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.

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

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.

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. Эта разработка, в итоге, стала основой технологии абонентской линии ISDN.

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 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

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.

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 ускорееной 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 реализовал 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
1994	V.34	28800
1996	V.34+	33600		V.34+ - маркетинговое название, по сути дела оформлялся как новая версия стандарта V.34

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