Zips del Conocimiento - Cómo funciona un módem

El Origen de los Módems

La palabra módem es en realidad una contracción de las palabras modulator-demodulator (modulador-demulador). Un módem es utilizado típicamente para enviar datos digitales por una línea telefónca (ya que las señales de la línea telefónica son análogas, y las que manejan los computadores "por dentro", son digitales). El módem que envía modula los datos para convertirlos en una señal que es compatible con la línea telefónica, y el módem que recibe demodula la señal para transformarla otra vez en datos digitales. Los módems inalámbricos trabajan parecido, lo único diferente es que éstos convierten los datos en señales de radio y viceversa.

Los módems aparecieron en la década de los 60`s como una forma de permitir la conexión entre terminales y computadoras mediante la línea telefónica. Un esquema típico es el mostrado abajo:

En una configuración como ésta, terminal bruta puede "marcar" a una gran computadora central. Los 60`s fueron la época de los computadores de tiempo compartido, así que se compraban computadores con esta facilidad y se conectaban a 300 bits por segundo (BPS, o bit-per-second).

Una terminal bruta es simplemente un teclado y una pantalla. Una terminal bruta muy común en esa época era la llamada DEC VT-100, y se convirtió en el estándar del momento. La VT-100 podía mostrar 25 líneas de 80 caracteres cada una. Cuando el usuario escribía un caracter en la terminal, el módem enviaba el Código ASCII, correspondiente al caracter hacia la computadora. La computadora lo interpretaba para que apareciera en la pantalla.

Cuando los computadores personales comenzaron a aparecer a principios de los 70`s, los bulletin board systems (BBS), llegaron a ser "la moda". Una persona con una computadora con un módem o dos y un poco de software para BBS, podría conectarse junto con otras personas. Los usuarios utilizarían entonces emuladores de terminal en sus computadoras para emular una terminal bruta.

Se utilizaron los 300 BPS durante un tiempo considerable. La razón de porqué esta razón era porque esta velocidad representa cerca de 30 caracteres por segundo, y esto es más de lo que una persona puede digitar. Una vez que se comenzaron a transmitir grandes programas e imágenes en las BBS, los 300 BPS se volvieron intolerables. Las velocidades de los módems entraron entonces en una serie de pasos (incrementos de velocidad) cada uno o dos años:

* 300 Bits por segundo -1960 hasta 1983 más o menos.
* 1200 Bits por segundo -ganó popularidad en 1984 y 1985.
* 2400 Bites por segundo.
* 9600 Bits por segundo -aparecieron primero a finales de 1990 y principios de 1991.
* 19.2 Kbits por segundo.
* 28.8 Kbits por segundo.
* 33.6 Kbits por segundo.
* 56 Kbits por segundo -se convirtió en el estándar en 1998.
* ASDL, a una velocidad aproximada a los 10 MBPS -apareciendo en 1999.

Entendiendo a los Módems de 300 BPS

Los módems de 300 BPS son extremadamente fáciles de entender, así que utilicémoslos como punto de partida. Un módem de 300 BPS es un aparato que usa al go llamado Frecuenciy Shift Keying(FSK, -no encuentro un equivalente adecuado en español-) para transmitir información digital por una línea telefónica. En el FSK, cada tono (frecuencia) es utilizado para representar diferentes bits.

Cuando el módem de una terminal marca al módem de una computadora, el módem de la terminal es llamado módem de origen. Este transmite un tono de 1070 Herzt para el 0 y uno de 1720 Hertz para el 1. El módem de la computadora es llamado el módem de respuesta, y transmite un tono de 2025 Hertz para el 0 y uno de 2225 Hertz para el 1. Debido a que los dos transmiten diferentes tonos, pueden utilizar la misma línea simultáneamente.

Digamos que dos módems de 300 BPS están conectados, y el usuario en la terminal digita la letra "a". El código ASCII para esta letra es 97 en decimal o 01100001 en binario. Un dispositivo dentro de la terminal llamado UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmiter, o Receptor/Transmisor Asincrono Universal) convierte al byte en bits y los envía uno a la vez mediante el puerto RS-232 (también conocido como Puerto Serie).

Todos los módems tienen un grupo de 4 características, estas son:

* Número de bits de entrada.
* Número bits de datos (típicamente 8, pero en situaciones de sólo caracteres en módems lentos 7 o 6 es lo más común).
* Paridad o no Paridad (usualmente está activada).
* Número de bits de parada.

El bit de entrada es un 0 enviado para obtener la respuesta del módem que atiende. Siguen ahora los 8 bits del caracter. La idea de la paridad viene de dar a los módems una forma de recibir y enviar información detectando cada bit de forma que no se pierdan datos, a causa de ruido o interferencia en a línea telefónica. Finalmente un bit de parada (un 1) es enviado. Asi que, para la "a" que el usuario digitó los bits 00110000111 (0 para la entrada, 01100001 para el byte, 1 para la paridad y 1 para la parada) se convertirán en los tonos apropiados y enviados por la línea telefónica. Cada tono tarda cerca de 1/300 abo de segundo (3.3 milisegundos).

Note que este módem, como se muestra aquí, debe enviar 11 bits por cada byte, o cerca de 27 bytes por segundo a 300 BPS.

Módems Más Rápidos

Para crear módems más rápidos, los diseñadores debieron usar técnicas más sofisticadas que la FSK. Primero trataron con Phase Shift Keying (PSK), y luego Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Esas técnicas permitieron manejar una cantidad increíble de información para que pudiera ser utilizadas en la banda de 3000 Hertz disponible en una línea telefónica normal. Los módems de 56K, los cuales nos conectan a algo como 48K en líneas telefónicas perfectas, son casi el límite de esas técnicas.

Todos esos módems de alta velocidad incorporan un concepto mediante el cual pueden "probar" la línea telefónica y disminuir la velocidad si esta no puede soportar la velocidad del módem.

El siguiente paso en la evolución de los módems es Asymmetric Digital Subscriber Line, o los módems ASDL. La palabra Asymmetric (Asimetrico) es utilizada porque estos módems envían datos más rápido en una dirección que en otra. Un módem ADSL tiene la ventaja de que cada casa, apartamento u oficina tiene un cable de cobre dedicado entre el y la compañía de teléfono. Este cable puede llevar muchos más datos que la señal de 3000 Hertz de su línea telefónica de voz. Esta misma línea puede transmitir tanto conversaciones como datos digitales.

La ventaja que toma un módem ASDL es muy simple en principio. La banda de la línea telefónica están entre 24000 Hertz y 1100000 Hertz dividido en otras bandas de 4000 Hertz, y un módem virtual es asignado a cada banda. Cada uno de esos 249 módems virtuales prueba sus bandas y hace lo mejor que puede con la banda asignada.

Protocolo Punto-a-Punto

En estos días nadie usa ya aquellas terminales. En vez de ello, utilizamos nuestros módems para conectarnos a un Internet Service Provider (ISP), (Proveedor de Servicios de Internet) y el ISP nos conecta a internet. El Internet nos deja comunicarnos con cualquier máquina en el mundo. Debido a la relación entre su computadora, el ISP y el Internet, ya no es apropiado enviar caracteres individuales. En vez de eso, su módem envía paquetes en TCP/IP entre usted y su computadora.

La técnica estándar para enviar esos paquetes por su módem es llamada PPP o Point-to-Point Protocol(Protocolo Punto-a-Punto).

Fuente: pilu.com