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Um módem é um dispositivo que serve para enviar um sinal chamado portadora mediante outro sinal primeiramente telefonema moduladora. Usaram-se módems desde os anos 60, principalmente como a transmissão directa dos sinais electrónicos inteligibles, a longas distâncias, não é eficiente, por exemplo, para transmitir sinais de audio pelo ar, requerer-se-iam antenas de grande tamanho (da ordem de centos de metros) para sua correcta recepção. É habitual encontrar em muitos módems de rede comutada a facilidade de resposta e marcação automática, que lhes permitem se ligar quando recebem um telefonema da RTPC (Rede Telefónica Pública Comutada) e proceder à marcação de qualquer número previamente gravado pelo utente. Graças a estas funções podem-se realizar automaticamente todas as operações de estabelecimento da comunicação.
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Como funciona
O modulador emite um sinal denominado portadora. Geralmente, trata-se de um simples sinal eléctrico sinusoidal de muita maior frequência que o sinal moduladora. O sinal moduladora constitui a informação que se prepara para uma transmissão (um módem prepara a informação para ser transmitida, mas não realiza a transmissão). A moduladora modifica alguma característica da portadora (que é a acção de modular), de maneira que se obtém um sinal, que inclui a informação da moduladora. Assim o demodulador pode recuperar o sinal moduladora original, tirando a portadora. As características que se podem modificar do sinal portadora são:
- Amplitude, dando lugar a uma modulación de amplitude (AM/ASK).
- Frequência, dando lugar a uma modulación de frequência (FM/FSK).
- Fase, dando lugar a uma modulación de fase (PM/PSK)
Também é possível uma combinação de modulaciones ou modulaciones mais complexas como a modulación de amplitude em cuadratura.
Módems para PC
A distinção principal que se costuma fazer é entre módems internos e módems externos, ainda que recentemente têm aparecido módems chamados "módems software", mais conhecidos como "winmódems" ou "linuxmódems", que têm complicado um pouco o panorama. Também existem os módems para XDSL, RDSI, etc. e os que se usam para se ligar através de cabo coaxial de 75 ohms (cabo modems).
- Internos: consistem em um cartão de expansão sobre a qual estão dispostos os diferentes componentes que formam o módem. Existem para diversos tipos de conector:
- Autocarro ISA: devido às baixas velocidades que se manejam nestes aparelhos, durante muitos anos se utilizou em exclusiva este conector, hoje em dia em desuso (obsoleto).
- Autocarro PCI: o formato mais comum na actualidade, ainda em uso.
- AMR: em algumas placas; económicos mas pouco recomendáveis por seu baixo rendimento. Hoje é uma tecnologia obsoleta.
- A principal vantagem destes módems reside em sua maior integração com o computador, já que não ocupam espaço sobre a mesa e recebem energia eléctrica directamente do próprio computador. Ademais, costumam ser algo mais baratos como carecem de carcasa e transformador, especialmente se são PCI (neste caso, são quase todos do tipo "módem software"). Pelo contrário, são algo mais complexos de instalar e a informação sobre seu estado só pode se obter por software.
- Externos: similares aos anteriores, mas externos ao computador ou PDA. A vantagem destes módems reside em sua fácil portabilidade entre computadores diferentes (alguns deles mais facilmente transportables e pequenos que outros), além de que é possível saber o estado do módem (marcando, com/sem linha, transmitindo...) mediante os leds de estado que incorporam. Pelo contrário, e obviamente, ocupam mais espaço que os internos.
Tipos de conexão
- A conexão dos módems telefónicos externos com o computador realiza-se geralmente mediante um da portos série tradicionais ou COM (RS232), pelo que se usa a UART do computador, que deverá ser capaz de proporcionar a suficiente velocidade de comunicação. A UART deve ser de 16550 ou superior para que o rendimento de um módem de 28.800 bps ou mais seja o adequado. Estes módems precisam um ligue para seu transformador.
- Módems PC Card: são módems em forma de cartão, que se utilizavam em portáteis, dantes da chegada do USB (PCMCIA). Seu tamanho é similar ao de um cartão de crédito algo mais grossa, mas suas capacidades são as mesmas que os modelos estándares.
- Existem modelos para porto USB, de conexão e configuração ainda mais singelas, que não precisam tomada de corrente. Há modelos tanto para conexão mediante telefonia fixa, como para telefonia móvel.
- Módems software, HSP (Host Signal Processor) ou Winmódems: são módems geralmente internos, nos quais se eliminaram várias peças electrónicas (por exemplo, chips especializados), de maneira que o microprocesador do computador deve suplir sua função mediante um programa. O normal é que utilizem como conexão uma ranhura PCI (ou uma AMR), ainda que não todos os módems PCI são deste tipo. O uso da CPU entorpece o funcionamento do resto de aplicações do utente. Ademais, a necessidade de dispor do programa pode imposibilitar seu uso com sistemas operativos não suportados pelo fabricante, de maneira que, por exemplo, se o fabricante desaparece, o módem ficaria eventualmente inutilizado ante uma futura actualização do sistema. Apesar de seu baixo custo, resultam pouco ou nada recomendáveis.
- Módems completos: os módems clássicos não HSP, bem sejam internos ou externos. Neles, o rendimento depende quase exclusivamente da velocidade do módem e da UART do computador, não do microprocesador.
Módems telefónicos
Seu uso mais comum e conhecido é em transmissões de dados por via telefónica.
Os computadores processam dados de forma digital; no entanto, as linhas telefónicas da rede básica só transmitem sinais analógicas.
Os métodos de modulación e outras características dos módems telefónicos estão estandarizados pelo UIT-T (o antigo CCITT) na série de Recomendações "V". Estas Recomendações também determinam a velocidade de transmissão. Destacam:
- V.21. Comunicação Full-Duplex entre duas módems analógicos realizando uma variação na frequência da portadora de uma faixa de 300 baudios, conseguindo uma transferência de até 300 bps (bits por segundo).
- V.22. Comunicação Full-Duplex entre duas módems analógicos utilizando uma modulación PSK de 600 baudios para conseguir uma transferência de dados de até 600 ou 1200 bps.
- V.32. Transmissão a 9.600 bps.
- V.32bis. Transmissão a 14.400 bps.
- V.34. Regular de módem que permite até 28,8 Kbps de transferência de dados bidirecionais (full-duplex), utilizando modulación em PSK .
- V.34bis. Módem construído baixo o regular V34, mas permite uma transferência de dados bidirecionais de 33,6 Kbps, utilizando a mesma modulación em PSK . (regular aprovado em fevereiro de 1998)
- V.90. Transmissão a 56'6 kbps de descarga e até 33.600 bps de subida.
- V.92. Melhora sobre V.90 com compressão de dados e telefonema em espera. A velocidade de subida incrementa-se, mas segue sem igualar à de descarga.
Existem, ademais, módems DSL (Digital Subscriber Line), que utilizam um espectro de frequências situado acima da banda vocal (300 - 3.400 Hz) em linhas telefónicas ou acima dos 80 KHz ocupados nas linhas RDSI, e permitem atingir velocidades muito maiores que um módem telefónico convencional. Também possuem outras qualidades, como é a possibilidade de estabelecer uma comunicação telefónica por voz ao mesmo tempo que se enviam e recebem dados.
Tipos de modulación
Dependendo de se o módem é digital ou analógico usa-se uma modulación da mesma natureza. Para uma modulación digital têm-se, por exemplo, os seguintes tipos de modulación:
- ASK, (Amplitude Shift Keying, Modulación em Amplitude): a amplitude da portadora se modula a níveis correspondentes aos dígitos binários primeiramente 1 ou 0.
- FSK, (Frecuency Shift Keying, Modulación por Deslocação de Frequência): a frequência portadora se modula somando-lhe ou restando-lhe uma frequência de deslocação que representa os dígitos binários 1 ou 0. É o tipo de modulación comum em modems de baixa velocidade na que os dois estados do sinal binário se transmitem como duas frequências diferentes.
- PSK, (Phase Shift Keying, Modulación de Fase): tipo de modulación onde a portadora transmitida se desloca verdadeiro número de graus em resposta à configuração dos dados. Os módems bifásicos por exemplo, empregam deslocações de 180º para representar o dígito binário 0.
Mas no canal telefónico também existem perturbaciones que o módem deve enfrentar para poder transmitir a informação. Estes transtornos podem-se listar em: distorsiones, deformações e ecos. Ruídos aleatórios e impulsivos. E por último as interferências.
Para uma modulación analógica têm-se, por exemplo, os seguintes tipos de modulación:
- AM Amplitude Modulada: a amplitude da portadora varia-se por médio da amplitude da moduladora.
- FM Frequência Modulada: a frequência da portadora varia-se por médio da amplitude da moduladora.
- PM Phase Modulation. Modulación de fase: neste caso o parámetro que se varia da portadora é a fase do sinal, matematicamente é quase idêntica à modulación em frequência. Igualmente que em AM e FM, é a amplitude da moduladora o que se emprega para afectar à portadora.
Ordens AT
Ordens de comunicação
- ATA: com esta ordem o módem fica em espera de um telefonema telefónico, comportando-se como um receptor (autoanswer).
A cada módem utiliza uma série de ordens "AT" comuns e outras específicas. Por isso, dever-se-á fazer uso dos manuais que acompanham ao módem para o configurar adequadamente. Onde a cada um dos modems são aplicados
Registos
Os registos ou registos S são porções de cor onde se podem guardar permanentemente parámetros que definem o perfil do módem (profiles). Além das ordens "AT", dispõe-se desta série de registos que permitem ao utente a modificação de outras características de seu funcionamento. Ao igual que ocorre com as ordens "AT", existem registos comuns e outros específicos do módem. Listassem-se os mais comuns.
Registo 0: número de telefonemas que o módem espera dantes de responder (autoanswer). Se seu valor é 0, o módem nunca responderá aos telefonemas.
Registo 1: contabilizador de telefonemas realizadas recebidas.
Registo 2: código do carácter que se utiliza para activar a sequência de escape. Costuma ser um +.
Registo 3: código do carácter de fim de linha. Costuma ser um 13 (enter).
Registo 4: código de carácter de avanço de linha, (line feed).
Registo 5: código de carácter de apagado com retrocesso (backspace).
Registo 6: tempo de espera dantes de começar a marcar (s).
Registo 7: tempo de espera para receber portadora (s).
Registo 8: tempo atribuído à pausa do Hayes (coma-a em s).
Registo 9: tempo de resposta à detecção de portadora, para activar a DCD (em décimas de segundo).
Registo 10: tempo máximo de perda de portadora para cortar a linha. Aumentando seu valor permite ao remoto cortar temporariamente a conexão sem que o módem local inicie a sequência de desconexão. Se é 255, assume-se que sempre há portadora. Este tempo deve ser maior que o do registo 9 (em décimas de segundo).
Registo 12: determina o guard time; este é o tempo mínimo que precede e segue a um código de escape (+++), sem que se tenham transmitido ou recebido dados. Se é 0, não há limite de tempo (S12 x 20 ms).
Registo 18: contém a duração dos testes.
Registo 25: tempo para que o módem considere que o sinal de DTR tem mudado.
Registo 26: tempo de resposta do sinal CTS ante RTS.
Perfis de funcionamento
Existem 3 tipos de perfil para funcionamento dos módems:
- O de fábrica, (por defeito).
- O activo.
- O do utente.
Estes perfis estão guardados em sua memória RAM não volátil e o perfil de fabrica está guardado em ROM .
Há duas opções ou lugares de cor onde se podem gravar os perfis
- AT&E0, (ao acender carrega-se o perfil = 0)
- AT&E1, (ao acender carrega-se o perfil = 1)
Estas ordens enviam-se dantes de apagar o módem para que os carregue em sua próxima ignição.
Quando se escrevem as ordens "AT", dependendo do tamanho do buffer do módem, se podem ir concatenando sem necessidade de escrever para a cada um deles o prefixo "AT". Desta forma, por exemplo quando em um programa se pede uma sequência de início do módem, se pode incluir conjuntamente em uma sozinha linha todas as ordens necessárias para configurar o módem.
A seguir descrevem-se os processos que se levam a cabo para estabelecer uma comunicação através do módem:
Passos para estabelecer uma comunicação.
1) Detecção do tom de linha. O módem dispõe de um detector do tom de linha. Este activa-se se dito tom permanece por mais de um segundo. De não ser assim, seja por que tem passado um segundo sem detectar nada ou não se manteve activado esse tempo o tom, envia ao computador a mensagem "NÃO DIALTONE".
2) Marcação do número. Se não se indica o modo de telefonema, primeiro se tenta chamar com tons e se o detector de tons segue activo, passa a chamar com pulsos. No período entre a cada dígito do número telefónico, o IDP (Interdigit pulse), se contínua atendendo ao detector de tom. Se em algum IDP o detector activa-se, o telefonema termina-se e retorna-se uma mensagem de BUSY. Uma vez terminada a marcação, volta-se a atender ao detector de tom para comprovar se há conexão. Neste caso podem suceder várias coisas:
- Rings de espera. Detectam-se e contabilizan os rings que se recebam, e se comparam com o registo S1 do módem. Se excede-se do valor ali conteúdo retorna-se à mensagem "NÃO ANSWER".
- Se há resposta activa-se um detector de voz/sinal, a detecção da resposta do outro módem realiza-se através do filtro de banda alta (ao menos deve estar activo 2 segundos).
- Se o detector de tom fluctúa em um período de 2 segundos retorna-se a mensagem "VOICE". A mensagem "NÃO ANSWER" pode se obter se se produz um intervalo de silêncio após o telefonema.
3) Estabelecer o enlace. Implica uma sequência de processos que dependem se se está a chamar ou se se recebe o telefonema.
Se está a chamar-se será:
- Fixar a recepção de dados a 1.
- Seleccionar o modo de baixa velocidade.
- Activar 0'6 segundos o tom de telefonema e esperar sinal de linha.
- Desactivar sinal de tom
- Seleccionar modo de alta velocidade.
- Esperar a receber uns, depois transmitir uns e activar a transmissão
- Analisar os dados recebidos para comprovar que há conexão. Se esta não se consegue no tempo limite fixado no registo S7, se dá a mensagem "NÃO CARRIER"; em caso contrário, deixam-se de enviar uns, se activa o sinal de conexão, se desbloqueia a recepção de dados e se dá a mensagem "CARRIER".
Se está a receber-se será:
- Selecção do modo resposta.
- Desactivar o scrambler.
- Seleccionar o modo de baixa velocidade e activar o tom de resposta (p. ej. 2.400 Hz durante 3'3 s).
- Desactivar o transmissor.
- Esperar portadora, se não se recebe activar o transmissor, o modo de alta velocidade e o tom a 1.800 Hz.
- Esperar o tempo indicado em S7, se não há conexão envia a mensagem "NÃO CARRIER", se a há, indica "CONNECT", se activa o transmissor, o detector de portadora e o sinal de conexão.
Em resumem os passos para estabelecimento de uma conexão são:
- O terminal levanta a linha DTR.
- Envia-se desde o terminal a ordem ATDT 5551234 ("AT" -> atenção, D -> marcar, T -> por tons, 5551234 -> número a chamar.)
- O módem levanta a linha e marca o número.
- O módem realiza o hand shaking com o módem remoto.
- O programa de comunicação espera o código de resultado.
- Código de resultado "CONNECT".
Teste em módems Hayes
Os testes permitem verificar o módem local, o terminal local, o módem remoto e a linha de comunicações. Com o registo do módem S18 indica-se o tempo de duração dos testes. Se seu conteúdo é 0, não há limite de tempo e é o utente o que deve finalizar as provas com a ordem AT&T0. O módem ao acender-se realiza uma série de exames internos. Em caso de surgir algum erro, indicar-se-lhe-á ao DTE oportunamente.
Os testes que podem se realizar são:
- Local analog loopback (bucle local analógico): executa-se com &T1. Comprova a conexão entre o módem e o terminal local. Depois de introduzir AT&T1, passados uns segundos, entra-se em modo on-line. Para realizar o teste deve estar activado o eco local. A execução correcta do teste implica que todo o carácter digitado pelo utente aparecerá duplicado. Para terminar o teste, pulsa-se a sequência de escape e depois AT&T0. Se o teste inicia-se estando já ligado a um serviço, esta conexão se corta.
- Local Digital Loopback (bucle local digital): executa-se com &T3. Só pode realizar durante uma conexão com um módem remoto. Comprova a conexão entre o módem local e o remoto, e o circuito de linha. Envia ao módem remoto as correntes que receba dele.
- Remote Digital Loopback (bucle digital remoto): executa-se com &T6. Comprova o terminal local, o módem local, o módem remoto e o circuito de linha. Deve realizar durante uma conexão, e o módem remoto deve aceitar a petição do teste. Para finalizá-lo passa a modo de ordens com a sequência de escape e digita-se AT&T0. O terminal local compara a corrente recebida com a transmitida por ele previamente. As correntes são proporcionadas pelo utente.
- Remote Digital Loopback with Selftest (bucle digital remoto com autotest): executa-se com &T7. Comprova o módem local, o remoto, e o circuito de linha. Deve realizar durante uma conexão e para finalizá-lo há que indicar a sequência de escape e AT&T0. Gera-se um padrão binário, segundo a recomendação V.54 do CCITT, para comprovar a conexão. Ao finalizar o teste indica-se o número de erros aparecidos, (de 000 a 255).
- Local Analog Loopback with Selftest (bucle analógico local com autotest): executa-se com &T8. Comprova o módem local. Depois de iniciar-se o teste, passados uns segundos, retorna-se ao modo de ordens. Finaliza-se com &T0 ou se atinge-se o tempo limite definido em S18. O teste comprova os circuitos de transmissão e recepção do módem. Utiliza-se um padrão binário, segundo a recomendação CCITT V.54. Se está ligado com algum serviço, a conexão corta-se. Ao finalizar o teste retorna-se o número de erros, (000 a 255).
Protocolos de verificação de erros
O controle de erros: são várias técnicas mediante as quais se chequea a confiabilidade dos blocos de dados ou dos caracteres.
- Paridade: função onde o transmissor acrescenta outro bit aos que codifican um símbolo. É paridade par, quando o símbolo tenha um número par de bits e é ímpar em caso contrário. O receptor recalcula o número de par de bits com valor um, e se o valor recalculado coincide com o bit de paridade enviado, aceita o pacote. Desta forma detectam-se erros de um sozinho bit nos símbolos transmitidos, mas não erros múltiplos.
- CRC: (Cyclic Redundancy Check, prova de redundância cíclica). Esta técnica de detecção de erro consiste em um algorítmo cíclico no qual a cada bloco ou trama de dados é chequeada pelo módem que envia e pelo que recebe. O módem que está a enviar insere o resultado de seu cálculo na cada bloco em forma de código CRC. Por sua vez, o módem que está a receber compara o resultado com o código CRC recebido e responde com um reconhecimento positivo ou negativo dependendo do resultado.
- MNP: (Microcom Networking Protocol, protocolo de rede Microcom). É um controle de erro desenvolvido por Microcom, Inc. Este protocolo assegura transmissões livres de erro por médio de uma detecção de erro, (CRC) e retransmisión de tramas equivocadas.
Protocolos de transferência de arquivos
- Xmodem: é o protocolo mais popular, mas lentamente está a ser substituído por protocolos mais fiáveis e mais rápidos. Xmodem envia arquivos em blocos de 128 caracteres ao mesmo tempo. Quando o computador que está a receber comprova que o bloco tem chegado intacto, o assinala assim e espera o bloco seguinte. A revisão de erro é um checksum ou uma revisão mais sofisticada de redundância cíclica. Algumas comunicações por software suportam ambas e poderiam automaticamente usar a mais indicada para um momento dado. Durante uma descarga, o software tende a usar o CRC, mas alterar-se-á checksum se detecta-se que o host não suporta o CRC. O protocolo de Xmodem também precisa ter declarado em sua configuração: não paridade, oito bits de dados e um bit de parada.
- Xmodem-1k: é uma pequena variante do anteriormente mencionado, que usa blocos que posem um kilobyte (1.024 bytes) de tamanho. Este protocolo é ainda mau chamado ‘Ymodem’ por alguns programas, mas a gente gradualmente se inclina ao chamar correctamente.
- Xmodem-1k-g: é uma variante do anterior para canais livres de erro tais como correcção de erros por hardware ou linhas de cabo null-módem entre dois computadores. Consegue maior velocidade enviando blocos um depois de outro sem ter que esperar o reconhecimento desde o receptor. No entanto, não pode retransmitir os blocos em caso de erros. Em caso que um erro seja detectado no receptor, a transferência será abortada. Ao igual que o anterior, muitas vezes é mau chamado ‘Ymodem-g’.
- Zmodem: este avançado protocolo é muito rápido ao igual que garante uma boa confiabilidade e oferece várias características. Zmodem usa pacotes de 1 kb em uma linha limpa, mas pode reduzir o tamanho do pacote segundo se a qualidade da linha vai deteriorando-se. Uma vez que a qualidade da linha é recuperada o tamanho do pacote se incrementa novamente. Zmodem pode transferir um grupo de arquivos em um lote (batch) e guardar exactamente o tamanho e a data dos arquivos. Também pode detectar e recuperar rapidamente erros, e pode resumir e interromper transferências em um período mais tarde. Igualmente é muito bom para enlaces satelitales e redes de pacotes comutadas.
- ASCII: em uma transferência ASCII, é como que se o que envia estivesse actualmente digitando os caracteres e o receptor os gravando agora. Não se utiliza nenhuma forma de detecção de erro. Usualmente, só os arquivos ASCII podem ser enviados desta forma, isto é, como arquivos binários que contêm caracteres.
- Ymodem: este protocolo é uma variante do Xmodem, o qual permite que múltiplos arquivos sejam enviados em uma transferência. Ao longo dela, se guarda o nome correcto, tamanho, e data do arquivo. Pode usar 128 ou (mais comummente), 1.024 bytes para os blocos.
- Ymodem-g: este protocolo é uma variante do anterior, o qual atinge uma taxa de transferência muito alta, enviando blocos um depois de outro sem esperar por um reconhecimento. Isto, no entanto, significa que se um erro é detectado pelo receptor, a transferência será abortada.
- Telink: este protocolo é principalmente encontrado em Fido Bulletin Board Systems. É basicamente o protocolo Xmodem usando CRC para chequear e um bloco extra enviado como cabeceira do arquivo dizendo seu nome, tamanho e data. Por sua vez, também permite que mais de um arquivo seja enviado ao mesmo tempo (Fido é uma BBS muito popular, que é usada em todo mundo).
- Kermit: este protocolo foi desenvolvido para fazer mais fácil que os diferentes tipos de computadores trocassem arquivos entre elas. Quase nenhum computador que usa Kermit pode ser configurada para enviar arquivos a outro computador que também use Kermit. Kermit usa pequenos pacotes (usualmente de 94 bytes) e ainda que é fiável, é lento porque a relação do protocolo de dados para usá-los é mais alta que em muitos outros protocolos.
Veja-se também
Modelo:ORDENAR:Modemckb:مۆدێمkrc:Модем
