مقاله بررسی جامع مودم در 14 صفحه ورد قابل ویرایش

- در این نسخه از «چگونه ابزار کار می‌کنند» به شما نشان می‎دهیم که چگونه مودم صفحات وب را برای شما باز می‌کند. ما از مودم 300-baud شروع نموده و به تدریج تا سطح آموزش مودم ADSL ادامه خواهیم داد.

(توجه: چنانچه شما با مفاهیم «بیت»، «بایت» و کدها و علائم ASCII آشنائی ندارید بهتر است به سایت How Bits & Bits works مراجعه نمائید.)

1- کلمه Modem از دو کلمه Demodulator , Modulator تشکیل شده است. مودم اساساً دستگاهی است که اطلاعات دیجیتالی را به صورت سیگنال الکتریکی از طریق خطوط تلفن ارسال می نماید.

مودم فرستنده اطلاعات دیجیتالی را به صورت سیگنال قابل در خط تلفن ارسال و مودم گیرنده، سیگنال های دریافتی را به اطلاعات دیجیتالی تبدیل می نماید.

مودم های بی سیم wire less اطلاعات دیجیتالی را به امواج رادیویی تبدیل و مجدداً در مودم گیرنده امواج رادیوئی به اطلاعات تبدیل می‎شود.

مودم ها در سالهای 1960 ساخته شدند که از آنها جهت ارتباط بین کامپیوتر و ترمینالها و از طریق خطوط تلفن بهره برداری می گردید. شمای کلی نحوه ارتباط به صورت شکل زیر است.

(dumb terminal)

2- در یک چنین فرمی، یک ترمینال معمولی و بلااستفاده می‎تواند از طریق خط تلفن و شماره گیری با یک کامپیوتر اصلی در فاصله ای بسیار دور ارتباط برقرار کند.

ترمینالهای معمولی و ساده شامل یک صفحه کلید و یک صفحه نمایش
(key board & screen) می‎باشد که در آن سالها معروفترین آن مدل DEC-VT-100 بود که رفته رفته به صورت استاندارد در بازار مطرح گردید. مدل VT-100 یک صفحه نمایش با قابلیت نمایش 25 خط و 80 حرف (علامت) در هر خط می‎باشد.

هنگامیکه کاربر یک حرف را تایپ می کند، دستگاه مودم کد ASSII را برای کامپیوتر ارسال نموده و کامپیوتر متعاقباً کد مربوط به آن حرف را بازپس می فرستد و حرف یا کلمه مربوطه بر روی صفحه نمایش داده می‎شود.

3- با ظهور کامپیوترهای شخصی در اواخر سالهای 1970 سیستمهای یولیتن بورد (BBS) وارد کار شدند. هر فردی یا یک کامپیوتر، یک یا دو مودم و یک نرم افزار BBS می توانست امکان تماس سایر کاربرها از طریق مودم با بولتن بورد را فراهم کند.

کاربران با اجرای terminal emulator بر روی کامپیوتر موفق به فعال کردن ترمینالهای معمولی و غیر فعال (dumb terminal) می شدند.

مودم های 300 bps تا مدتها مورد توجه مردم بود. علت استفاده از مودم با این سرعت این بود که 300 bps تقریباً نمایانگر ارسال یا دریافت 30 حرف در ثانیه می‎باشد که بسیار از قدرت نوشتن با تایپ و یا خواندن توسط انسان بیشتر است.

هنگامیکه کاربران انتقال حجم وسیع اطلاعات و تصاویر را به بولتن بورد یا از آن آغاز نمودند، دیگر مودم های 300 bps قابل تحمل نبودند. در این زمان مودم های با سرعت بالاتر به بازار آمد و تقریباً هر دو سال یکبار سرعت آنها به نحو زیر و به طرز چشمگیری افزایش یافت.

1 - 300 bps - سالهای 1960 تا حوالی سالهای 1983

1 - 1200 bps - در سالهای 1984 و 1985 بسیار معروف شدند.

1 - 2400 bps

1 - 9600 - اولین بار در اواخر سالهای 1990 و اوائل 1991 به بازار آمد.

1 - 19.2 kbps -

1 - 28.8 kbps -

1 - 36.6 kbps -

1 - 54 kbps - در سال 1998 استاندارد گردید.

1 - ADSL - با قابلیت ارسال 8 مگابایت در ثانیه که از سال 1999 بسیار مشهور و پرمصرف گردید.

(به سایت چگونه DSL کار می‌کند "HOW DSL WORKS" و چگونه کابل مودم کار می‌کند "HOW CABLE MODEM WORKS" مراجعه نمائید.)

4- مودم های 300-bps

جهت درک بهتر چگونگی کارکرد مودم، مودم 300- bps را که درک آن آسانتر است مورد بررسی قرار می‎دهیم.

مودم 300 bps دستگاهی است که روش تغییر فرکانس (FSK) Frequency shift keying اطلاعات دیجیتالی را بر روی خطوط تلفن منتقل می‌کند. در روشن FSK برای هر bit یک فرکانس مشخص و مربوط به همان bit به کار گرفته می‎شود.

هنگامیکه مودم ترمینال از طریق شماره گیری با مودم کامپیوتر نادر ارتباط برقرار می‌کند، مودم ترمینال را اصطلاحاً مودم شروع کننده و مودم کامپیوتر را مودم پاسخ می‎نامند.

مودم ترمینال برای عدد 0 یک تن با فرکانس 1070 هرتز و برای عدد 1 تن با فراکنس 1270 هرتز مخابره می نماید در حالیکه مودم کامپیوتر عدد 0 (صفر) را با تن 2225 پاسخ می‎دهد. چون مودم مبداء و مودم کامپیوتر تن های ارسالی را با فرکانس های مختلف مخابره می نمایند بنابراین می‎توان از یک خط تلفن تواماً برای ارسال یا پاسخ استفاده نمود. چنین مودم هایی را که قابلیت ارسال و دریافت بر روی یک خط تلفن را دارند اصطلاحاً مودم دو طرفه یا full duplex می‎نامند و اگر این قابلیت وجود نداشته باشد و مودم در هر لحظه فقط قابلیت ارسال یا دریافت را داشته باشد به آن مودم half duplex می گویند که این نوع مودم چندان مورد استفاده نمی باشد.

فرض کنید که دو مودم 300 bps از طریق خط تلفن مرتبط هستند و کاربر در ترمینال حرف a را تایپ می‌کند. در سیستم کد ASCII حرف با کد 97 دهگان یا binary 01100001 نمایش داده می‎شود. در ترمینال دستگاهی به نام UART یا Universal Asynchronous Reciever. Transmitter (دستگاه ارسال/ دریافت غیرهمزمان جهانی) بایت ها را به بیت (هر بایت 8 بیت است که به صورت ترکیبی از اعداد 1 , 0 نوشته می‎شود) تبدیل و در هر لحظه یک بیت را از طریق پورت سریال ارسال می نماید. مودم متصل به پورت سریال بیت ها را دریافت و توسط خط تلفن به مودم کامپیوتر مادر ارسال می نماید.


فضای اضافی:

شما ممکن است فکر کنید که یک کانال تلویزیونی یک فضای کوچک الکتریکی را اشغال کرده و یا پهنای باند موجی کوچکی را شامل می‎شود. اما در حقیقت یک سیگنال تلویزیونی از یک سیگنال 6 مگاهرتز (بر مگاهرتز معادل یک میلیون بسامد در ثانیه می‎باشد) از یک کابل تلویزیونی استفاده می‌کند. یک کابل کواکسیال (کابل تلویزیونی) می‎تواند صدها مگاهرتز موج را حمل کند تا بتواند برنامه های تلویزیونی نسخه ای را ارائه دهد (برای اطلاعات بیشتر، قسمت نحوه کار تلویزیون را مطالعه کنید)

در یک سیستم تلویزیونی کابلی، سیگنالهای مربوطه به هر کانال تلویزیونی دارای قسمتهای 6 مگاهرتزی در داخل کابل شده و همگی به منزل شما می رسند. در بعضی از سیستمها کابل کواکسیال تنها واسطة بین فرستنده و دستگاه های شما می‎باشد که سیگنال ها را تقسیم می‌کند. در سیستم کابلهای فیبر نوری سیگنالها با یک کابل می‎توانند به همسایگان و مناطق دیگر نیز سرویس بدهد. سپس در هر ایستگاه کابل فیبر نوری، سیگنالها را از طریق کابل کواکسیال به استفاده کنندگان (خانه های شما) منتقل می‌کند.

زمانیکه یک شرکت ارائه کننده خدمات کابلی، خدمات اینترنتی کاملی به شما ارائه می‎دهد، اطلاعات اینترنتی می‎تواند از همان کابل قبلی ارائه گردد زیر مودم کابلی اطلاعات لازم را از طریق سیگنالهای مابین دستی (اطلاعاتی که از سیستم اینترنت به کامپیوتر فرستاده می‎شود) و از طریق کانال با عرض 6 مگاهرتز ارسال می دارد. در داخل کابل داده های ارسالی شبیه امواج تلویزیونی احساس می گردد. بنابراین در سیستم پائین دستی، حداکثر توانائی های آن معادل فضاها و ظرفیتهای یک برنامه تلویزیونی می‎باشد. اما در سیستم بالادستی، که داده های کامپیوتر را به اینترنت می فرستد از ظرفیت کمتری و با عرض 2 مگاهرتز استفاده می‎شود و این مسأله ناشی از این فرضیه است که کاربرهای کامپیوتر برنامه های بیشتری را از اینترنت گرفته و ثبت می‌کند و برنامه های کمتری را برای اینترنت می فرستند.

برای استفاده از هر دو سیستم بالادستی و پائین دستی از طریق کابل تلویزیونی به دو نوع دستگاه نیاز می باشد، یک مودم کابلی برای کاربر و یک سیستم (CMTS)
Cable Modem Terminatins System ، سیستم ترمینال مودم کابلی نصب شده در شرکت ارائه کننده سرویس کابلی. فیمابین این دو سیستم کلیه ادوات و دستگاهها تأمین است، مدیریت و دستیابی به اینترنت نصب خواهد شد.

مودم ها

برقراری ارتباط بین اتصال Lan و اینترنت

ارتباطات بین رایانه ها بخش عمده و مهم در صنعت محاسباتی PCبه شمار می روند. به کمک وب جهانی WWW هیچ کاربر رایانه ای در دنیا تنها و جداافتاده نیست. با استفاده از یک مودم یا فناوری BroadBand تقریبا می توان همه PCها را به رایانه های دیگر وصل کرد تا بدین وسیله رایانه ها قادر باشند پرونده ها را به اشتراک بگذارند. پیام الکترونیکی ارسال و دریافت کنند و به اینترنت دسترسی داشته باشند. در این قسمت فناوری های مختلفی بررسی خواهد شد که شما می توانید آنها را برای تسفاده از PCخود و دنیای اطراف آن به کار گیرید.

ممکن است با دیدن بحثهای مربوط به پروتکلها و ست آپ(برپایی)‌کردن شبکه شگفت زده شوید ، ولی اتصال با مودم نیز در واقع شکلی دیگر از ایجاد شبکه است. در حقیقت سیستم عامل ویندوز 9x ، ویندوز Me، ویندوز NT و ویندوز 2000 تقریبا با تلفیق این دو سرویس یک سرویس واحد ارائه می دهند.

دلیل ترکیب مزبور اینست که هدف اتصال مودم در طول سالها تغییر کرده است. مدت های طولانی کاربرانPC، از طریقه سیستمهای تخته اعلانات شماره گیری می کردند(خد مات اختصاصی که دستیابی نهایی به رایا نه های دیگر را فراهم می کردند).خدمات درون خطی نظیرهم سالهای زیادی وجود دا شته اند، ولی به طور سنتی از کلا ینت (مشتری)ها وپروتکل های اختصاصی استفاده می کرده اند که با پروتکل های شبکه های محلی کاملا تفا وت دا شتند. امروزه، عملا منسوخ شده اند و خدماتی همانند به عنوان پل های ارتبا طی به انترنت دوباره پا گرفته اند. با وجود رشد انفجاری اینترنت،فناوری های مودم و شبکه با هم ترکیب شدند زیرا هر دو می توانند از نرم افزار کلاینت وپروتکل های یکسان استفاده کنند. امروزه معروفترین مجموعه پروتکل های شبکه سازی ،علاوه بر در اینترنت نیز استفا ده می شوند. وقتی یک ارائه دهنده خدمات اینترنتی را شمارگیری می کنید، در واقع با استفاده از یک مودم به جای یک کارت رابط شبکه، به یک شبکه متصل می شوید و هنگام استفاده از بیشترین خدمات نوار گستر مسیر دستیا بی شما به اینترنت عملا با یک کارت رابط شبکه آغاز می شود.

مودم های غیر همزمان (آنالوگ)

چنانچه بخوا هید به اینترنت وصل شوید،یک مودم آنا لوگی می تواند به عنوان (درون شیبه ای )در دنیای محا سبا تی عمل کند.مودم ها در اکثر سیستم های جدید، دستگاهی استا ندارد محسوب می شوند ودر سییتم هایی که فاقد دستیابی به راه حل های نوار گستر هستند (نظیر مودم کابلی دوطرفه یا خطوط ) به عنوان ارتقا های متداول به کار می روند. حتی با وجود دسترسی به چنین نوارگستر ها یی(نظیر تلفنی ومودم هایی که دارای بافه یکطرفه هستند ).، هنوز لازم است که مودم ها در خواست های صفحه ای وپست الکترونکی را ارسال کنند. واژه مودم (که از عبارت گرفته شده است )اساسا به دستگاهی اشاره می کند که داده های دیجیتالی مورد استفاده رایانه ها را به سیگنال های آنا لوگی مناسب مخابراتی در سرا سر یک خط تلفن تبدیل می کند ،همچنین سیگنال های آنا لوگی را در مقصد به داده های دیجیتالی تبدیل می کند. برای شناسایی مودم هایی که سیگنال های آنا لوگی و دیجیتالی را از سایر دستگاههای دستیا بی تبدیل می کنند، مودم های آنا لوگ اطلاق می شود. یک مودم معمولی یک دستگاه غیر همزمان است ، یعنی داده ها را با یک جریان متنا وب از(بستک )های کوچک ارسال می کند. سیستم دریافت کننده نیز داده ها را به صورت بستک دریافت نموده و سپس آنها را مجددا" به شکل مورد نیاز در رایانه اسمبل(همگذاری)می کند.

مودمهای غیرهمزمان Asynchronous modems هر بایت از داده ها را جداگانه و به صورت یک بستک جدا ارسال می کنند. یک بایت، برابر با هشت بیت است( که از کد رمز های استاندارد ASCII استفاده می کنند)، برای ارسال یک کاراکتر (نویسه)الفبایی عددی، مقدار داده های کافی به شمار می رود. یک مودم که داده ها را به صورت غیر همزمان ارسال می کند باید ابتدا و انتهای هر بایت را برای مودم دریافت کننده مشخص کند. مودم فرستنده این کار را با اضافه کردن یک بیت آغاز به ابتدا و انتهای هر بایت از داده ها انجام می دهد بنابراین برای ارسال هر بایت از 10 بیت استفاده می کند. به همین دلیل ارتباطات غیر همزمان گاهی اوقات ارتباطات شروع-خاتمه (Start-Stop) نیز نامیده می شوند. این امر با ارتباطات همزمان که در آن یک جریان دائمی از داده ها با سرعت ثابت ارسال می شوند تفاوت دارد.

مودم های همزمان عموما در محیطهای خط استیجاری و توام با تسهیم کننده (Multiplexer) ها استفاده می شوند و ترمینال(پایانه ) ها را به سرور(خادم) های مبتنی بر Unixو رایانه های بزرگ مرتبط می کنند. لذا این نوع مودم خارج از بحث این مقاله است.

استفاده از یک بیت شروع در همه ارتباطات غیرهمزمان لازم است، ولی برخی پروتکل(ضابطه)ها بیش از یک بیت خاتمه را به کار می برند. برای همسازی سیستمها با پروتکلهای مختلف معمولا نرم افزار های ارتباطات به شما امکان می دهند اصلاح فرمت فریم(قالب قاب) به کار رفته برای ارسال هر بایت را اصلاح کنید. فرمت استاندارد به کار رفته برای فرمت ارتباطات غیرهمزمان به صورت بیت های داده ای/بیتهای خاتمه/ توازن می باشد. امروزه تقریبا همه اتصالات غیرهمزمان به اختصار به شکل No Parity/8 data bits/1 stop bit) نشان داده می شوند. معنای هر یک از این پارامتر(معرفه) ها و انواع ممکن آنها عبارتند از :

توازن (Parity) :قبل از آنکه پروتکلهای تصحیح خطا جزو مشخصات استاندارد مودم شوند،از یک مکانیسم ساده توازن برای بررسی ابتدایی خطا در سطح نرم افزار استفاده می شد. امروزه، این روش به کار برده نمی شود و در واقع مولفه هیچ ارزشی ندارد . مقادیر امکان پذیر دیگر برای توازن که ممکن است شما در بسته نرم افزار ارتباطات ببینید عبارتند از فرد،‌زوج، علامت و فاصله خالی.

بیت های داده ها(Data bits) :این مولفه نشان می دهد که واقعا چه تعداد بیت در بخش داده های یک بستک (بدون در نظر گرفتن بیت های شروع و خاتمه)‌منتقل می شوند. معمولا PCها از هشت بیت داده ها استفاده می کنند ولی بعضی از انواع رایانه ها از بایت 7بیتی (7-bit byte) و بقیه مستلزم طولهای دیگری از داده ها هستند. برنامه های ارتباطی هم این گزینه را ارائه می دهند تا یک بیت خاتمه با یک بیت داده ها اشتباه گرفته نشود.

بیت های خاتمهStop bits: این مولفه مشخص می کند که چه تعداد بیت های خاتمه به انتهای هر بایت افزوده می شود . معمولا PCها از یک بیت خاتمه استفاده می کنند ، ولی سایر پروتکلها ممکن است از بیت های خاتمه5/1 یا 2 بیت پایان استفاده کنند.

در بیشتر مواقع شما مجبور نیستید این مولفه ها را به طور دستی تغییر دهید ولی امکان کنترل(نظارت) این مولفه ها تقریبا همیشه فراهم است . مثلا در ویندوز 98، Me، 2000 اگر شما کنترل پانل Modemsرا باز کنید و صفحهConnectionرا در جعبه محاوره ای Propertiesمودم خود نگاه کنید، انتخاب کننده های Data bits،Parityو Stop bits را مشاهده خواهید کرد.

شما ممکن است هرگز نیاز به اصلاح این پارامترها نداشته باشید مگر اینکه از برنامه Windows Hyper Terminalبرای برقراری یک اتصال مستقیم به یک رایانه دیگر از طریق خطوط تلفن استفاده کنید . البته اگر لازم باشد برای شبیه سازی پایانه ای جهت بانکداری الکترونیکی (e-banking) ، بررسی کاتالوگ(کارنما) یک کتابخانه یا کارکردن از خانه، به یک رایانه بزرگ متصل شوید، ممکن است مجبور شوید این پارامترها را تنظیم کنید. (شبیه سازی ترمینالی به معنای استفاده از نرم افزاری است که صفحه کلید و صفحه نمایش PC شما همانند یک پایانه نظیر Dec VT-100 و غیره عمل کنند). بسیاری از رایانه های بزرگ از توازن زوج و یک طول کلمه 7 بیتی استفاده می کنند. چنانچه PCشما اشتباه تنظیم شود، شما روی صفحه مانیتور(مبصر) خود به جای صفحه ورود به سیستم یا خوشامد ، متنهای نامفهوم را مشاهده خواهید کرد.

استانداردهای مودم

برای این که دو مودم بتوانند با هم ارتباط برقرار کنند،‌باید پروتکل یکسانی را به کار برند. پروتکل، مشخصه ای است که نحوه ارتباط بین دو موجودیت را تعیین می کند. دقیقا مثل انسان ها که باید برای صبحت کردن با یکدیگر دارای زبان و مجموعه لغات مشترک باشند ، دو رایانه یا دو مودم هم باید از پروتکل مشترکی استفاده کنند. در مورد مودمها، پروتکل ماهیت سیگنال آنالوگی را تعیین می کند که دستگاه از روی داده های دیجیتالی رایانه ایجاد می کند.