 1998, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) anunció el borrador de un nuevoEstándar V.90 de 56 kbit/s con un 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 ISP y consumidores. [22] [23]
El estándar ITU-T V.92 fue aprobado por la UIT en noviembre de 2000 [24] y utilizó tecnología PCM digital para aumentar la velocidad de carga a un máximo de48 kbit/s .
La alta velocidad de carga fue una compensación.Una velocidad de subida de 48 kbit/s reduciría la velocidad de bajada tan bajo como40 kbit/s debido a efectos de eco en la línea. Para evitar este problema, los módems V.92 ofrecen la opción de desactivar el flujo ascendente digital y en su lugar utilizar un 33 simple.Conexión analógica de 6 kbit/s para mantener un alto flujo descendente digital de50 kbit/s o superior. [25]
V.92 también agregó otras dos características. La primera es la capacidad de los usuarios que tienen una llamada en espera de poner en espera su conexión de acceso telefónico a Internet durante períodos prolongados mientras responden una llamada. La segunda característica es la capacidad de conectarse rápidamente a su ISP, lo que se logra recordando las características analógicas y digitales de la línea telefónica y utilizando esta información guardada al volver a conectarse.
Estos valores son valores máximos y los valores reales pueden ser más lentos bajo ciertas condiciones (por ejemplo, líneas telefónicas ruidosas). [26] Para obtener una lista completa, consulte la lista del artículo complementario sobre anchos de banda de dispositivos . Un baudio es un símbolo por segundo; cada símbolo puede codificar uno o más bits de datos.
Muchos módems de acceso telefónico implementan estándares de compresión de datos para lograr un mayor rendimiento efectivo con la misma tasa de bits. V.44 [32] es un ejemplo utilizado junto con V.92 para alcanzar velocidades superiores a 56k en líneas telefónicas normales. [33]
A medida que los módems telefónicos de 56k comenzaron a perder popularidad, algunos proveedores de servicios de Internet como Netzero /Juno, Netscape y otros comenzaron a utilizar la precompresión 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 inconveniente es una pérdida de calidad, ya que Utilizan compresión con pérdida , lo que hace que las imágenes se pixelen y se corran. Los ISP que emplean este enfoque a menudo lo anuncian como "acceso telefónico acelerado". [34]
Estas descargas aceleradas están integradas en los navegadores web Opera [35] y Amazon Silk [36] , utilizando su propia compresión de texto e imágenes del lado del servidor, lo que requiere que todos los datos pasen por sus propios servidores antes de llegar al usuario. [36]
Los módems de acceso telefónico se pueden conectar de dos formas diferentes: con un acoplador acústico o con una conexión eléctrica directa.
El caso Hush-A-Phone Corp. contra Estados Unidos , que legalizó 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 Carterfone de 1968 permitió a los clientes conectar dispositivos directamente a una línea telefónica siempre que siguieran estrictos estándares definidos por Bell para no interferir con la red telefónica. [37] 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 de 1969 a 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. [38]
Prácticamente todos los módems producidos después de la década de 1980 son de conexión directa.
Si bien Bell (AT&T) proporcionó módems que se conectaban mediante conexión directa por cable a la red telefónica ya en 1958, sus regulaciones en ese momento no permitían la conexión eléctrica directa de ningún dispositivo que no fuera Bell a una línea telefónica. Sin embargo, la sentencia Hush-a-Phone permitió a los clientes conectar cualquier dispositivo a un teléfono siempre que no interfiriera con su funcionalidad. Esto permitió a otros fabricantes (que no son Bell) vender módems que utilizan un acoplador acústico . [37]
Con un acoplador acústico, se colocó un auricular de teléfono común en una base que contenía un altavoz y un micrófono colocados de manera que coincidieran con los del auricular. Los tonos utilizados por el módem se transmitían y recibían en el auricular, que luego los transmitía a la línea telefónica. [39]
Debido a que el módem no estaba conectado eléctricamente, era incapaz de contestar, colgar o marcar, todo lo cual requería control directo de la línea. La marcación por tonos habría sido posible, pero la marcación por tonos no estaba disponible universalmente en ese momento. En consecuencia, el proceso de marcación lo ejecutaba el usuario levantando el auricular, marcando y luego colocando el auricular en el acoplador. Para acelerar este proceso, un usuario podría comprar un marcador o una unidad de llamada automática .
Los primeros módems no podían realizar ni recibir llamadas por sí solos, pero requerían 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 aseguraran que el otro extremo se hubiera conectado exitosamente antes de transferir el control al módem. . [40] Más adelante, 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. [41]
Con el tiempo, esta capacidad se integraría en los módems y ya no requeriría un dispositivo separado.
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. A este tipo de módem a veces se le llama basado en controlador . [42]
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. [43]
Posteriormente, USRobotics lanzó el Sportster Winmodem , un diseño basado en DSP igualmente actualizable. [44]
A medida que se extendió esta tendencia de diseño, ambos términos ( soft modem y Winmodem ) obtuvieron una connotación negativa en los círculos informáticos que no estaban basados en Windows porque los controladores no estaban disponibles para plataformas que no eran Windows o solo estaban disponibles como binarios de código cerrado que no se podían mantener, un problema particular para los usuarios de Linux. [45]
Más tarde, en la década de 1990, estuvieron disponibles los módems basados en software. Se trata esencialmente 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 software económico en lugar de costosos DSP de hardware o componentes discretos.
Los módems de software 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 host 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 cambio, los módems de software vienen con controladores que crean un puerto RS-232 emulado, con el que el software de módem estándar (como una aplicación de marcador del sistema operativo) puede comunicarse.
"Voz" y "fax" son términos agregados para describir cualquier módem de marcado que sea capaz de grabar/reproducir audio o transmitir/recibir faxes. Algunos módems son capaces de realizar las tres funciones. [46]
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 sistemas de llamadas automáticas totalmente automatizados .
Los módems de fax se pueden utilizar para el envío de faxes por computadora, en el que los faxes se envían y reciben sin que los faxes entrantes o salientes tengan que imprimirse en papel. Esto difiere del efax , en el que el envío de faxes se realiza a través de Internet y, en algunos casos, sin necesidad de líneas telefónicas.
La Recomendación UIT-T V.150.1 define procedimientos para el interfuncionamiento de pasarelas PSTN a IP. [47] 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 termina 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) llamado Transporte simple de retransmisión de paquetes (SPRT). Tanto el formato de paquete SSE como el 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 remodular la señal para el módem conectado en ese extremo.
Si bien la Recomendación V.150.1 no se implementa ampliamente, en aplicaciones de telefonía segura se utiliza una versión reducida de la recomendación denominada "Requisitos mínimos esenciales (MER) para puertas de enlace V.150.1" (SCIP-216) . [48]
Si bien tradicionalmente son dispositivos de hardware, existen módems totalmente basados en software con la capacidad de implementarse en un entorno de nube (como Microsoft Azure o AWS ). [49] Aprovechando una conexión de voz sobre IP (VoIP) a través de una troncal SIP , 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- ley).
Una Asociación de Editores de Software de 1994 descubrió que, aunque el 60% de las computadoras en los hogares estadounidenses tenían un módem, sólo el 7% de los hogares estaban conectados a Internet. [50] Un estudio de la CEA realizado en 2006 encontró que el acceso telefónico a Internet estaba disminuyendo en los EE. UU. En 2000, las conexiones a Internet por discado representaron el 74% de todas las conexiones residenciales a Internet en Estados Unidos. [ cita necesaria ] El patrón demográfico de Estados Unidos para los usuarios de módems de acceso telefónico per cápita se ha reflejado más o menos en Canadá y Australia durante los últimos 20 años.
El uso de módems de acceso telefónico en los EE. UU. se había reducido al 60% en 2003 y se mantuvo en el 36% en 2006. [ cita necesaria ] Los módems de banda vocal 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 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. [51] En su informe anual de 2012, AOL mostró que todavía recaudaba alrededor de 700 millones de dólares en tarifas de unos tres millones de usuarios de acceso telefónico.
Los dispositivos TDD son un subconjunto del teleimpresor destinado 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 modulación FSK de manera muy similar a los primeros módems de computadora.
Un módem de línea arrendada también utiliza cableado telefónico normal, como acceso telefónico y DSL, pero no utiliza la misma topología de red. Mientras que el acceso telefónico utiliza 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 entre sí en una o más oficinas centrales de telecomunicaciones para formar un circuito continuo entre dos ubicaciones de suscriptores, como la sede de una empresa y una oficina satélite. No proporcionan energía ni tono de marcado; son simplemente un par de cables conectados en dos ubicaciones distantes.
Un módem de acceso telefónico no funcionará en este tipo de línea porque no proporciona la energía, el tono de marcado y la conmutación que esos módems requieren. Sin embargo, un módem con capacidad de línea arrendada puede funcionar a través de 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 mayor ancho de banda disponible.
Los módems de línea arrendada pueden funcionar en modo de 2 o 4 hilos. El primero utiliza un único par de cables y sólo puede transmitir en una dirección a la vez, mientras que el segundo utiliza 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 . [52]
Mientras que los módems de línea arrendada más lentos usaban interfaces, por ejemplo, RS-232 , los módems de banda ancha más rápidos usaban, por ejemplo, V.35 .
El término banda ancha se utilizaba anteriormente [53] [54] para describir comunicaciones más rápidas que las disponibles en los canales 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 excede el máximo de 56 kilobit/s de acceso telefónico. Existen 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 utilizan líneas telefónicas (cables instalados por una compañía telefónica y originalmente destinados a ser utilizados por un suscriptor telefónico) 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 limitaciones de ancho de banda de una llamada de voz ordinaria. Esto permite frecuencias mucho más altas y, por tanto, velocidades mucho más rápidas. ADSL en particular está diseñado para permitir llamadas de voz y uso de datos a través de la misma línea simultáneamente.
De manera similar, los módems por cable utilizan una infraestructura originalmente destinada a transportar señales de televisión y, al igual que el DSL, normalmente 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 .
Se utilizan términos diferentes para los módems de banda ancha, porque con frecuencia contienen algo más que un componente de modulación/demodulación.
Debido a que varias computadoras utilizan con frecuencia conexiones de alta velocidad a la vez, muchos módems de banda ancha no tienen conexiones de PC directas (por ejemplo, USB). Más bien se conectan a través de una red como Ethernet o Wi-Fi. Los primeros módems de banda ancha ofrecían transferencia Ethernet que permitía el uso de una o más direcciones IP públicas, pero no otros servicios como NAT y DHCP que permitirían 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. [55] [56]
Con el tiempo, 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 , funciones de seguridad e incluso acceso Wi-Fi además de la funcionalidad del módem, de modo que los suscriptores pudieran conectar toda su casa sin comprar ningún equipo adicional. Incluso más tarde, estos dispositivos se ampliaron para ofrecer funciones de " triple play " como servicio de telefonía y televisión. Sin embargo, los proveedores de servicios y fabricantes todavía se refieren a estos dispositivos simplemente como "módems". [57]
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 ni otras características, mientras que los demás describir un dispositivo con características como NAT. [58] [59]
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 era el caso con el servicio de acceso telefónico a Internet, trasladar esta tarea al módem de banda ancha le permite establecer y mantener la conexión en sí, lo que facilita el acceso compartido entre PC. ya que cada uno no tiene que autenticarse por separado. Los módems de banda ancha normalmente permanecen autenticados ante el ISP mientras estén encendidos.
Cualquier tecnología de comunicación que envíe datos digitales de forma inalámbrica implica un módem. Esto incluye transmisión directa por satélite , WiFi , WiMax , telefonía móvil , GPS , Bluetooth y NFC .
Las redes modernas de telecomunicaciones y datos también hacen un uso extensivo de módems de radio cuando se requieren enlaces de datos de larga distancia. Estos 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. A los módems inalámbricos se les suele denominar 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. [ ¿ importante? ]
Los módems transparentes funcionan de manera similar a sus primos módems de línea telefónica. Normalmente eran semidúplex , lo que significa que no podían enviar y recibir datos al mismo tiempo. Por lo general, los módems transparentes se sondean en forma circular 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 medios en su interior, lo que evita que los datos aleatorios colisionen y reenvíen los datos que no se reciben correctamente. Los módems inteligentes suelen requerir más ancho de banda que los módems transparentes y suelen alcanzar 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.
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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 , un 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 para 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) . [61]
Las versiones CDMA (EVDO) normalmente no utilizan tarjetas R-UIM , sino que utilizan el Número de serie electrónico (ESN).
Hasta finales de abril de 2011, los envíos mundiales de módems USB superaron a los módulos 3G y 4G integrados en una proporción de 3:1 porque los módems USB pueden descartarse fácilmente. Los módems integrados pueden superar a los módems separados a medida que crecen las ventas de tabletas y el costo incremental de los módems se reduce, por lo que para 2016, la proporción puede cambiar a 1:1. [62]
Al igual que los teléfonos móviles, los módems de banda ancha móvil pueden bloquearse por 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, utilizando un "código de desbloqueo" . [ cita necesaria ]
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 , instalados dentro o fuera de una casa para convertir el medio óptico en una interfaz Ethernet de cobre, después de lo cual a menudo se instala un enrutador o puerta de enlace para realizar autenticación, enrutamiento, NAT y otros servicios típicos de Internet de consumo. funciones, además de prestaciones de “ triple play ” como servicio de telefonía y televisión.
Los sistemas de fibra óptica pueden utilizar 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. [63] [64] 64QAM utiliza una constelación de 64 puntos para enviar seis bits por símbolo, con velocidades de hasta 65 terabits por segundo. Aunque esta tecnología ya se ha anunciado, es posible que todavía no se utilice de forma habitual. [65] [66] [67]
Aunque el nombre módem rara vez se utiliza, algunas aplicaciones de redes domésticas de alta velocidad sí utilizan 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 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 utilizan módems para comunicarse por radio a distancias cortas.
Un cable de módem nulo es un cable especialmente cableado 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. Con este tipo de conexión se podría utilizar el mismo software o hardware que normalmente se utiliza con los módems (como Procomm o Minicom).
Un adaptador de módem nulo es un pequeño dispositivo con enchufes en ambos extremos que se coloca en la terminación de un cable serie "directo" normal para convertirlo en un cable de módem nulo.
Un "módem de corta distancia" es un dispositivo que cierra la brecha entre los módems de línea arrendada y los de acceso telefónico. Al igual que un módem de línea arrendada, transmiten a través de líneas "desnudas" sin energía ni equipo de conmutación de telecomunicaciones, pero no están diseñados para las mismas distancias que pueden alcanzar las líneas arrendadas. Son posibles alcances 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 cortas, como dentro de un solo edificio o campus. Esto permite que una conexión en serie se extienda quizás sólo entre varios cientos y miles de pies, un caso en el que obtener un teléfono completo o una línea arrendada sería excesivo.
Si bien algunos módems de corta distancia utilizan 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. Técnicamente no son módems, pero se utiliza la misma terminología para ellos. [68]
{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)Las velocidades en los canales de línea privada de banda ancha oscilan entre 19,2 y 230,4 kbps.
Los canales analógicos se pueden caracterizar además por el ancho de banda: canales de banda estrecha (por ejemplo, 100 Hz, 200 Hz); canales de banda vocal (4 kHz); 4 canales de banda ancha (por ejemplo, 48 kHz, 240 kHz).
