Dial-up модем
|
Это незавершённая статья. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
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 для текстового обмена информацией через телефонную сеть, предназначенных, прежде всего, для общения глухих по телефону а также 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 с 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 цен�