Dial-up модем

From in.wiki
Jump to navigation Jump to search
800px-T64 and pencil.jpg Это незавершённая статья.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.
Dial-up модем ИСМ-1200
Dial-up модем
Dial-up модем
Безкомпьютерный dial-up модем
Модемный пул для доступа в интернет через телефонные линии со скоростью 32 килобита в секунду уральского провайдера «Интерра»

Dial-up модем, модем для коммутируемых телефонных линий - специальное устройство для передачи данных по коммутируемым телефонным линиям, как правило, обладающее способностями к:

  • самостоятельному набору телефонного номера
  • установлению и разрыву телефонного соединения
  • передаче данных по установленному соединению[1]
  • обнаружению разрыва установленного соединения и автоматическому прерыванию передачи данных в этом случае

Ни одно из этих свойств, кроме способности передавать данные по коммутируемой телефонной линии не является, тем не менее, критическим для отнесения устройств к этой группе оборудования. За период существования модемов для телефонных линий различные производители предлагали целый ряд устройств, в которых остальные функции dial-up модема перекладывались на человека.

Наряду с модемами для стандартных телефонных линий существуют модемы для нестандартных типов телефонных линий, в том числе для работы по коммутируемым соединениям сотовой телефонной связи. По состоянию на 2024 год все эти технологии считаются устаревшими и почти полностью выведены из эксплуатации.

История[edit | edit source]

Первые шаги технологии[edit | edit source]

Началом разработки модемов как таковых можно считать работы по автоматизации телеграфии. Первые телепринтеры, работающие по телеграфным сетям, появились в период поздних 1830 - 1840ых годов[2].

Разработка Dial-up модемов соответствует появлению телекса, то есть системы автоматического телеграфа, способной работать поверх коммутируемых линий и осуществлять набор телефонных номеров, и началась примерно в середине 1920ых независимо в Германии и США.

В Германии его разработка была начата в 1926 году, а в 1933 году немецкая имперская почта ввела службу Telex в эксплуатацию. Скорость передачи данных составляла 50 бод, что соответствовало примерно 66 словам в минуту[3].

В США коммерческий сервис Teletypewriter Exchange Service (TWX) был запущен компанией AT&T 21 ноября 1931 года.[4] Он стал первым публичным сервисом, использующим модемы для коммутируемых телефонных линий.

Длительное время модемы для коммутируемых линий использовались, в основном, для работы в системах телеграфа и телекса, в комбинации с телепринтерами. Некоторые из этих устройств могли передавать информацию, считываемую с предварительно набитой перфоленты или выводить на неё принятое сообщение[5]. Появившаяся в те же годы аппаратура тонального телеграфирования позволяла организовывать низкоскоростные каналы (50—200 бит/c) для передачи телеграфных сообщений, позволяя осуществлять по одному телефонному каналу одновременно 6—48 телеграфных передач, а также вести телеграфную передачу одновременно с голосовым телефонным разговором (совместно с телефонным разговором могло осуществляется 1—5 телеграфных передач).

Существенный рывок развитию технологии дало массовое распространение компьютеров. Модемы для компьютеров в основном не были доступны в коммерческом секторе конца 1950-х годов, когда быстрое развитие компьютерных технологий создало спрос на метод соединения компьютеров на больших расстояниях, в результате чего компания Bell, а затем и другие предприятия начали производить все большее количество компьютерных модемов для использования. как по коммутируемым, так и по выделенным телефонным линиям.

Массовое производство модемов для телефонных линий в США началось как часть системы ПВО SAGE в 1958 году. Они использовались для соединения терминалов на различных авиабазах, радиолокационных станциях и центрах управления и контроля , разбросанных по Соединенным Штатам и Канаде.

Вскоре после этого, в 1959 году, модемы, реализующие технологию модемов SAGE, и обеспечивавщие скорость передачи данных 110 бит/с, стали коммерчески доступными под названием Bell 101, Компания Bell обозначала этот и несколько других ранних модемов термином «dataset». Они могли быть использованы как для прямой передачи данных, так и для подключения к сервисам TWX и более позднему WADS, которыми оперировала AT&T.

Дальнейшее развитие технологии происходило, в основном, приблизительно до середины 2000ых годов.

Первоначально оно шло под существенным воздействием компании AT&T, являвшейся монополистом в сфере телефонной связи США - Bell выпускала новые виды устройств, индустрия отвечала созданием клонов и/или конкурирующих систем. C 1960ых к процессу развития подключилась CCITT - международная организация телефонии и телеграфии (в 1992 была переименована в ITU-T), CCITT провела техническую стандартизацию модемов, как их протоклов, так и ряда других аспектов их устройства, выпустив серию стандартов V.xxx и некоторые другие стандарты. При этом ни один из фирменных стандартов AT&T не был принят этой организацией без изменений. Вследствии этого, а также серии судебных процессов, во время которых потребители США получили право самостоятельно, без прямого участия AT&T включать устройства в телефонную сеть, компания AT&T утеряла прямой контроль над дальнейшим развитием технологий dial-up, продолжая, в то же время, работать над ними, до самого конца их эволюции.

1960ые[edit | edit source]

Продолжали выпускаться модемы с передачей данных, основанной на частотах тонального набора, впервые применённые в системах тональной телеграфии. Впрочем, определённое число компьютеров осуществляло передачу данных и с использованием таких устройств.

Также получили некоторое распространение DTMF-модемы, среди них - модемы Bell 400 и совместимые с ними[6]. Такой режим работы был относительно прост в реализации, но обеспечивал довольно низкую скорость передачи данных - поэтому он оказался малораспространённым, использовался, в основном, в ранних системах предназначенных для телемедицины и текстофонах - устройствах, предназначенных для текстового обмена информацией через телефонную сеть, предназначенных, прежде всего, для общения глухих по телефону и передачи зашифрованных тестовых сообщений по телефонной сети.

Стандарт модемов Bell 103A был представлен компанией AT&T в 1962 году. Он обеспечивал полнодуплексную связь со скоростью 300 бит/с по обычным телефонным линиям. Использовалась частотная модуляция: инициатор вызова передавал частоту 1070 или 1270 Гц, а отвечающий модем передавал частоту 2025 или 2225 Гц[7]. Модем 103А в конечном итоге стал стандартом де-факто, как только на рынок вышли сторонние производители модемов, и на протяжении 1970-х годов независимо изготовленные модемы, совместимые со стандартом де-факто Bell 103, были обычным явлением на рынке[8].

В качестве примеров можно назвать модемы компаний Novation CAT и Anderson-Jacobson. Более дешевым вариантом был модем Pennywhistle, предназначенный для сборки из легкодоступных деталей[9].

AT&T, также, начала предоставлять подключение телетайпов к удаленным сетям, таким как Teletypewriter Exchange, с использованием модема Bell 103, ускорив их работу по сравнению с предшествующими режимами включения[10].

AT&T также выпустила недорогие устройства: модемы Bell 113D только для исходящей передачи и модемы Bell 113B/C только для ответов при передаче.

Выпущенный компанией Bell в 1969 году комплект Data-Phone (выпускался в различных модификациях с кодами 201A и 201B) включал в себя модем, использующий кодировку с фазовой модуляцией (PSK) два бита на символ, обеспечивающий полудуплексную скорость 2000 бит / с по обычным телефонным линиям в синхронном режиме для модели 201A и 2400 бит/с. для модели 201B, предлагавшейся для использования на частных линиях, как коммутируемых, так и выделенных. В этой системе два тона для любой стороны соединения передаются на тех же частотах, что и в системах со скоростью 300 бит/с, но немного не по фазе[11].

В конце 1960ых годов также начались первые инженерные проработки систем видеотекса, использующих интерактивные терминалы, подключаемые к публичным серверам при помощи модемов.

В 1962 году AT&T начинает, также, внедрение цифровизации на магистральных линиях. Роберт Аарон из Bell представил систему T1, передававшую данные со скоростью 1,544 Мбит/с, положив начало, в том числе, технологии ISDN.

1970ые[edit | edit source]

В начале 1973 года компания Vadic представила модем VA3400, который работал в полнодуплексном режиме со скоростью 1200 бит/с по обычной телефонной линии[12].

В ноябре 1976 года компания AT&T представила модем 212A, аналогичный по конструкции VA3400, но использующий для передачи набор более низких частот. Он не был совместим с VA3400,но мог работать с модемом 103A со скоростью 300 бит/с[13]. В 1977 году Vadic ответила трёхстандартным модемом VA3467, предназначенным только для ответа, и продававшимся операторам компьютерных центров, который поддерживал режим Vadic 1200 бит / с и режимы AT&T 212A и 103A[14].

Как было отмечено в начале статьи, начиная с 1960ых, CCITT активно включилась в стандартизацию модемов, в том числе модемных протоколов и начала выпуск технических стандартов серий V.xxx, а таже X.xxx и ряда других, имеющих отношение к предмету статьи. В 1970ые годы результаты усилий этой организации по стандартизации модемных протоколов начали оказывать значимое влияние на рынок - многие производители модемов перешли от выпуска собственных протоколов к стандартным.

1970ые годы ознаменовались широким внедрением систем видеотекса, также требовавшего использования модемов для обеспечения своей работы. Наиболее популярным стандартом модемов для них стал CCITT V.23, хотя в Канаде, в системе Telidon использовались модемы иного стандарта, схожие с Bell 202.

Примерно в 1978 году Ральф Виндрам, Барри Боссик и Джо Лехлейдер из Bell Labs предприняли попытку разработать решение цифровой последней мили для того, чтобы довести цифровой канал Т1 до конечного абонента. Они изучили ряд производных от концепции AMI T1 и пришли к выводу, что линия на стороне клиента может надежно передавать данные со скоростью около 160 кбит / с на расстояние от 4 до 5 миль (от 6,4 до 8,0 км). Этого было бы достаточно для передачи двух линий голосовой связи со скоростью 64 кбит/с, а также отдельной линии 16 кбит/с для данных[15]. Эта разработка, в итоге, стала основой технологии абонентской линии ISDN.

1980ые[edit | edit source]

Существенным достижением при развитии модемов стал Hayes Smartmodem, выпущенный в 1981 году. Он являлся стандартным модемом, напрямую подключавшимся к телефонной сети и работавшим по протоколу Bell 103A со скоростью 300 бит / с, но в нём содержалась радикальная новация - язык AT-команд, который позволял компьютеру достаточно тонко управлять модемом в разных ситуациях. Этот язык содержал команды для набора номера, для ответа на звонки и перенастраивать режимы работы модема. При этом всё управление шло через тот же интерфейс RS-232, который используется для передачи данных.

Набор команд, используемый этим устройством, стал стандартом де-факто, получив название набор команд Hayes, и был, впоследствии, интегрирован в устройства многих других производителей.

Сам по себе автоматический набор номера не был новой возможностью – он был доступен через отдельные устройства автоматического вызова и через модемы, использующие интерфейс X.21 – но Smartmodem сделал автонабор доступным в одном устройстве, которое можно было использовать даже с самыми минимальными затратами. Интерфейс RS-232 был реализован повсеместно, и это открывало возможность работы с таким модемом практически из любой системы или языка программирования.

Массовое распространение Hayes Smartmodem сделало связь намного проще и доступнее. Это обеспечило растущий рынок для других поставщиков, которые лицензировали патенты Hayes и конкурировали по цене или путем добавления функций. В конечном итоге это привело к судебному иску по поводу использования запатентованного командного языка Hayes.

До середины 1980-х модемы с набором номера обычно работали на скорости 300 и 1200 бит/с (в конечном итоге ставшими стандартными из-за распространения таких стандартов, как V.21 и V.22).

Commodore VicModem 1982 года для VIC-20 был первым модемом, который продавался по цене менее 100 долларов, и первым модемом, проданным тиражом в миллион единиц.

В 1984 году был утверждён стандарт V.22bis, обеспечивающий возможность работы со скоростью 2400 бит/с, концептуально схожий с протоколом Bell 212, который, однако, позволял работать только со скоростью 1200 бит/с. Такое увеличение скорости передачи данных было достигнуто за счет усложнения схемы кодирования симвоолов.

К концу 1980-х годов многие модемы могли поддерживать подобные улучшенные стандарты, и скорость 2400 бит/с стала обычным явлением. Увеличение скорости модема значительно улучшило скорость реагирования онлайн-систем и сделало передачу файлов практичной. Это привело к быстрому росту онлайн-сервисов с большими библиотеками файлов, что, в свою очередь, дало больше поводов для владения модемом. Быстрое обновление модемов привело к такому же быстрому увеличению использования BBS.

Появление микрокомпьютерных систем с внутренними слотами расширения сделало практичными небольшие внутренние модемы. Это привело к появлению серии популярных модемов для шины S-100 и компьютеров Apple II, которые могли напрямую дозваниваться, отвечать на входящие вызовы и полностью вешать трубку с помощью программного обеспечения, что является основным требованием системы досок объявлений (BBS).

Например, оригинальная CBBS была создана на машине S-100 с внутренним модемом Hayes, за ней последовал ряд подобных систем. Среди модемов в этот период начало активно внедряться эхоподавление, которое расширяло полосу пропускания, доступную для обоих модемов, позволяя им игнорировать собственные отраженные сигналы.

Дополнительные улучшения были внесены за счет кодирования с квадратурной амплитудной модуляцией (QAM), которое увеличило количество бит на символ до четырех за счет комбинации фазового сдвига и амплитуды. Передача со скоростью 1200 бод обеспечивала скорость стандарта V.27ter со скоростью 4800 бит/с, а со скоростью 2400 бод — V.32 со скоростью 9600 бит/с.

Несущая частота в обеих системах составляла 1650 Гц. Внедрение этих высокоскоростных систем также привело к развитию цифрового факса в 1980-х годах. Это позволило компьютерам отправлять и получать изображения по факсу, напрямую, без использования отдельной факс-машины.

1980ые годы стали периодом появления многочисленных конкурирующих устройств и стандартов, работающих на скоростях 9600 бит/с и выше.

Первый подобный стандарт - V.29 был принят в первой версии в 1976 году, однако он не снискал большой популярности, так как, во-первых был полудуплексным, а во-вторых обладал относительно низкой устойчивостью к помехам. В дальнейшем CCITT сосредоточился на разработке более совершенного дуплексного протокола V.32, первая версия которого была выпущена в 1984 году.

Но наиболее активные производители модемов не стали ждать его появления и выпустили собственные продукты, которые работали по закрытым фирменным протоколам, но обеспечивали ту же самую скорость 9600 бит/c.

Среди них можно назвать:

  • саму компанию Hayes, выпустившую в 1987 году модемы, реализовавшие Hayes Express 96 protocol
  • компанию US Robotics, выпустившую в 1986 модемы Courier, протоколом HST, работавшие на скорости 9.6Кбит/с (версия от 1989 года была ускорена до 14.4 Кбит/c).
  • компанию Telebit, выпустившую в 1988 году модемы TrailBlazer, работавшие на скорости до 18.2 Кбит/с.
  • компанию Microcom, выпустившую модемы AX/9624c, опирающиеся на доработанную версию протокола V.29, с дополнительными схемами коррекции ошибок и сжатия данных, разработанных Microcom.

Все перечисленные устройства были совместимы с более медленными стандартами Bell и ITU-T, а после утверждения протокола V.32 те же производители стали выпускать многостандартные модемы, совместимые и с ним и со своими собственными фирменными протоколами. На рынке они позиционировались под общим названием "Highspeed modems".

В Советском Союзе в самом конце 1980ых годов был начат выпуск нестандартных модемов, впоследствии известных на рынке под общим жаргонным наименованием модемы V.23 mode 2.

В течение 1980ых были начаты попытки стандартизации ISDN в мировом масштабе. СССР в этом не участвовал, весь период 1980ых в СССР шла постепенная разработка собственной оригинальной системы связи С-32, предполагавшей доведение цифрового потока 32 кбит/с до каждого абонента, опирающейся на оригинальные разработки, которые велись в ЦНИИС с 1975 по 1978 год в рамках научно-исследовательских работ «ЦИФРА».

1990ые[edit | edit source]

В 1991 на рынке появился ещё один представитель группы "Highspeed modems" с очередным нестандартным протоколом - CompuCom SpeedModem с протоколом CSP и собственной технологией сжатия данных CSP-3, которая, по утверждению разработчиков, была эффективнее, чем V.42bis. Существенных преимуществ перед конкурентами этот модем не имел и существенного влияния на рынок не оказал, оставив от себя на память лишь флажок CSP в нодлисте FidoNet.

К этому моменту на рынке уже появились модемы V.32, работающие со скоростью 9600 бит/с, но они оставались дорогими. В то же время произошла и стандартизация протокола V.32bis, который работал со скоростью 14 400 бит/с. Подразделение микросхем Rockwell International разработало новый набор микросхем, поддерживавший стандарт V.32bis, и установило на него агрессивно низкую цену. Компания Supra, Inc. заключила краткосрочное эксклюзивное соглашение с Rockwell и на его основе разработала SupraFAXModem 14400. Представленный в январе 1992 года по цене 399 долларов (или меньше), он был вдвое дешевле более медленных модемов V.32, уже имеющихся на рынке. Это привело к ценовой войне, и к концу года V.32 ушел с рынка, так и не получив широкого распространения, а модемы V.32bis стали широко доступны по цене 250 долларов. V.32bis оказался настолько успешным, что старые фирменные "высокоскоростные" стандарты уже не имели особых преимуществ.

Это вынудило их производителей предлагать новые расширения своих фирменных стандартов, одновременно конкурируя за быстрейшую реализацию стандартов ITU-T (бывший CCITT). Последнее привело к тому, что компании изменили своё отношение к стандартизации - если раньше они стремились быстрее реализовать собственные фирменные технологии и захватить за этот счёт определённую долю рынка, то теперь они пытались вписать собственные варианты технологии в стандарт. В чистом виде никому из них это не удалось, но их нацеленность на это была очевидна.

На дальнейшую борьбу за рынок очень сильно влияло противостояние в сфере дизайна электроники самих модемов - производители High-End модемов реализовывали свои устройства на комбинациях обычных процессоров и DSP, производители дешевых модемов ориентировались на дешевые чипсеты, прежде всего от Rockwell, которые не позволяли особой гибкости в настройке, но зато роняли цену.

Ниже приводится таблица со временем появления и практической реализации стандартов, работавших на скоростях от 9600 бит/с до 33600 бит/с.

год стандарт максимальная скорость производитель/модемы примечания
1976 V.29 9600 полудуплекс Первая версия
1984 V.32 9600 Первая версия
1984 HST 9600 US Robotics/Courier
1985 PEP ~18000 Telebit/Trailblazer
? PEP ~19000 Telebit/Trailblazer+ Немного ускоренная версия
1987 Hayes Express 96 9600 Hayes По неподтверждённым сведениям, впоследствии Hayes пыталась выпускать модемы с ускоренной до 14000 и даже 19200 бит/с этого протокола, но после перехода на работу с чипсетами от Rockwell вся эта активность была свёрнута. В любом случае этот протокол не имел никаких серьёзных преимуществ перед HST и PEP.
1988 PEP 9600 Telebit/T1000 Специальная дешевая замедленная версия
1988 V.29 9600 полудуплекс Вторая версия
1988 V.32 9600 Вторая версия
? V.29, MNP6 9600 Microcom/AX/9624c Ряд собственных разработок Microcom частично компенсировал недостатки V.29
1989 HST 14400 US Robotics/Courier
1991 V.32bis 14400
1992 HST 16800 US Robotics/Courier
1992 ZyX 16800 Zyxel/U-1496
? ZyX 19200 Zyxel/U-1496 Plus
1993 V.32terbo 16800/19200 AT&T Paradyne Этот протокол предлагался на роль стандартного, но ITU-T не стал с ним работать, предпочтя доработку протокола V.34.

Тем не менее, ряд производителей, среди которых была компания US Robotics с модемом Courier V.Everything обеспечил его поддержку самостоятельно. Zyxel также отказалась его поддерживать, заявив, что её собственный протокол, реализованный с применением аналогичных технических решений, обладает более высокой помехоустойчивостью, а потому поддержка V.32terbo не имеет для них смысла

? V.29FT,Penril 9600, 16800/19200 Penril / The Alliance / Datalink (ALX/DLX) Penril реализовала собственное расширение протокола V.29 - V.29 Fast Train, а также собственную версию V.32terbo, которая, скорее всего, не была совместимой с реализацией от AT&T Paradyne и, сама по себе, отличалась довольно низкой устойчивостью к помехам. Существенного распространения на рынке они не получили.
1994 TurboPEP 23000 Telebit/Worldblazer (T3000)
1994 V.FC 28000 Rockwell, Hayes Предварительная версия протокола по мотивам "будущего V.34". Большинство таких модемов можно было, впоследствии, обновить до V.34, но не все.
? HST 21600/24000 US Robotics/Courier Поддержка этих скоростей в протоколе HST связана с реализацией расширения ASL. Наряду с фирменным ускорением протокола, аналогичную работу проделала группа российских программистов, занимавшаяся неавторизованной переделкой модемов USR Sportster и Courier в модификации, названные общим термином Русский Курьер[16]. Результаты их творчества , в целом, не имели какого-то масштабного коммерческого успеха, но пользовались нишевым спросом - так что в определённый момент на рынке имелось предложение модемов с самопальными расширениями HST, называвшимися RHST и V.32terbo, называвшиеся "глюкотерба". В начале 2000ых вся эта активность была окончательно свёрнута.
1994 V.34 28800
1996 V.34 33600 Для этой скорости также использовались маркетинговые названия V.34+, V34bis, хотя само ускорение оформлялось как новая версия стандарта V.34
2002 ATMT 24000 Proxyma Единственная серьёзная оригинальная российская разработка в этой сфере, идеологически схожая с протоколом PEP, но не повторяющая его.

Вышеприведённая сводка практически исчерпывает всё, что было сделано IT-индустрией в сфере модемов для обычных телефонных линий в смысле развития протоколов передачи данных и увеличения их скорости.

Следует отметить, что V.34, после окончательного утверждения оказался несовместим ни с V.32terbo, во всех её разновидностях, ни с протоколом от Zyxel, ни с выпускавшимися на рынок версиями V.FC. Все модемы, которые работали с этими протоколами, нужно было бы апгрейдить для обеспечения совместимости, но не для всех это оказалось реально.

Остальные направления развитии технологии являлись уже более узкими и включали в себя:

Последние три позиции объединяло то, что, начиная с появления линий T1 публичные телефонные сети шаг за шагом уходили от неточно определённой полосы пропускания соединения между абонентами, характерной для аналоговых медных телефонных линий. Аналоговый интерфейс заменялся цифровым, сужая эффективно доступную полосу пропускания звукового сигнала.

В случае линий T1, а также принятых для Европы и Японии вариантов той же технологии E1 и J1, единичный таймслот, выделявшийся для голосового канала, обеспечивал максимальную теоретически возможную пропускную способность полностью канала, соответствующего этому таймслоту в 64 Кбит/с. Она могла быть достигнута при условии, что оба абонента включены по цифровым абонентским линиям, и цифровая связь на всём маршруте никак не прерывается. В стандарт цифровой абонентской линии ISDN было включено максимально возможное использование двух таких каналов на одной линии (предусмотрительные разработчики стандарта решили, что одну можно использовать под голос, а вторую, одновременно, под передачу данных). Для работы по таким линиям начали выпускаться специализированные ISDN-адаптеры. Но, наряду с коммуникацией между двумя абонентами ISDN, требовалось обеспечить и передачу данных между таким абонентом и абонентами, подключёнными с использованием старых, аналогового типа линий. Для этих целей начали выпускаться модемы, комбинированные с ISDN-адаптером - они опознавали тип удалённого абонента и, автоматически, включались в нужном режиме. По её собственному утверждению, первое устройство такого класса выпустила компания ZyXEL.

Массовое предоставление услуг dial-up потребовало от индустрии разработки специального вида устройств для провайдеров доступа в Интернет - серверов доступа, которые позволяли включить в одно относительно компактное устройство сразу несколько телефонных линий. Первые версии таких серверов доступа работали с аналоговыми телефонными линиями, позднейшие позволяли включение сразу многих телефонных линий по цифровым каналам T1/E1/J1. Распространение серверов доступа, подключаемых по цифровым каналам, открыло дорогу для следующего шага в разработке модемных технологий - технологиям скорости 56Кбит/с.

Технологии 56 кбит/с[edit | edit source]

К тому времени, когда технологические компании начали исследовать скорости выше 33,6 кбит/с, телефонные компании почти полностью перешли на полностью цифровые сети. Как только телефонная линия доходила до местной АТС, линейная карта АТС преобразовывала аналоговый сигнал абонента в цифровой и наоборот. Как было отмечено выше, оцифровка телефонных линий, в основном, немного сузила доступную для передачи полосу частот. Дополнительно, она наложила ограничения на типы сигналов, которые можно было надежно закодировать. Первая проблема заключалась в том, что процесс аналого-цифрового преобразования по своей природе имеет потери, но во-вторых, что более важно, цифровые сигналы, используемые телекоммуникационными компаниями, не были «линейными»: они не кодировали все частоты одинаковым образом, а вместо этого использовали нелинейное кодирование. Наиболее широко распространённые его варианты связисты на своём жаргоне называли μ-law и a-law. Нелинейное кодирование было предназначенное для обеспечения оптимальной передачи звуков, соответствующей нелинейной реакции человеческого уха на голосовые сигналы, сами техники были разработаны телефонистами после тщательных исследования психоакустики человеческого слуха. Из-за использования этих технологий было очень сложно найти кодировку со скоростью 56 кбит/с, которая могла бы выдержать процесс оцифровки.

В итоге, производители модемов всё же обнаружили, что модем, который подключается непосредственно к интерфейсу цифровой телефонной сети, может отправлять сигнал, который использовал каждый бит полосы пропускания, доступный в сети. Хотя этот сигнал все равно необходимо было преобразовать обратно в аналоговый на стороне абонента, это преобразование не исказило бы сигнал так же, как это произошло в противоположном направлении. В итоге из номинальных 64 Кбит/с удавалось выжать скорость до 56 Кбит/c "вниз" (то есть от цифрового включения к аналоговому, 8 Кбит/c терялось на цифро-аналоговом преобразовании) и, в максимуме, высокую, но меньшую, чем 56 Кбит/с скорость "вверх", (то есть от аналогового включения к цифровому). .

Первый вариант коммутируемого доступа со скоростью 56 Кбит/с объявленный рынку представлял собой запатентованную разработку US Robotics, которую они назвали «X2», поскольку скорость 56 Кбит/с была в два раза выше (× 2) по сравнению с модемами 28 Кбит/c.

Дополнительно к 56 Кбит/с технологии US Robotics реализовал режим Symetrical X2, который был должен обеспечивать передачу данных на скоростях "до 64 Кбит/с", если обе стороны передачи данных были включены через цифровые каналы. Такой режим включения мог быть получен при передаче данных между модемным пулом, включённым в цифровой канал у провайдера и ISDN-подключением конечного абонента, или при передаче данных между двумя модемными пулами.

В России первое включение модемного пула по технологии X2 (и вообще по технологии 56Кбит/c) было осуществлено компанией Rinet.

В то время USRobotics занимала около 40% розничного рынка модемов, а Rockwell International – 80% рынка чипсетов для модемов.

Обеспокоенный конкуренцией, Rockwell International начал работу над конкурирующей технологией 56k. Они объединились с Lucent и Motorola для разработки альтернативного стандарта, который они назвали «K56Flex» или просто «Flex». Обе технологии появились на рынке примерно в феврале 1997 года; хотя проблемы с модемами K56Flex были отмечены в обзорах продуктов в июле, в течение шести месяцев обе технологии работали одинаково хорошо[17], причем различия во многом зависели от характеристик локального соединения. Розничная цена этих первых 56-тысячных модемов составляла около 200 долларов США по сравнению со 100 долларами за стандартные 33-тысячные модемы. Совместимое оборудование также требовалось со стороны интернет-провайдеров (ISP), причем затраты варьировались в зависимости от того, можно ли обновить их текущее оборудование. К октябрю 1997 года около половины всех интернет-провайдеров предлагали поддержку 56Кбит/c. Потребительские продажи были относительно низкими, что US Robotics и Rockwell объяснили наличием на рынке двух несовместимых стандартов.

В феврале 1998 года Международный союз электросвязи (ITU) объявил о проекте нового стандарта V.90 со скоростью 56 кбит/с. Несовместимый ни с одним существующим стандартом по принципу "так не доставайся же ты никому", он представлял собой смесь обоих, но был разработан для обеспечения возможности использования обоих типов модемов путем обновления прошивки[18]. Стандарт V.90 был одобрен в сентябре 1998 года и широко принят интернет-провайдерами и потребителями. В него не были включены режим Symmetrical X2, разработанный US Robotics, предложения Lucent Technologies об ускорении восходящего канала свыше 33.6 Кбит/с также не были учтены. Он остался чисто аналоговым, по технологии соответствующим уровню V.34. Тем не менее, работа над усовершенствованием стандарта была продолжена.

Большинство модемных пулов и модемов, соответствующих двум предшествующим частным стандартам были переведены на совместимость со стандартом ITU обновлением прошивки, при этом совместимость с тем или иным частным стандартом оставалась. Модемов, которые бы умели работать одновременно по X2 и K56Flex на рынке, кажется, так и не появилось - да они и не были особенно востребованы, чтобы мотивировать подобную разработку.

2000ые[edit | edit source]

Стандарт ITU-T V.92 был одобрен ITU в ноябре 2000 года. Он использовал цифровую модуляцию PCM для увеличения скорости отправки данных конечным абонентом до максимального значения 48 кбит/с. Высокая скорость загрузки была компромиссом. Скорость восходящего потока 48 кбит/с уменьшит скорость нисходящего потока (т.е. идущего от провайдера) до 40 кбит/с из-за эффектов эха в линии.

Чтобы избежать этой проблемы, модемы V.92 позволяют быстро переключить восходящий цифровой канал на обычное аналоговое соединение со скоростью 33,6 кбит/с, чтобы поддерживать высокую скорость цифрового нисходящего потока 50 кбит/с или выше. Обратное переключение без разрыва сессии также было возможно.

В V.92 также добавлены две другие функции. Во-первых, это возможность для пользователей, у которых есть ожидающий вызов, приостанавливать коммутируемое подключение к Интернету на длительные периоды времени, пока они отвечают на вызов. Эта возможность была реализована в отдельном документе - стандарте V.59. Вторая особенность — возможность быстрого подключения к своему провайдеру, достигаемая за счет запоминания аналоговых и цифровых характеристик телефонной линии и использования этой сохраненной информации при повторном подключении.

Одновременно был принят стандарт V.44 позволял увеличить степень сжатия передаваемых данных как 6:1, то есть на 25 % в сравнении со стандартной реализацией V.42bis, которая обеспечивала сжатие 4:1. В качестве алгоритма сжатия в нём используется LZJH, разработанный Hughes Network System.

В 2002 году была представлена оригинальная российская разработка в этой сфере - протокол ATMT, разработанный компанией Proxyma. Построенный на принципах схожих с протоколом PEP, но с устранением ряда недостатков этой технологии, протокол ATMT является оригинальной разработкой - возможно, единственной серьёзной в этой сфере, сделанной в России[19]. Модемы, оснащённые этим протоколом, компания производит как самостоятельно, так и передавала партнёрам, в частности компании Zelax для OEM-поставок. Вскоре после появления первой версии технологии, Proxyma сконстурировала модемы, поддерживающие одновременно V.34 и ATMT. Эти модемы продолжают производиться и поставляться и по состоянию на февраль 2024 года[20]. В России они заняли нишу передачи данных по аналоговым абонентским линиям, в том числе выделенным, в том числе вообще не проходящим через цифровые каналы связи. Для таких линий характерен весьма широкий диапазон эксплуатационных характеристик - они могут предоставлять расширенную или суженную, в том числе крайне специфической аппаратурой полосу пропускания, на них могут проходить совершенно различные типы помех - ATMT достаточно хорошо справляется со всеми этими особенностями.

В 2005-2006 годах была принята серия стандартов ITU V.151 и V.152, ориентированная на обеспечение передачи модемного трафика через IP-сети. Причиной их появления стало то, что магистральные сети телефонной связи начали переходить на VoIP-технологии, которые сохраняли относительное[21] качество чисто голосовой связи, но за счёт характерных для IP-сетей джиттера, задержек и потерь пакетов, а также за счёт сжатия данных обеспечивали резкую деградацию качества связи для обычных модемных соединений. Для поддержки этих технологий выпускались отдельные продукты[22], но об их массовом внедрении ничего не известно.

Позднейшие события[edit | edit source]

Уже начиная с 2000ых годов модемы для коммутируемых линий стали стремительно терять актуальность для потребителей - чем дальше, тем больше сам процесс прямой передачи данных между двумя компьютерами заменялся на передачу данных по Интернет, а подключение по коммутируемой линии к Интернет - на другие способы подключения.

По состоянию на 2024 год использование модемов для коммутируемых линий стало, скорее, технической экзотикой, хотя они продолжают продаваться и выпускаться индустрией для нишевых применений и поддержания унаследованных конфигураций. Также модемы для телефонных линий продолжают использоваться в составе факс-машин, некоторое количество которых продолжает находиться в эксплуатации.

Ниже приводится краткая тематическая сводка вопросов, относящихся к вопросам конструкции и реализации модемов, подробности вынесены в отдельные статьи.

Управление модемами и подключение к телефонной линии[edit | edit source]

Интерфейсы включения[edit | edit source]

Набор номера[edit | edit source]

Приём звонка[edit | edit source]

Определение номера входящего абонента[edit | edit source]

Реализация расширенных функций взаимодействия с АТС[edit | edit source]

Мультиплексирование модемов[edit | edit source]

Конструктивное исполнение модемов[edit | edit source]

Внешние модемы[edit | edit source]

Внутренние модемы[edit | edit source]

Аппаратная реализация против софт-модемов[edit | edit source]

Winmodem[edit | edit source]

Облачные модемы[edit | edit source]

Дополнительные коммуникационные возможности[edit | edit source]

Факсмодемы[edit | edit source]

Обработка голоса[edit | edit source]

Поддержка видеоконференцсвязи[edit | edit source]

Передача SMS[edit | edit source]

Шифрование данных[edit | edit source]

Дополнительные технологии модемов[edit | edit source]

(Пере)установление соединения[edit | edit source]

Коррекция ошибок[edit | edit source]

Протоколы для работы по сотовым сетям[edit | edit source]

Сжатие данных[edit | edit source]

Работа в синхронном режиме[edit | edit source]

Сопряжение с X.25 и Frame Relay[edit | edit source]

Спуфинг протоколов[edit | edit source]

Запись для памяти - X.PC, VASSCOM, SDC

Примечания[edit | edit source]

  1. Хотя бы в одну сторону.
  2. Nelson, R.A., History Of Teletype Development, <https://www.thocp.net/hardware/history_of_teletype_development_.htm> 
  3. "Fifty years of telex". Telecommunication Journal. International Telecommunication Union. 51: 35. 1984. Дата обращения: 2017-05-18.
  4. Tyberghein, E.J. (July 1962). "TWX Goes Dial". Bell Laboratories Record: 232.
  5. Минимальный дополнительный шаг - интеграция таких телепринтеров с табуляторами привёл бы к появлению чистой компьютерной сети передачи данных. Однако, пока не удалось найти подтверждений, что подобное кто-то проделывал до появления ламповых ЭВМ, с электромеханическими вычислителями.
  6. Don Lancaster. "TV Typewriter Cookbook". 1976. (TV Typewriter). Section "400-Style (Touch-Tone) Modems". pp. 177–178.
  7. Internet, Tamsin Oxford (26 December 2009). "Getting connected: a history of modems". TechRadar. Дата обращения: 2018-12-12.
  8. "Computerworld". Internet Archive. 1969-03-05. Дата обращения: 2020-08-13.
  9. "Pennywhistle 103, modem kit 1976: : Free Download, Borrow, and Streaming". Internet Archive. Дата обращения: 2020-08-13.
  10. "Bell 103A Interface Specifications" (PDF). 1967.
  11. 201A and 201B Interface Specification Aug69
  12. Enterprise, I. D. G. Computerworld. — IDG Enterprise, 1976-09-27.
  13. Enterprise, I. D. G. Computerworld. — IDG Enterprise, 1986-02-17.
  14. Enterprise, I. D. G. Computerworld. — IDG Enterprise, 1977-11-14.
  15. Cioffi, John (May 2011). "Lighting up copper". IEEE Communications Magazine. 49 (5): 30–43. doi:10.1109/MCOM.2011.5762795. S2CID 8661205.
  16. Апгрейды модемов USR - как это было
  17. Хотя по данному вопросу были и другие мнения - утверждалось, что X2 работает чуть стабильнее, но это могло быть вкусовыми оценками.
  18. Впрочем, по некоторым сообщениям, у некоторых наиболее ранних моделей модемов обоих предшествующих стандартов с таким обновлением возникали проблемы.
  19. Если не вдаваться в тему модемов для выделенных линий, где у российских разработчиков были хорошие достижения.
  20. Страница продуктов на сайте компании
  21. Именно относительное. С точки зрения психоакустики сети ISDN, наверное, были лучшей массовой технологией, обеспечивающей передачу голоса, и уход в сторону сотовых сетей и VoIP снизил качество массовой телефонной голосовой связи навсегда или, как минимум, очень надолго.
  22. Например вот такой операторский шлюз.

См. также[edit | edit source]