调制解调器是什么

小白QA2020-04-13 13:33:58阅读(...)

调制解调器是调制器和解调器的缩写 ,一种计算机硬件,它能把计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传送的模拟信号,而这些模拟信号又可被线路另一端的另一个调制解调器接收,并译成计算机可懂的语言。这一简单过程完成了两台计算机间的通信。

调制解调器,是调制器和解调器的缩写 ,一种计算机硬件,它能把计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传送的模拟信号,而这些模拟信号又可被线路另一端的另一个调制解调器接收,并译成计算机可懂的语言。这一简单过程完成了两台计算机间的通信。

调制解调器是什么

基本定义

调制解调器是 Modulator(调制器)与 Demodulator(解调器)的简称,中文称为调制解调器,根据 Modem 的谐音,亲昵地称之为“猫”,是一种能够实现通信所需的调制和解调功能的电子设备。一般由调制器和解调器组成。在发送端,将计算机串行口产生的数字信号调制成可以通过电话线传输的模拟信号;在接收端,调制解调器把输入计算机的模拟信号转换成相应的数字信号,送入计算机接口。在个人计算机中,调制解调器常被用来与别的计算机交换数据和程序,以及访问联机信息服务程序等。

所谓调制,就是把数字信号转换成电话线上传输的模拟信号;解调,即把模拟信号转换成数字信号。合称调制解调器。

调制解调器的英文是 MODEM,它的作用是模拟信号和数字信号的“翻译员”。电子信号分两种,一种是”模拟信号”,一种是”数字信号”。我们使用的电话线路传输的是模拟信号,而 PC 机之间传输的是数字信号。所以当你想通过电话线把自己的电脑连入 Internet 时,就必须使用调制解调器来”翻译”两种不同的信号。连入 Internet 后,当 PC 机向 Internet 发送信息时,由于电话线传输的是模拟信号,所以必须要用调制解调器来把数字信号”翻译”成模拟信号,才能传送到 Internet 上,这个过程叫做”调制”。当 PC 机从 Internet 获取信息时,由于通过电话线从 Internet 传来的信息都是模拟信号,所以 PC 机想要看懂它们,还必须借助调制解调器这个“翻译”,这个过程叫作“解调”。总的来说就称为“调制解调”。

历史发展

Modem 起初是为 1950 年代的半自动地面防空警备系统(SAGE)研制,用来连接不同基地的终端,雷达站和指令控制中心到美国和加拿大的 SAGE 指挥中心。SAGE 运行在专用线路上,但是当时两端使用的设备跟 Modem 根本不是一回事。IBM 是 SAGE 系统中计算机和 Modem 的供货商。几年后美国航空(American Airlines)的首席执行官(CEO)与 IBM 一位区域经理的一次会晤促成了”mini-SAGE”这种航空自动订票系统。在这系统中,一个位于票务中心的终端连接在中心电脑上,用来管理机票有效性和时间。这个系统,叫做 Sabre,是 SABRE 系统的早期原型。

1960 年代早期,商业计算机的应用逐渐普及,以及上述技术成果,1958 年 AT&T 发布了第一个商业化 modem, Bell 103。使用两个音调表示 1 和 0 的移频键控技术,103 已经能够实现 300 bit/s 的传输速度。很短时间后继版本 Bell 212 就研制出来,转移到更稳定的移项键控技术把数据速率提高到 1200 bit/s。类似 Bell 201 的系统用双向信号集在 4 对专用线路上实现了 2400 bit/s。

贺氏智能 Modem 是一个重大的进步,1981 年贺氏通讯研制成功。智能 Modem 是一个简单的 300bpsModem,使用的是 Bell103 信令标准,内置了一个小型控制器,可以让计算机发送命令来控制电话线,例如摘机,拨号,重拨,挂机等功能。

在智能 Modem 之前,几乎所有的 Modem 都需要两个步骤来产生一个连接:第一步,人工在电话机上拨叫对方的号码,然后将听筒放在 Modem 附带的 acoustic coupler 里,一个用两个橡胶杯组成的用来在声音信号和电信号之间转换的设备。使用智能 Modem 就不再需要 acoustic coupler,而是直接将 modem 连接在标准电话线或插座上。然后电脑就能自动完成接通电话并拨叫号码的功能。这个改变极大的简化了 bulletin board systems (BBS)的安装和使用。

到 1980 年代 Modem 的速率一直没有多大变化。美国一般使用一种与贝尔 212 类似的 2400 bit/s 的系统,而欧洲的系统稍有差别。到 1980 年代晚期大多数 Modem 都能支持当时所有的标准,2400bit/s 逐渐普及。大量特定用途的标准也被加了进来,通常都是使用高速信道接受低速信道发送,典型的例子就是法国的 Minitel 系统,用户终端大部分时间都在接受信息。Minitel 终端的 Modem 用 1200bit/s 接受数据 75 bit/s 发送命令反馈给服务器。

基本原理

一般人的语音频率范围是 300—3400Hz,为了进行话音信号在普通的电话系统中传输,在线路上给它分配一定的带宽,国际标准取 4KHz 为一个标准话路所占用的频带宽度。在这个传输过程中:语音信号以 300—3400Hz 频率输入,发送方的电话机把这个语音信号转变成模拟信号,这个模拟信号经过一个频分多路复用器进行变化,使得线路上可以同时传输多路模拟信号,当到达接收端以后再经过一个解频的过程把它恢复到原来的频率范围的模拟信号,再由接收方电话机把模拟信号转换成声音信号。

计算机内的信息是由“0”和“1”组成数字信号,而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。不采取任何措施利用模拟信道来传输数字信号必然会出现很大差错(失真),故在普通电话网上传输数据,就必须将数字信号变换到电话网原来设计时所要求的音频频谱内(即 300Hz-3400Hz)。

调制就是用基带脉冲对载波波形某个参数进行控制,形成适合于线路传送的信号。

解调就是当已调制信号到达接收端时,将经过调制器变换过的模拟信号去掉载波恢复成原来的基带数字信号。

采用调制解调器也可以把音频信号转换成较高频率的信号和把较高频率的信号转换成音频信号。所以调制的另一目的是便于线路复用,以便提高线路利用率。基于载波信号的三个主要参数,可以把调制方式分为三种:调幅、调频和调相。

分类方法

外置式 Modem

外置式 Modem 放置于机箱外,通过串行通讯口与主机连接。这种 Modem 方便灵巧、易于安装,闪烁的指示灯便于监视 Modem 的工作状况。但外置式 Modem 需要使用额外的电源与电缆。

内置式 Modem

内置式 Modem 在安装时需要拆开机箱,并且要对终端和 COM 口进行设置,安装较为繁琐。这种 Modem 要占用主板上的扩展槽,但无需额外的电源与电缆,且价格比外置式 Modem 要便宜一些。

PCMCIA 插卡式

插卡式 Modem 主要用于笔记本电脑,体积纤巧。配合移动电话,可方便地实现移动办公。

机架式 Modem

机架式 Modem 相当于把一组 Modem 集中于一个箱体或外壳里,并由统一的电源进行供电。机架式 Modem 主要用于 Internet/Intranet、电信局、校园网、金融机构等网络的中心机房。

除以上四种常见的 Modem 外,还有 ISDN 调制解调器和一种称为 Cable Modem 的调制解调器,另外还有一种 ADSL 调制解调器。Cable Modem 利用有线电视的电缆进行信号传送,不但具有调制解调功能,还集路由器、集线器、桥接器于一身,理论传输速度更可达 10Mbps 以上。通过 Cable Modem 上网,每个用户都有独立的 IP 地址,相当于拥有了一条个人专线。深圳有线电视台天威网络公司已推出这种基于有线电视网的 Internet 接入服务,接入速率为 2Mbps-10Mbps!

USB 接口的调制解调器

USB 技术的出现,给电脑的外围设备提供更快的速度、更简单的连接方法,SHARK 公司率先推出了 USB 接口的 56K 的调制解调器,这个只有呼机大小的调制解调器确给传统的串口调制解调器带来了挑战。只需将其接在主机的 USB 接口就可以,通常主机上有 2 个 USB 接口,而 USB 接口可连接 127 个设备,如果要连接多设备还可购买 USB 的集线器。通常 USB 的显示器、打印机都可以当作 USB 的集线器,因为它们有除了连接主机的 USB 接口外还提供 1-2 个 USB 的接口。

传输模式

Modem 最初只是用于数据传输。然而,随着用户需求的不断增长以及厂商之间的激烈竞争,市场上越来越多的出现了一些“二合一”、“三合一”的 Modem。这些 Modem 除了可以进行数据传输以外,还具有传真和语音传输功能。

1.传真模式(Fax Modem)

通过 Modem 进行传真,除省下一台专用传真的费用外,好处还有很多:可以直接把计算机内的文件传真到对方的计算机或传真机,而无需先把文件打印出来;可以对接收到的传真方便地进行保存或编辑;可以克服普通传真机由于使用热敏纸而造成字迹逐渐消退的问题;由于 Modem 使用了纠错的技术,传真质量比普通传真机要好,尤其是对于图形的传真更是如此。Fax Modem 大多遵循 V.29 和 V.17 传真协议。其中 V.29 支持 9600bps 传真速率,而 V.17 则可支持 14400bps 的传真速率。

2.语音模式(Voice Modem)

语音模式主要提供了电话录音留言和全双工免提通话功能,真正使电话与电脑融为一体。这里,主要是一种新的语音传输模式—DSVD(Digital Simultaneous Voice and Data)。DSVD 是由 Hayes、Rockwell、U.s.Robotics、Intel 等公司在 1995 年提出的一项语音传输标准,是现有的 V.42 纠错协议的扩充。DSVD 通过采用 Digi Talk 的数字式语音与数据同传技术,使 Modem 可以在普通电话线上一边进行数据传输一边进行通话。

DSVD Modem 保留了 8K 的带宽(也有的 Modem 保留 8.5K 的带宽)用于语音传送,其余的带宽则用于数据传输。语音在传输前会先进行压缩,然后与需要传送的数据综合在一起,通过电话载波传送到对方用户。在接收端,Modem 先把语音与数据分离开来,再把语音信号进行解压和数/模转换,从而实现的数据/语音的同传。DSVD Modem 在远程教学、协同工作、网络游戏等方面有着广泛的应用前景。由于 DSVD Modem 的价格比普通的 Voice Modem 要贵,而且要实现数据/语音同传功能时,需要对方也使用 DSVD Modem,从而在一定程度上阻碍了 DSVD Modem 的普及。

传输速率

Modem 的传输速率,指的是 Modem 每秒钟传送的数据量大小。通常所说的 14.4K、28.8K、33.6K 等,指的就是 Modem 的传输速率。传输速率以 bps(比特/秒)为单位。因此,一台 33.6K 的 Modem 每秒钟可以传输 33600bit 的数据。Modem 在传输时都对数据进行了压缩,因此 33.6K 的 Modem 的数据吞吐量理论上可以达到 115200bps,甚至 230400bps。

Modem 的传输速率,实际上是由 Modem 所支持的调制协议所决定的。在 Modem 的包装盒或说明书上看到的 V.32.V.32bis、V.34.V.34+、V.fc 等等,指的就是 Modem 的所采用的调制协议。其中 V.32 是非同步/同步 4800/9600bps 全双工标准协议;V.32bis 是 V.32 的增强版,支持 14400bps 的传输速率;V.34 是同步 28800bps 全双工标准协议;而 V.34+则为同步全双工 33600bps 标准协议。以上标准都是由 ITU(国际通讯联盟)所制定,而 V.fc 则是由 Rockwell 提出的 28800bps 调制协议,但并未得到广泛支持。

提到 Modem 的传输速率,就不能不提时下被炒得为热的 56K Modem。其实,56K 的标准已提出多年,但由于长期以来一直存在以 Rockwell 为首的 K56flex 和以 U.S.Robotics 为首 X2 的两种互不兼容的标准,使得 56K Modem 迟迟得不到普及。1998 年 2 月,在国际电信联盟的努力下,56K 的标准终于统一为 ITU V9.0,众多的 Modem 生产厂商亦已纷纷出台了升级措施,而真正支持 V9.0 的 Modem 亦已经遍地开花。56K 有望在一到两年内成为市场的主流。由于国内许多 ISP 并未提供 56K 的接入服务,因此在购买 56K Modem 前,最好先向你的服务商打听清楚,以免造成浪费。

以上所讲的传输速率,均是在理想状况的得出的。而在实际使用过程中,Modem 的速率往往不能达到标称值。实际的传输速率主要取决于以下几个因素:

1.电话线路的质量

因为调制后的信号是经由电话线进行传送,如果电话线路质量不佳,Modem 将会降低速率以保证准确率。为此,在连接 Modem 时,要尽量减少连线长度,多余的连线要剪去,切勿绕成一圈堆放。另外,最好不要使用分机,连线也应避免在电视机等干扰源上经过。

2.是否有足够的带宽

如果在同一时间上网的人数很多,就会造成线路的拥挤和阻塞,Modem 的传输速率自然也会随之下降。因此,ISP 是否能供足够的带宽非常关键。另外,避免在繁忙时段上网也是一个解决方法。尤其是在下载文件时,在繁忙时段与非繁忙时段下载所费的时间会相差几倍之多。

3.对方的 Modem 速率

Modem 所支持的调制协议是向下兼容的,实际的连接速率取决于速率较低的一方。因此,如果对方的 Modem 是 14.4K 的,即使用的是 56K 的 Modem,也只能以 14400bps 的速率进行连接。

传输协议

Modem 的传输协议包括调制协议(Modulation Protocols)、差错控制协议(Error Control Protocols)、数据压缩协议(Data Compression Protocols)和文件传输协议。调制协议前面已经介绍,介绍其余的三种传输协议。

差错协议

随着 Modem 的传输速率不断提高,电话线路上的噪声、电流的异常突变等,都会造成数据传输的出错。差错控制协议要解决的就是如何在高速传输中保证数据的准确率。差错控制协议存在着两个工业标准:MNP4 和 V4.2。其中 MNP(Microcom Network Protocols)是 Microcom 公司制定的传输协议,包括了 MNP1—MNP10。由于商业原因,Microcom 只公布了 MNP1—MNP5,其中 MNP4 是被广泛使用的差错控制协议之一。而 V4.2 则是国际电信联盟制定的 MNP4 改良版,它包含了 MNP4 和 LAP-M 两种控制算法。因此,一个使用 V4.2 协议的 Modem 可以和一个只支持 MNP4 协议的 Modem 建立无差错控制连接,而反之则不能。所以在购买 Modem 时,最好选择支持 V4.2 协议的 Modem。

另外,市面上某些廉价 Modem 卡为降低成本,并不具备硬纠错功能,而是使用使用了软件纠错方式。大家在购买时要注意分清,不要为包装盒上的“带纠错功能”等字眼所迷惑。

安装方法

Modem 的安装过程可以分为硬件安装与软件安装两步:硬件安装和软件安装。

Modem 安装

1.外置式 Modem 的安装:

第一步:连接电话线。把电话线的 RJ11 插头插入 Modem 的 Line 接口,再用电话线把 Modem 的 Phone 接口与电话机连接。

第二步:关闭计算机电源,将 Modem 所配的电缆的一端(25 针阳头端)与 Modem 连接,另一端(9 针或者 25 针插头)与主机上的 COM 口连接。

第三步:将电源变压器与 Modem 的 POWER 或 AC 接口连接。接通电源后,Modem 的 MR 指示灯应长亮。如果 MR 灯不亮或不停闪烁,则表示未正确安装或 Modem 自身故障。对于带语音功能的 Modem,还应把 Modem 的 SPK 接口与声卡上的 Line In 接口连接,当然也可直接与耳机等输出设备连接。

另外,Modem 的 MIC 接口用于连接驻极体麦克风,但最好还是把麦克风连接到声卡上。

2.内置式 Modem 的安装:

第一步:根据说明书的指示,设置好有关的跳线。由于 COM1 与 COM3、COM2 与 COM4 共用一个中断,因此通常可设置为 COM3/IRQ4 或 COM4/IRQ3。

第二步:关闭计算机电源并打开机箱,将 Modem 卡插入主板上任一空置的扩展槽。

第三步:连接电话线。把电话线的 RJ11 插头插入 Modem 卡上的 Line 接口,再用电话线把 Modem 卡上的 Phone 接口与电话机连接。此时拿起电话机,应能正常拨打电话。

芯片相关

Modem 的芯片就好像处理器的品牌一样有不同厂家的产品,其中占有量最大的是 ROCKWELL 芯片,它占全球市场份额的 70%左右,地位和处理器市场上的 Intel 差不多,国内大多数外置 Modem 产品采用的都是 ROCKWELL 芯片。其次是 TI 芯片,著名的 USR“大黑猫”就用 TI 芯片。除此以外,还有 Curiss Logic 的产品,不过使用这种芯片的外置 Modem 比较少。总的来看,采用 ROCKWELL 芯片的 Modem 的性能和稳定性都比采用其他芯片的 Modem 要好,但 USR 的“大黑猫”是个特例。在国际市场上 TI 芯片的交易价格要比 ROCKWELL 芯片低一些。

调制方式

其数字调试方式有 FSK,ASK,PSK,TCM,QAM,等

性能与价格

虽然使用的都是 ROCKWELL 芯片,但是有的“猫”就爱掉线,有的“猫”的速率无法达到标称性能。Modem 在性能上的差异是由于多种原因造成的,首先是所用的 Modem 的芯片,其次是选料和电路设计。一般 Modem 的电路采用的都是芯片厂商推荐的公板设计,而在选料上差别就大了。有些小厂生产的 Modem 采用的是二手元器件或者质量低劣的元器件,导致 Modem 长时间工作后由于发热等原因出现不稳定的现象。知名厂商为了维护自己的信誉,一般采用高可靠性的元件,在性能和稳定性上都超过小厂。正因为如此,同样是使用 ROCKWELL 的外置 Modem,最贵的要 800 多元,而最便宜的只要几十元。

主要品牌

国外 Modem 的品牌非常多,比较知名的有贺氏、USR、Diamond、美式坦克等。USR 的大黑猫在很多发烧友心中算是一种极品,尽管它使用的是 TI 芯片,但是无论从性能还是稳定性上来说都是首屈一指的,而且它内置的喇叭的音量可以自由调节,让喜欢熬夜的网虫不必再担心 Modem 的怪叫声吵着四邻了。大黑猫的一个绝技就是不掉线,除非把它关掉,否则它会一直挂在网上。Diamond 是国外很有名的多媒体设备制造厂商,Diamond 的 Modem 的外形小巧、选料讲究、价格适中,是猫中的精品。

国内品牌的“猫”也有相当大的市场占有率,比较知名的国内品牌有全向、实达、联想等,它们在设计上考虑中国的国情,价格也比较平易近人。这里还有必要提一下台湾的产品。台湾是世界 Modem 产品的主要生产地,事实上市场上很多 Modem 虽然打着不同的品牌,但是它们都是由台湾厂商 OEM 生产的,包括 USR 的“大黑猫”,Diamond 的产品都是在台湾 OEM 生产的。除了 OEM 以外,台湾比较知名的 Modem 品牌有 Acer、花王、GVC、WISECOM 等。由于 Modem 的技术含量比较低,市场上还充斥着大量的由南方小厂生产的 Modem 产品,这些 Modem 大部分是三无产品,质量很差,只是价格便宜。

选购须知

国外的 Modem 不一定比国内的好,很多人都喜欢买国外品牌的 Modem。其实那些 Modem 绝大多数是台湾省 OEM 生产的,只不过在选料上比较讲究罢了。而国内的 Modem 产品在设计上考虑了国内的实际情况,价格比较便宜,而在性能上又不比国外的产品差。不要注重外表,关键看内在品质。市场上的 Modem 外壳搞的越来越花,色彩也越来越绚丽,不过各位在购买的时候千万别被外表所迷惑。不少厂家推出的所谓系列产品,在价格上差异很大,但实际上用的是一样的电路板,只不过是外壳不同罢了。买 Modem 没有必要为了外壳而多花上几百元钱。

USB 接口的外置 Modem,USB 接口的外置 Modem 大多数是软“猫”,它体积小巧,不需要外接电源,而且可以实现热插拔,优点多多。但不少 USB 接口的 Modem 的连线速率太低,很多连 50K 都无法达到。而且有些 USB 接口的 Modem 在拨号的时候也会发生问题,所以最好还是购买串行接口的外置 Modem 为佳。低价格的 Modem 性能不一定差。市场上价格最便宜的 56K 外置 Modem 价格只有 350 元左右,超人自己用的就是这种价格只有 300 多元的 TP-LINK 56K“猫”。使用了一年左右,掉线绝对不像传说中那么频繁。唯一的问题就是连线速度最高只有 48K。

相关术语

通信协议

通常将通信协议称为“数据传输标准”。通用的 56Kbps 数据传输标准就是 ITU 指定的 V.90 协议,它允许调制解调器能够在标准的电话交换网上实现 56Kps 的数据传输率。Modem 的协议,都是装载在 BIOS 中的,所以通过刷新 BIOS 中的内容能实现有限的升级。

纠错压缩协议

在网络通信时,数据是以数据包的形式发送的,因为信号衰减以及线路质量欠佳,或者受到干扰等问题,经常会有传输中数据包丢失或受损的现象。纠错协议的作用就是侦测收到的数据包是否有错误,一旦发现错误,纠错协议将努力重新获得正确的数据包或通过算法来尝试修复受损的数据包。常见的纠错协议有 V.42 和 MNP 系列。V.42 是 ITU-T(国际通讯联盟)推出的纠错协议,它的作用是一旦发送端发送的数据包丢失,接收方能立即要求对方重新发送该数据包。MNP 则是微软公司提出的一系列协议,分 MNP1–MNP10 一共 10 个级别,级别越高功能就越强,并且能够向下兼容,MNP 的作用是一旦 V.42 未能完成申请出错数据包重新发送的任务,它将尝试纠错。这两种纠错协议都是 Modem 普遍支持的。V.42 协议还另外负担数据压缩的任务。

AT 命令(AT Commands)

由 Hayes 公司发明,已成为事实上的标准并被所有调制解调器制造商采用的一个调制解调器命令语言。每条命令以字母“AT”开头,因而得名。AT 后跟字母和数字表明具体的功能,例如“ATDT”是拨号命令,其它命令有“初始化调制解调器”、“控制扬声器音量”、”规定调制解调器启动应答的振铃次数“、”选择错误校正的格式”等等,不同牌号调制解调器的 AT 命令并不完全相同,请仔细阅读 MODEM 用户手册,以便正确使用 AT 命令。

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