EL MODEM

La comunicación entre computadora PC y diferentes líneas de entrada (Teléfono, Conexiones de red, LAN, WAN, WiFi y otros) se efectúa mediante un MODEM, que forma parte imprescindible de la computadora en sus más variadas aplicaciones. En la presente nota trataremos de analizar el MODEM y sus bases técnicas, funcionales y operativas.

¿QUE ES EL MODEM?

El MODEM es un dispositivo de Modulación y Demodulación y es esencialmente un conjunto de etapas de codificación y decodificación. En este sentido, es de vital importancia en todos los casos donde una señal debe hacer interfaz con otra señal de una plataforma diferente. El MODEM actúa, en este caso, como interfaz en ambos sentidos para permitir, por ejemplo, que la señal telefónica sea aceptada y comprendida por una computadora y viceversa. Pero el MODEM no sólo actúa en conexiones telefónicas, sino también en un sentido mucho más amplio en todos los casos en los cuales se produce la transferencia de información entre plataformas diferentes. Los ejemplos abundan en televisión para la recepción de señales de cable codificadas y señales satelitales, en computación para permitir el uso de banda ancha de mucho mayor velocidad que la simple conexión telefónica, pero desde luego también en otras conexiones. Los equipos conectados en una red de WiFi también deben usar MODEM para lograr el funcionamiento del sistema. Estos sistemas inalámbricos que operan en la frecuencia de 2.4GHz, fueron tratados ampliamente en los números 200 y 215 de SABER ELECTRONICA.

Las aplicaciones inalámbricas son reguladas por el WAP (Wireless Application Protocol).

 
DIFERENTES TIPOS DE MODEM
Las conexiones basadas en el MODEM pueden dividirse en tres grupos.
  • Simples
  • Dúplex
  • Semidúplex

En las figuras 1, 2 y 3 se ilustran las tres variantes en forma esquemática. La figura 1 indica el sistema Simplex, en el cual se efectúa una transmisión con un solo cable y en una sola dirección, de la fuente (source) al receptor (sink).

En la figura 2 vemos el sistema Dúplex, que permite una comunicación bilateral simultánea mediante dos líneas separadas. En este sistema es necesario usar un filtro o supresor de ecos, que elimina los ecos producidos en la transmisión de datos.

En la figura 3 vemos el sistema Semidúplex que también permite una comunicación bilateral, pero no en forma simultánea. Se usa una sola línea y la comunicación es secuencial, primero una y después la otra y así sucesivamente.

Este sistema no necesita un filtro de ecos.

Además de estas divisiones basadas en su aplicación, pueden distinguirse diferentes tipos de MODEM para conexión alámbrica vía un cable dedicado y conexiones inalámbricas sin cable. Ambas versiones son usadas ampliamente. El desarrollo del MODEM se realizó en forma progresiva de acuerdo al siguiente esquema.

  • 300bps - En vigencia desde 1960 hasta 1983, aproximadamente.
  • 1200bps - Muy popular en 1984 y 1985
  • 2400bps
  • 9600bps - Apareció por primera vez a los fines del año 1990.
  • 19.2kilobits por segundo (Kbps)
  • 28.8Kbps
  • 33.6Kbps
  • 56Kbps - Fue designado como Norma en 1998
  • ADSL, Con un límite máximo teórico de 8 megabits por segundo (Mbps) - Se popularizó en 1999 y sigue en vigencia.

En la figura 4 vemos un esquema que demuestra un factor importante en todo MODEM, la conversión analógica-digital y digital-analógica. Este aspecto es necesario debido a que las líneas telefónicas funcionan con señales analógicas moduladas en amplitud, mientras que la computadora funciona con señales digitales. Se observa en esta figura cómo las ondulaciones de la señal analógica son modificadas en el MODEM en señales digitales y viceversa.

 
TECNICAS USADAS EN EL MODEM
La capacidad de transferir datos mediante un MODEM puede ser medido mediante el uso de unidades específicas, denominadas baud y bit por segundo (bps). Entre ambas existe una relación muy directa, siendo: Bps = baud x cantidad de bits por baud.

Esto significa que con baud se expresa la cantidad de pulsos (intervalos) de la portadora, mientras que con bps se expresa la cantidad de bits que se pueden transmitir en cada pulso.

En una época, al comienzo de las interconexiones entre computadoras, se usaba sólo un bit en cada baud, motivo por el cual 1200 bits eran 1200 bauds. La necesidad de aumentar notablemente la velocidad de transmisión obligó a incrementar la cantidad de bits de cada pulso, debido a que la velocidad máxima en comunicaciones bilaterales era siempre de 1200 bauds. Se deriva entonces el concepto del paquete que indica cuántos bits pueden ser transmitidos por cada pulso.

Un MODEM de 9600bps es un dispositivo que transmite 8 bits en cada pulso. 9600bps = 1200 baud x 8 bits por baud.

Para lograr este rendimiento se usa el proceso denominado Modulación de Amplitud en Cuadratura. (QAM = Quadrature Amplitud Modulation).

Las señales moduladas con QAM usan paquetes de bits en cada pulso en lugar de bits individuales. El método del QAM es una combinación de modulación de amplitud junto con un gatillado por rotación de fase. En un sistema de 28.8kbps se deben usar 24 bits por baud. Recordamos a los lectores que en la modulación de amplitud el único parámetro variable es la amplitud, mientras que en el QAM los parámetros involucrados son amplitud y fase, motivo por el cual se logra el aumento de la cantidad de bits en cada pulso.

El valor máximo de bits que puede ser transmitido en un sistema, depende de varios factores. Uno es la cantidad de niveles del dispositivo “V” y otro es la cantidad de bits que implica que en un sistema binario, cada nivel representa B log2 V. Asumiendo que la cantidad máxima es de “B” niveles, el valor de la tasa máxima de bits es expresado como expresión de tasa máxima de bits = B log2 V bits en concordancia con el teorema de Henry Nyquist. Sin embargo, para lograr el mejor aprovechamiento del ancho de banda disponible, deben encontrarse métodos para reducir el ancho de banda por debajo del nivel de Nyquist convencial. Las normas de la tabla 1 se ajustan a las indicadas por la ITU (International Telecommunications Union).

F,S,K. (Frequency Shift Keying) = Gatillado por desplazamiento de frecuencia.

P.S.K (Phase Shift Keying) = Gatillado por desplazamiento de fase.

Q.A.M. (Quadrature Amplitude Modulation) = Modulación de amplitud en cuadratura.

T.C.M. (Time Code Modulation) = Modulación por Código de Tiempo. En este sistema se usa el MODEM sólo en los instantes en que una señal está presente. Esto produce una tasa de muestreo variable, existiendo una señal con un valor medio de Nyquist sensiblemente menor, tal como habíamos anticipado más arriba. Los circuitos usados son de modulación de amplitud, pero con un valor constante.

Entonces la variable es el tiempo nouniforme del método. Se han desarrollado procesadores dedicados para este tipo de modulador, tales como BC635PCI-U, BC635PCI-U-OCXO, BC637PCI-U y BC637PCI-U-OCXO de la marca Symmetricom.

Existen, desde luego, sistemas más elaborados, dedicados principalmente a los MODEM para cable, que logran velocidades mayores mediante el uso de sistemas de compresión.

Los valores de compresión son de 4 a 1 en el V.44 y de 6 a 1 en el V.42 bis. El MODEM tipo V.92 posee una velocidad mayor aún, teniendo los siguientes valores: ISDN (Integrated Services Digital Network) (64-128 Kbps), ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) (640Kbps y más), Cable (1000Kbps y más).

Los más usados en el mercado argentino son el ADSL y el MODEM de Cable.

En sistemas digitales se usa un CODEC (Codificador-Decodificador) con funciones similares al MODEM.

 
LA CORRECCION DE ERRORES
Señales transmitidas mediante el uso de líneas telefónicas y MODEM, están sujetas a errores que requieren la retransmisión del dato erróneo. Los métodos para lograr este cometido son varios y fueron apareciendo a través del uso del sistema durante años.

El método más antiguo y sencillo es, sin embargo, la Revisión por Paridad. Este método puede ser del tipo par o impar. En un sistema con revisación par, todos los dígitos “1” son pares lo que obliga a agregar un dígito al mensaje original (el bit de paridad). Si la comparación del mensaje con el prototipo varía, el mensaje se vuelve a transmitir automáticamente para poder así corregir el error. Debemos recordar que un sistema similar es usado en la grabación de discos CD, motivo por el cual invitamos al amigo lector releer lo expresado en el libro “Equipos de Audio Modernos”, por Egon Strauss (Editorial QUARK).

 
LAN, WAN E INTERNET
La agrupación de varias computadoras con su MODEM, es conocida como LAN (Local Área Network). La agrupación de varios LAN constituye un WAN (Wide Área Network) y el conjunto de WAN´s forma el INTERNET.

Estos términos son ampliamente conocidos, pero los repetimos aquí para evitar toda interpretación errónea.

El servicio conocido como ISDN (Integrated Services Digital Network) es un servicio pago de algunas empresas telefónicas que es muy popular en los Estados Unidos, si bien poco usado en nuestro país. Como es un sistema digital podrá ser usado recién cuando las líneas telefónicas usen uniformemente líneas digitales, por ejemplo la Fibra Óptica. Este servicio permite la comunicación digital bilateral de voz e imagen o texto mediante un solo conductor.

 
CONCLUSIONES
Los MODEM son una parte importante en todo sistema relacionado con PC y su desarrollo está en plena vigencia, agregándose nuevas técnicas de mayor velocidad y conectividad mejorada.
 
Autor: Egon Strauss
FIGURA 1
 
FIGURA 2
 
FIGURA 3
 
FIGURA 4
 
TABLA 1
 
 
 
 
 
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