lunes, 25 de diciembre de 2017

EL MÓDEM - DEFINICIÓN - FUNCIÓN - HISTORIA - TIPOS - EVOLUCIÓN

EL MÓDEM 

Hoy en día se puede decir que no solo utilizamos Internet, dependemos de ella. Cuando la conexión va lenta, o aún peor se interrumpe, su día entero puede arruinarse. ¿Se ha parado alguna vez a pensar cómo funcionan realmente las conexiones a internet? Desde el router Wi-Fi a los dispositivos móviles los elementos que componen su red doméstica se comunican en distintos idiomas digitales. El módem es la figura que actúa como interprete de todos ellos. Lleva las señales procedentes del proveedor de servicio de internet (ISP) y las transforma en una conexión a Internet para que su router Wi-Fi las reenvíe. Dicho de una forma sencilla, el módem le proporciona acceso a la Red de Redes pero también puede marcar la diferencia con la eficiencia de su Wi-Fi doméstica.

COMO FUNCIONA 

El módem recibe en su casa la información proveniente de su ISP a través de la línea de teléfono, fibra óptica o un cable coaxial (dependiendo del ISP) y a continuación la convierte en una señal digital. El trabajo del router es el de canalizar esta señal a los dispositivos conectados, ya sea por cables Ethernet o por Wi-Fi, para que todos sus dispositivos puedan tener acceso a internet. El router y el ISP no se pueden comunicar directamente porque emplean lenguajes distintos, o mejor dicho, transmiten distintos tipos de señales. De ahí que el papel del módem como interprete sea tan relevante.

HISTORIA

Desde que comenzaron a popularizarse las computadoras, allá por fines de los años 60 y principios de los 70, surgió la necesidad de comunicarlas a fin de poder compartir datos, o de poder conectar controladores de terminales bobas. En esos días lo más común era que dichas computadoras o controladores estuvieran alejados entre sí. Una de las soluciones más baratas y eficientes era la utilización de la red telefónica, ya que tenia un costo razonable y su grado de cobertura era muy amplio. Pero la red telefónica no es un medio apto para transmitir señales digitales, ya que fue optimizada para la transmisión de voz. Por ejemplo, a fin de evitar interferencias, se limito el rango de frecuencias que puede transportar a una banda que va de los 300 a los 3000 Hz. Denominada ¨ banda vocal ¨, pues dentro de la misma se encuentra la mayor parte de las frecuencias que componen la voz humana. Por ello, al estar limitada en su máxima frecuencia, las señales binarias son muy distorsionadas. Para poder transmitir datos binarios por las líneas telefónicas comunes, entonces, es necesario acondicionarlos a las mismas. Con este fin se debió crear un dispositivo que pudiese convertir la señal digital en una señal apta para ser transmitida por la red telefónica, y poder efectuar la operación inversa, es decir, recuperar la señal de la red telefónica y convertirla en la señal digital original. Dicho acondicionamiento de la información digital consiste en generar alteraciones en una señal de frecuencia fija, llamada portadora. A esta operación se la conoce como modulación, y es muy utilizada en otras aplicaciones, por ejemplo, para transmitir radio. La operación inversa es la demodulación. Al dispositivo que efectuaba ambas operaciones se lo conoció como modulador-demodulador, o módem para abreviar. La empresa Hayes Microcomputer Products Inc. en 1979 fue la encargada de desarrollar el primer modelo de módem llamado Hayes Smartmodem, este podía marcar números telefónicos sin levantar la bocina, este se convirtió en el estándar y es por esto que la mayoría de fabricantes desarrollaba modems compatibles con este modelo, los primeros modems permitían la comunicación a 300 bps los cuales tuvieron un gran éxito y pronto fueron apareciendo modelos mas veloces. Estándares Internacionales La evolución de los modems es asombrosa, Si nos retrotraemos unos 15 años la máxima velocidad de transmisión posible era de 300 bps (bits por segundo: unos 30 caracteres por segundo. Diez años atrás la velocidad se había cuadruplicado a 2.400 bps. Hoy en día es común hablar de modems de 28.800 bps y 33.600 bps: una multiplicación por 100 de los 300 bps iniciales; siempre utilizando las mismas líneas telefónicas. Finalmente han hecho su aparición los módem de 56 Kbps, que explotan las características digitales de las nuevas redes telefónicas. Modulación de la informacion: el modem.  Como se nombo anteriormente un modem es un dispositivo que convierte las señales digitales del ordenador en señales analógica que pueden transmitirse a través del canal telefónico. Existen distintos sistemas de modular una señal analógica para que transporte información digital. En la siguiente figura se muestran los dos métodos mas sencillos la modulación de amplitud (a) y la modulación de frecuencia (b). Otros mecanismos como la modulación de fase o los métodos combinados permiten transportar mas información por el mismo canal. Baudios. Numero de veces de cambio en el voltaje de la señal por segundo en la línea de transmisión. Los modem envían datos como una serie de tonos a través de la linea telefónica. Los tonos se "encienden"(ON) o "apagan"(OFF) para indicar un 1 o un 0 digital. El baudio es el numero de veces que esos tonos se ponen a ON o a OFF. Los modem modernos pueden enviar 4 o mas bits por baudio. Bits por segundo (BPS). Es el número efectivo de bits/seg que se transmiten en una linea por segundo. Como hemos visto un modem de 600 baudios puede transmitir a 1200, 2400 o, incluso a 9600 BPS. La Tasa de modulación representa la cantidad de veces que la línea fue señalizada y es expresada en Baudios. Tasa de Modulación = 1/d, d = duración del elemento básico de la señal. Una tasa de transmisión es dada por el número de bits por segundo que pueden ser transmitidos. Tomándose en cuenta que la línea puede asumir n estados diferentes, se puede transmitir k bits por estado , tal que : 2k = n,k = log2 n, Tasa de Transmisión = k * Tasa de modulación La señal esta formada por diferentes tonos que viajan hasta el otro extremo de la linea telefónica, donde se vuelven a convertir a datos digitales. Las leyes físicas establecen un límite para la velocidad de transmisión en un canal ruidoso, con un ancho de banda determinado. Por ejemplo, un canal de banda 3000Hz, y una señal de ruido 30dB (que son parámetros típicos del sistema telefónico), nunca podrá transmitir a mas de 30.000 BPS. Throughput. Define la cantidad de datos que pueden enviarse a través de un modem en un cierto período de tiempo. Un modem de 9600 baudios puede tener un throughput distinto de 9600 BPS debido al ruido de la linea (que puede ralentizar) o a la compresión de datos (que puede incrementar la velocidad hasta 4 veces el valor de los baudios). Para mejorar la tasa efectiva de transmisión o throughput se utilizan técnica de compresión de datos y corrección de errores. Compresión de datos. Describe el proceso de tomar un bloque de datos y reducir su tamaño. Se emplea para eliminar información redundante y para empaquetar caracteres empleados frecuentemente y representarlos con sólo uno o dos bits. Control de errores. La ineludible presencia de ruido en las líneas de transmisión provoca errores en el intercambio de información que se debe detectar introduciendo información de control. Así mismo puede incluirse información redundante que permita además corregir los errores cuando se presenten. Estándares de modulación Dos modems para comunicarse necesitan emplear la misma técnica de modulación. La mayoría de los modem son full-duplex, lo cual significa que pueden transferir datos en ambas direcciones. Hay otros modem que son half-duplex y pueden transmitir en una sola dirección al mismo tiempo. Algunos estándares permiten sólo operaciones asícronas y otros síncronas o asícronas con el mismo modem. Veamos los tipos de modulación mas frecuentes.

TIPOS DE MÓDEM
EVOLUCIÓN

Ya se que muchos de vosotros es como si hubierais nacido con un módem de 28.8/33.6/55.6 debajo del brazo y también se que no habéis conocido mas que eso. Pero lo que vosotros deberíais saber es que antes había otras cosas que aunque solo sea por motivos de cultura general no hay que olvidar.Posiblemente los primeros modems que existieron fueron los de 75 baudios pero creo que esos solo existieron en laboratorio ya que los primeros modems que fueron mas o menos comercializados fueron los de 300 baudios los cuales podían conectarse utilizando los protocolos Bell 103 y v.21. Por aquel entonces convivían los protocolos de Bell con los V.x aunque poco después los que se estandarizaron fueron los V.x quedando los Bell en velocidades bajas únicamente por motivos de compatibilidad. Con esta modulación los modems simplemente negociaban que frecuencias utilizaran para representar un 0 o un 1 y en base a eso realizan la comunicación. Poco después aparecieron las normas Bell212A y V.22 las cuales permitían una conexión a 1200 baudios. El sistema que empleaban era el de conectar a 600 baudios y utilizar un sistema de modulación que permitía transmitir 2 bits por audio.  finales de los 80 llegaron módems a la increíble velocidad de 2400 baudios, estos módems utilizaban el protocolo v.22bis el cual en base a una conexión a 600 baudios permitían transmitir 4 bits por baudio. Y por primera vez se podía transmitir simultáneamente en los dos sentidos. Para que os hagáis una idea, yo tuve un modem de 2.400 baudios y la velocidad que alcanzaba en ficheros comprimidos era de 235cps.Poco después apareció el protocolo V.32 el cual era capaz de conectar a la velocidad de 2.400 baudios y transmitir dos bits por baudio lo cual posibilitaba una conexión a 4.800 baudios o bien 4 bits por baudio lo cual posibilitó la conexión a 9.600 baudios siendo esta velocidad la que metió gran cantidad de modems de 9.600 baudios en muchos ordenadores de todo el mundo. as o menos a la par que aparecieron los modems de 9.600 baudios se empezó a investigar en dos temas para ampliar la capacidad de los modems. Uno de ellos era la corrección de errores y otro era la compresión de datos, ambas cosas, naturalmente, tenían que estar realizadas internamente por el propio módem.El motivo por el cual apareció la compresión de datos era evidente, gran cantidad de datos que los modems enviaban eran datos que podían ser comprimidos con lo que si se introducía en el propio modem algo que comprimiera a x2 seria como si el modem duplicara su velocidad de transmisión. Los protocolos mas estandarizados para realizar la compresión de datos fueron los v.42bis y los MNP5, aunque el que más se estandarizó fue el V.42bis el cual podía comprimir datos hasta x4, es decir, 1kb comprimido implicaría un total de 4kb cuando el modem destino realizara la descompresión. a explicación de la corrección de errores también era evidente. Al principio las líneas eran de muy mala calidad por lo cual no se podían enviar paquetes muy grandes, ya que si se producía un error se tendría que reenviar el paquete entero. Con el paso del tiempo y la aparición de líneas de mejor calidad se pudo aumentar el tamaño del paquete de datos. ¿A que me refiero exactamente?, pues muy fácil. Cada paquete de datos esta formado por unos datos de principio de paquete, los datos a enviar, y unos datos de fin de paquete. Si se aumenta el tamaño de los datos a enviar, es decir, del paquete, se podrán eliminar datos de inicio y fin de paquete con lo que habrá mas envío de datos y menos códigos de control. La corrección de errores lo que hace es ir adaptando el tamaño del paquete a la calidad de la línea con lo que en líneas de alta calidad el tamaño del paquete será el máximo posible y en líneas de baja calidad será el mínimo posible. Esto provoca que la cantidad de bytes efectivos a enviar aumentará con lo que la velocidad de transmisión del modem también aumentará. espués de esto apareció el protocolo v.32bis el cual fue el responsable de la creación de los modems de 14.400 baudios. Estos modems eran capaces de transmitir 6 bits por baudio a la velocidad de 2.400 baudios lo cual daba, como he dicho antes, una velocidad de 14.400 baudios. El modem de 14.400 que tuve podía alcanzar una velocidad de 1650 cps en ficheros comprimidos. espues de los modems de 14.400 empezó a aparecer lo que se denomino winmodems y que eran una especia de modems virtuales que tenían el mínimo hardware posible de tal forma que la CPU del ordenador hacia todo el trabajo posible. Estos modems solo funcionaban en los sistemas operativos para los que se hicieran los drivers de tal forma que solo existían en Windows. El problema que tenían (y tienen también los modelos de winmodem de 56K actuales) es que cargan de trabajo a la CPU a la vez que no alcanzan la velocidad que puede alcanzar un modem autentico y verdadero. osteriormente a los 14.400 baudios algunos fabricantes desarrollaron protocolos de transmisión que no llegaron a estandarizarse y que solo permitían alcanzar mayor velocidad entre conexión de modems de igual marca. Con estos protocolos se consiguió conectar modems a 16.600 y a 19.200 baudios. unque la velocidad que se estandarizo fue la de 28.800 baudios la cual correspondía al protocolo V.34 y se lograba en base a transmitir 6 bits por baudio a la velocidad de 4.800 baudios. Aquí hubo una pequeña guerra entre marcas, por un lado estuvo Rockwell que sacó el protocolo VFC y con él muchos modems se vendieron durante los años 1993 y 1995. Aquí Rockwell perdió la batalla ya que el protocolo que se estandarizó fue el V.34 el cual se aprobó en junio de 1994 y provocó que si un modem de 28.800 que solo poseía el protocolo VFC tratara de conectar con otro de 28.800 que solo poseyera el protocolo V34 la conexión sería a 14.400 ya que el protocolo v.32bis seria el más rápido protocolo en común que tendrían ambos modems. Durante mucho tiempo las marcas de prestigio fabricaron modems que poseían ambos protocolos pero con el paso del tiempo el protocolo V.FC fue cayendo en el olvido y cada vez se fueron fabricando menos modems que tuvieran dicho protocolo. El protocolo VFC era algo más rápido en las líneas de gran calidad pero a su vez era mas lento en las líneas de baja calidad. El modem de 28.800 baudios que también tuve podía alcanzar una velocidad máximo en ficheros comprimidos de 3250 cps.

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