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
• 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

Первые шаги технологии

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

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.

В США коммерческий сервис Teletypewriter Exchange Service (TWX) был запущен компанией AT&T 21 ноября 1931 года. 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.

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».

Дальнейшее развитие технологии происходило, в основном, приблизительно до начала 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

Начали появляться модемы с передачей данных, основанной на частотах тонального набора, среди них - модемы Bell 400 и совместимые с ними. Такой режим работы оказался относительно прост в реализации, но обеспечивал довольно низкую скорость передачи данных - поэтому он оказался малораспространённым, использовался, в основном, в 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. 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.

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

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.

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.

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

1970ые

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

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. 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.

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.

1980ые

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 его 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.

Позднейшие события

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. Также модемы для телефонных линий продолжают использоваться в составе факс-машин, некоторое количество которых продолжает находиться в эксплуатации.

Технологии и протоколы

Запись для памяти - X.PC, VASSCOM, SDC