مودم یکی از ابزارهای رایانهای است که برای اتصال دو کامپیوتر به یکدیگر از طریق خطوط مختلف مخابراتی استفاده می‌‌شود.
البته هریک از این دو کامپیوتر می‌‌توانند راهی به یک شبکه رایانهای باشند.
نام مودم (Modem) مخفف Modular-Demodular است.
یعنی وسیله‌ای که سیگنال‌ها را مدوله یا دمدوله می‌کند.
مودمها انواع مختلفی دارند که در کل می‌‌توان آنها را به این گروه‌ها تقسیم بندی کرد.
این واژه برگرفته از ( تلقیق کردن Modu late و تلقیق زدائی de modulate) گرفته شده یک قطعه است که یک آنالوگ حامل سیگنال را به اطلاعات دیجیتالی ریزی تلقیق می سازد و همچنین سیگنال حاملی را بر اطلاعات انتقال یافته که برداری می کند.
هدف ایجاد سیگنالی است که به راحتی قابل انتقال و رنگشایی برای تولید مجدد اطلاعات دیجیتالی اوریجینال است.
مودم طی جهت اهداف مختلف انتقال سیگنال های آنالوگ برای راندن دیووها به رادیو استفاده می شوند.
نمونه ی مشهور مودم باند صداست که دیجیتال os' , 'ls یک کامپیوتر شخص را تبدیل به اصوات می کند که قابل انتقال در خطوط تلفن سیستم های تلفن قدیمی پهن هستند (PoTs)، وقتی در جهت دیگر دریافت شدند، آن os, ls را به عقب به شکل استفاده شده و توسط یک USB، سریال و یا اتصال شبکه ای تبدیل می کند.
مودم ها در کل توسط مقادیر اتصالاتی که قادر به ارسال در زمان ارائه شده هستند طبقه بندی می شوند و به طور نرمال در بیت در هر ثانیه اندازه گیری می شوند (bps).
همچنین قادر به طبقه بندی شدن توسط Baud (تعداد سمبل های متمایز انتقال یافته در هر ثانیه) هستند این تعداد و شماره ها مستقیماً متصل می شوند اما الزاماً نه درحالت خطی.
مودم های سریعتر که در اینترنت روزانه استفاده می شوند، مودم های کابل و مودم های ADSL هستند.
در ارتباطات تلفنی، مودم های رادیویی چهارچوب های مکرر از اطلاعات را در سرعت های اطلاعاتی بالا در اتصالات رادیویی میکروویو انتقال می دهند که بعضی از آنها بیش از یکصد میلیون بیت در هر ثانیه را منتقل می سازند.
مودم های نوری اطلاعات را فیبرهای نوری انتقال می دهند.
اغلب اطلاعات متصل شده ی درون قاره ای کنونی از مودم های نوری برای انتقال در فیبرهای نوری زیردریایی استفاده می کنند.
مودم های نوری به طور روتین دارای نرخ ها و سرعت های اطلاعاتی در دسترس حدود یک میلیون (910×1) بیت در هر ثانیه دارند.
یک کیلو بیت در هر ثانیه ( s/kbit یا s/ kb یا (kbpsهمانطور که در این مقاله استفاده شد میانگین 1000 بیت در هر ثانیه است و 1024 بیت در هر ثانیه نمی باشد.
برای مثال یک مودم 56 کیلویی قادر به انتقال اطلاعات تا بیش از 56000 بیت در هر ثانیه از طریق خط تلفن است.
تاریخچه
خدمات سیمی اخبار در دهه ی 1920 تجهیزات پیچیده ای بودند که تعریف را برآورد می ساختند اما نقش مودم برای نقش و کاربرد تسهیم شایع بود، بنابراین به طور رایج و مشترک در تاریخچه ی مودم ها مشمول نمی شوند.
George Stibitz یک ماشین تحریر خودکار گیرنده ی پیام از مسافات دور جدید Hampshireb را به یک کامپیوتر در شهر نیویورک توسط خطوط تلفن در 1940 اتصال داد اما کلمه ی مودم هنوز ابداع نشده بود، بنابراین این نیز به حساب نمی آید.
مودم ها در آمریکا بخشی از سیستم دفاعی هوایی SAGE در دهه ی 1950 بودند که ترمینال ها را در پایگاه های مختلف هوایی، سایت های رادارها و مراکز توصیه و کنترل را به مراکز هدایت SAGE در آمریکا و کانادا متصل می کردند بودند SAGE در خطوط ارتباطی تخصیص یافت اما قطعات در هر انتها مشابه به مفهوم مودم های کنونی بودند.
IBM مقاطعه کار اولیه برای هر دوی کامپیوترها و مودم های استفاده شده در سیستم SAGE بود.
چند سال بعد، شانس در میان CEO ی خطوط هوایی آمریکایی و یک مدیر ناحیه ای از IBM ایجاد شد که منجر به ایجاد یک مینی SAGE به عنوان یک سیستم بلیط دهی خطوط هوایی خود کار شد.
ترمینال ها در ادارات بلیط دهی متصل یک کامپیوتر مرکزی بودند که موجودیت و در دسترس بودن را مدیریت می کرد.
سیستم SABRE نیای سیستم Sabre کنونی است.
چند سال بعد، شانس در میان CEO ی خطوط هوایی آمریکایی و یک مدیر ناحیه ای از IBM ایجاد شد که منجر به ایجاد یک مینی SAGE به عنوان یک سیستم بلیط دهی خطوط هوایی خود کار شد.
سیستم SABRE نیای سیستم Sabre کنونی است.
واژه مودم از ترکیب کلمات "modulator-demodulator" اقتباس شده است .از مودم برای ارسال داده های دیجیتال از طریق خطوط تلفن استفاده بعمل می آید.
مودم ارسال کننده اطلاعات، عملیات مدوله نمودن داده را به سیگنال هائی که با خطوط تلفن سازگار می باشند، انجام خواهد داد.
مودم دریافت کننده اطلاعات، عملیات " دی مدوله " نمودن سیگنال را بمنظور برگشت به حالت دیجتال انجام می دهد.
مودم های بدون کابل داده های دیجیتال را به امواج رادیوئی تبدیل می نمایند.
مودم ازسال 1960 در کامپیوتر و بمنظور ارسال و دریافت اطلاعات توسط ترمینال ها و اتصال به سیستم های مرکزی، مورد استفاده قرار گرفته است .شکل زیر نحوه ارتباط فوق در کامپیوترهای بزرگ را نشان می دهد.
سرعت مودم ها در سال 1960 حدود 300 بیت در ثانیه (bps) بود.
در آن زمان یک ترمینال ( یک صفحه کلید و صفحه نمایشگر) قادر به تماس تلفنی با کامپیوتر مرکزی بود.
فراموش نکنیم که در آن زمان وقت کامپیوتر بصورت اشتراکی مورد استفاده قرار می گرفت و سازمانها و موسسات با خریداری نمودن زمان مورد نظر خود، امکان استفاده از کامپیوتر اصلی را بدست می آورند.
مودم ها در آن زمان این امکان را بوجود می آورند که موسسات یاد شده قادر به ارتباط با سیستم مرکزی با سرعتی معادل 300 بیت در ثانیه باشند.در چنین حالتی زمانیکه کاربری از طریق ترمینال کاراکتری را تایپ می کرد، مودم کد معادل کاراکتر تایپ شده را بر اساس استاندارد اسکی، برای کامپیوتر مرکزی ارسال می نمود.
در مواردیکه کامپیوتر مرکزی اطلاعاتی را بمنظور نمایش برای ترمینال ارسال می کردد نیز از مودم استفاده می گردید.
همزمان با عرضه کامپیوترهای شخصی در سال 1970 استفاده از سیستم های بولتنی(BBS(Bulletin board system مطرح گردید.
اشخاص و یا موسسات با استفاده ازیک و یا چند مودم و برخی نرم افزارهای مربوط به BBS ، سیستم را پیکربندی نموده و کاربران دیگر با استفاده از مودم قادر به تماس با سیستم بولتنی، بودند.
در چنین مواردی کاربران برنامه شبیه ساز کننده ترمینال، را بر روی کامپیوتر خود اجراء می نمودند و بدین ترتیب سیستم آنان مشابه یک ترمینال رفتار می نمود.
از سیستم های بولتنی اغلب برای اطلاع رسانی استفاده می گردید.
سرعت مودم ها در آن زمان حدود 300 بیت در ثانیه بود.
در این حالت در هر ثانیه حدود 30 حرف می توانست ارسال گردد.
تا زمانیکه کاربران حجم بالائی از اطلاعات را ارسال نمی کردند مشکلات ارتباطی از بعد سرعت چندان مشهود نبود ولی بمحض ارسال داده های با حجم بالا نظیر برنامه ها و تصاویر به سیستم های بولتنی و یا دریافت اطلاعا ت از طریق آنان سرعت 300 بیت در ثانیه پاسخگو نبود .
تلاش های فراوانی در جهت افزایش سرعت مودم ها صورت گرفت .
ماحصل تلاش های فوق افزایش نرخ انتقال اطلاعات در مودم ها بود .
از سال 1960 تا 1983 سرعت 300 بیت در ثانیه از سال 1984 تا 1985 سرعت 1200 بیت در ثانیه از سال 1986 تا 1989 سرعت 2400 بیت در ثانیه از اواخر سال 1990 تا اوایل 1991 9600 بیت در ثانیه سرعت 19/2 کیلو بیت در ثانیه سرعت 28/8 کیلو بیت در ثانیه سرعت 33/6 کیلو بیت در ثانیه سرعت 56 کیلو بیت در ثانیه ( در سال 1998 استاندارد گردید ) خطوط ADSL با حداکثر سرعت 8 مگابیت در ثانیه ( از سال 1999 متداول شده است ) مودمهای با سرعت 300 بیت در ثانیه در آغاز از مودم های با سرعت 300 بیت در ثانیه استفاده می گردید .
طرز کار مودم های فوق بسیار ساده بود.
مودم های فوق از یک Frequency shift keying FSK برای ارسال اطلاعات دیجیتال از طریق خطوط تلفن استفاده می کردند.
در FSK از یک فرکانس ( tone) متفاوت برای بیت های متفاوت استفاده می گردید.
زمانیکه یک مودم متصل به ترمینال با مودم متصل به کامپیوتر تماس می گرفت، مودم متصل به ترمینال مودم، originate نامیده می شود.
مودم فوق برای مقدار" صفر" ، فرکانس 1070 هرتز و برای مقدار" یک"، فرکانس 1270 هرتز را ارسال می نماید.
مودم متصل به کامپیوتر را مودم Answer می نامند.
مودم فوق برای ارسال مقدار" صفر" ، فرکانس 2025 هرتز و برای مقدار" یک" ، فرکانس 2225 هرتز را ارسال می کرد.با توجه به اینکه مودم های فرستنده و گیرنده از فرکانس های متفاوت برای ارسال اطلاعات استفاده می کردند، امکان استفاده از خط بصورت همزمان فراهم می گردید.
عملیات فوق Full-duplex نامیده می شود.
مودم هائی که صرفا" قادر به ارسال اطلاعات در یک جهت در هر لحظه می باشند half-duplex نامیده می شوند.
فرض کنید دو مودم متصل و کاربر ترمینال ( فرستنده ) حرف a را تایپ نمائید.
کد اسکی حرف فوق 97 دهدهی و یا 01100001 باینری است .
دستگاهی با نام UART موجود در ترمینال بایت ها را به بیت تبدیل و آنها را از طریق پورت سریال (RS-232 Port) در هر لحظه ارسال می دارد.
مودم ترمینال به پورت سریال متصل بوده و در هر لحظه یک بیت را دریافت می دارد.در ادامه اطلاعات مورد نظر از طریق خط تلفن ارسال خواهند شد.
مودم های سریعتر بمنظور ایجاد مودمهای سریعتر طراحان مودم مجبور به استفاده از روش های مناسبتری نسبت به FSK بودند.
در ابتدا ازPhase-Shift Keying PSK و در ادامه از روش Quadrature amplitude modulation)QAM) استفاده کردند.
روشهای فوق امکان ارسال حجم بالائی از اطلاعات را فراهم می نمودند.
شکل زیر یک مودم 56kbps را نشان می دهد.
تمام مودم های با سرعت بالا بنوعی از مفهوم " تنزل تدریجی " استفاده می نمایند.
این بدان معنی است که آنها قادر به تست خط تلفن و تنظیم سرعت مناسب می باشند.
در ادامه تحولات مربوط به مودم مودم های Asymmetric digital subscriber line)ADSL) بوجود آمدند.
از واژه "غیر متقارن" بدین دلیل استفاده شده چون مودم های فوق قادر به ارسال اطلاعات با سرعت بالاتر در یک مسیر نسبت به مسیر دیگر می باشند.
مودم های ADSL از این حقیقت که هر منزل و یا محل کار دارای یک کابل مسی اختصاصی بین محل مورد نظر و شرکت مخابرات مربوطه می باشند، استفاده نموده اند.
خط فوق قادر به حمل حجم بالائی از داده نسبت به سیگنال 3000 هرتزی مورد نیاز برای کانال های صوتی تلفن می باشد .
در صورتیکه مرکز تلفن مربوط و منزل و محل کار کاربر هر دو از مودم های ADSL در دو طرف خط استفاده نمایند، بخشی از کابل مسی بین منزل و مرکز نلفن می تواند بعنوان یک کانال انتقال اطلاعات دیجیتال با سرعت بالا مطرح گردد.
ظرفیت خطوط فوق در حد ارسال یک میلیون بیت در ثانیه بین منزل و مرکز تلفن (UpStream) و هشت مگابیت در ثانیه بین مرکز تلفن و منزل (Downstream) تحت شرایط ایده آل است .
با استفاده از یک خط می توان بصورت همزمان مکالمات تلفنی و داده های دیجیتال را ارسال کرد.
رویکرد استفاده شده در مودم های ADSL از اصول ساده ای تبعیت می نماید.
پهنای باند خطوط تلفن بین 24000 هرتز و 1100000 هرتز به باندهای 4000 هرتزی تقسیم می گردد.و یک مودم مجازی برای هر باند در نظر گرفته می شود.
هر یک از 249 مودم مجازی باند مربوط به خود را تست و بهینه ترین حالت را برای خود در نظر خواهند گرفت .برآیند سرعت تمام 249 مودم مجازی، مجموع سرعت کانال خواهد بود.
امتیاز انحصاری AT&T در آمریکا طی سال های بسیار AT&T یک کالای اعضاری در آمریکا در استفاده از خطوط تلقش باقی ماند که فقط اجازه می داد قطعات عرضه شده ی AT&T به شبکه اش پیوند بخورند.
برای گروه رو به رشد کاربران کامپیوتری، AT&T دو سری زیر مجموعه ی دیجیتالی در 1958 معرفی کرد.
یکی قطعه ی باند پهن نشان داده شده در تصویر سمت راست است.
دیگری یک مودم با سرعت پایین بود که در bard 200 کار می کرد.
در تابستان 1960، نام دیتافن Data – phone برای جایگزینی واژه ی پیشتر زیر مجموعه ی دیجیتالی digital subset معرفی شد.
تلفن اطلاعات Data – Phone 202 یک سرویس همزمان نیمه دوتایی بود که در اواخر 1960 به اوج رسید.
در 1960، 20 IB, 20 IA معرفی شدند.
مودم های هم زمان بودند که از دو بیت در هر band (علامت در ثانیه) کلید انتقال فاز استفاده می کردند (PSK).
20IA نیمه دوتایی در 2000 بیت / ثانیه در خطوط تلقی نرمال عمل کرد در حالیکه 20IB ارائه گر دوتایی کامل 2400 بیت / ثانیه در خطوط اجاره شده ی چهار سیمی