I Modem. Descrizione. Codificatore Modulatore Filtro. Controllo. Controllo. schema base di modem fonico

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1 I Modem Descrizione Il modem è un circuito di interfaccia tra il DTE (l elaboratore) e linea di trasmissione. I modem possono essere inseriti dentro al computer o esterni. Nel caso di modem esterno, di solito il modem viene collegato al computer attraverso l'interfaccia RS232. Tale interfaccia è divisa in 2 parti fondamentali,una per trasmettere e una per ricevere dati. Esistono 2 tipi principali di modem: MODEM FONICI: I modem fonici sono chiamati così perché lavorano in un campo di frequenze caratteristiche del doppino telefonico ( Hz). MODEM IN BANDA BASE: I modem in banda base,sono così chiamati perché trasmettono direttamente nel mezzo trasmissivo gli 0 e gli 1 provenienti dal DTE. DTE Interfaccia di Trasmissione Codificatore Modulatore Filtro Controllo Adattatore TX/RX Linea Telefonica Interfaccia di Ricezione Controllo Codificatore Modulatore Filtro schema base di modem fonico Il MODEM FONICO è composto da più blocchi: CODIFICATORE: Trasforma il codice sorgente in codice di linea. MODULATORE: Trasforma il segnale digitale in un segnale analogico (sinusoide tra 0 e 4 KHz). ADATTATORE TX/RX: Serve per adattare l'impedenza del modem a quella di linea. DEMODULATORE: Trasforma il segnale analogico in digitale. DECODIFICATORE: Trasforma il codice di linea in codice di sorgente. FILTRI: Hanno il compito di ripulire il segnale da eventuali disturbi. CONTROLLO: Serve per il regolare svolgimento di tutte le funzioni. 1

2 La Classificazione dei Modem E noto che, affinché la comunicazione tra mittente e destinatario possa realizzarsi regolarmente, è necessario porre agli estremi della linea telefonica due modem, i quali, naturalmente, dovranno utilizzare lo stesso tipo di modulazione e la stessa velocità di trasmissione. I modem, diversamente da altri dispositivi, non possiedono ancora uno standard universale e, quindi, nei diversi paesi vengono adottati standard di classificazione diversi. Malgrado ciò, attualmente, si fa riferimento a due fondamentali categorie di modem: quelle basate sullo standard americano (BELL compatibili) e quelle, invece, che si basano sugli standard europei (CCITT compatibili). D ora in avanti ci riferiremo principalmente agli standard europei. La velocità di trasmissione L'unità utilizzata per misurare la velocità di trasmissione di un modem è il baud (dal nome dell'ingegnere francese Emile Baudot), che indica il numero di modulazioni effettuate in un secondo. Poiché sulla linea telefonica, modulando opportunamente la portante, è possibile trasferire anche più di un bit alla volta,si ha che il numero di bit trasmessi in un secondo può risultare maggiore del numero di modulazioni. Vale, infatti, la seguente uguaglianza: bit = baud x N con N = numero di bit trasmessi contemporaneamente sulla portante per ogni modulazione. La distinzione tra bit rate e baud rate mette bene in evidenza la differenza tra la trasmissione di segnali digitali (tra computer e modem) e la trasmissione dei segnali analogici (sulla linea telefonica). Ogni linea di comunicazione,infatti, a seconda delle proprie caratteristiche fisiche consente di effettuare un numero massimo di variazioni del segnale al secondo (nel caso delle linee telefoniche è circa 3000). Quindi, modulando un solo bit alla volta (modem in banda base), è possibile raggiungere, su una linea telefonica, una velocità non superiore ai 2400 bit/s. Come vedremo tra breve, questo limite può essere superato, anche in misura ragguardevole, modulando la portante più bit simultaneamente (modem in banda fonica). Questo consente di raggiungere anche velocità dell ordine dei bit/s. Di contro, mentre i modem in banda base risultano piuttosto semplici da realizzare, e quindi molto economici, i modem in banda fonica richiedono una tecnologia più avanzata, poiché debbono possedere una serie di dispositivi capaci di eliminare i disturbi conseguenti dall elevata velocità di trasmissione. Ci occuperemo, ora, delle più accreditate categorie di modem, evidenziandone le principali caratteristiche. 2

3 I modem a 300 bit/s (CCITT V21) Si tratta di modem con velocità di trasmissione corrispondente a 300 bit/s che utilizzano collegamenti di tipo full-duplex a modulazione di frequenza. Per ottenere una comunicazione di tipo fullduplex vengono impiegate due portanti diverse una per la ricezione e una per la trasmissione. Poiché nella comunicazione full-duplex tra computer risulta necessario incrociare i canali di comunicazione dei modem (il canale di trasmissione dell'uno si collega con quello di ricezione dell'altro), lo standard V21 definisce dinamicamente l assegnazione dei canali, in modo che il medesimo canale possa svolgere una funzione diversa su ciascuno dei due modem. Lo standard V21 consente, infatti, due diverse modalità di funzionamento per i modem coinvolti nella comunicazione. Tali modalità di comunicazione, denominate Originate e Answer, stabiliscono simmetricamente quali debbono essere le frequenze di ricezione e trasmissione di ciascuna delle due stazioni che devono comunicare. Come si vede, si tratta di una comunicazione di tipo Full-Duplex: 3

4 I modem V21 automatici sono, invece, in grado di preordinarsi autonomamente nella modalità corretta: chi trasmette per primo si pone in modalità originate, di conseguenza il destinatario si porta (automaticamente) in modalità answer. I modem a 600 / 1200 bit/s a modulazione di fase (CCITT V22) I modem V22, lavorano a 1200 bit/s utilizzando, per la trasmissione, la modulazione di fase e modulano 2 bit alla volta con velocità caratteristica di 600 modulazioni per secondo. Quindi, scelti quattro valori per la fase, viene associata a ognuno di essi una ben determinata configurazione di due bit, che, durante la modulazione viene considerata come un'unica unità elementare di informazione da trasmettere (il cosiddetto dibit). Peraltro, il modem, impostato alla velocità di 1200 bit/s, consente di avviare la funzione dì fall back: se viene riscontrata la presenza di un numero troppo alto di errori di trasmissione, la velocità viene diminuita automaticamente a 600 bit/s modulando un solo bit alla volta. Esistono diverse versioni del modem V22, le quali utilizzano, per la modulazione diversi tipi di codifica. La tabella che segue mostra alcune modalità utilizzate per la comunicazione tra modem di questa categoria. Vel 1200 bit/s Vel 600 bit/s Fase modulata Fase modulata I modem a 2400 bit/s (CCITT V22 bis) I modem V22bis lavorano a 2400 bit/s utilizzando, per la trasmissione, una modulazione di tipo QAM. Rispetto alla modalità prevista dallo standard V22, nei modem V22bis viene modificata anche l'ampiezza della portante, determinando così una modulazione di 3 bit (il cosiddetto tribit). Il modem V22 bis è stato largamente utilizzato nelle linee telefoniche commutate per il collegamento tra PC fino a che i più veloci modem a compressione di bit hanno conquistato i favori del pubblico e del mercato. I modem a 9600 bit/s (CCITT V29 e V32) Anche lo standard V29 lavora a 2400 baud e utilizza una modulazione QAM che, a differenza dei V22bis, consente di modulare quattro bit alla volta (il quadbit). Si raggiungono così i 9600 bit/s. Per ottenere il quadbit si utilizza una ripartizione di 8 fasi e 2 ampiezze. Diversamente, i modem V32, per ottenere i 9600 bit/s utilizzano un particolare dispositivo di cancellazione dell'eco fonico che consente, per operare in modalità full-duplex, di sovrapporre la banda di trasmissione a quella di ricezione. 4

5 I modem CCITT V90. Per raggiungere velocità superiori i modem odierni utilizzano particolari tecniche di compressione dei dati che consentono di migliorare considerevolmente i limiti imposti dal canale di comunicazione. Ulteriori vantaggi, in termini di prestazioni, sono stati ottenuti integrando, nel modem stesso, un processore in grado di eseguire direttamente degli algoritmi di autocorrezione degli errori, limitando così le ridondanze dovute all aggiunta di numerosi bit di controllo. Grazie alla programmabilità viene migliorata la gestione del modem da parte dei DTE grazie, anche, alla semplicità d invio di comandi secondo codici standardizzati. Ciò che distingue, oltre la velocità, i modem dell ultima generazione è l ulteriore standardizzazione delle operazioni di chiamata e di risposta sulla linea, per cui attualmente vengono anche definiti modem intelligenti. la risposta automatica (autoanswer). Il modem dopo un determinato numero di squilli di chiamata attiva il controllo della linea telefonica per connettersi con l'interlocutore; la chiamata automatica (autodial., Il modem, secondo i comandi provenienti dal computer, attiva il controllo della linea, forma il numero telefonico e chiama l'interlocutore; il riconoscimento dell'assenza della portante. Il modem rileva automaticamente un interruzione sul collegamento e si disconnette automaticamente. I Modem Hayes offrono la possibilità di programmare la velocità di trasmissione, i tempi di l'apertura e di chiusura di un collegamento e i tempi di attesa mediante opportuni comandi che il DTE è in grado di inviare per mezzo della porta seriale. 5