Módems¶

Un módem es un equipo modulador/demodulador que se instala entre la computadora (digital) y el sistema telefónico (analógico). La función fundamental de un módem es la adaptación de las señales digitales entre equipos para su transmisión a través de un medio analógico.

Un módem debe realizar las funciones que se asocian a la transmisión y recepción de las señales:

• Transmisión:

  Modulador \(\rightarrow\) Conversor analógico/digital \(\rightarrow\) Ecualizador

• Recepción

  Amplificador \(\rightarrow\) Ecualizador adaptativo \(\rightarrow\) Demodulador \(\rightarrow\) Detector de portadora

Cuando el módem actúa como modulador varía la frecuencia de la señal digital para formar una señal analógica continua. Cuando actúa como demodulador quita las frecuencias variadas de la onda analógica para convertirla en impulsos digitales.

Funcionamiento del módem¶

Cuando dos módems establecen comunicación intercambian una serie de sonidos llamada señal portadora. Cada portadora tiene una frecuencia determinada que es reconocida por el otro módem, de tal manera que si el módem recibe una llamada y no encuentra la portadora, inmediatamente corta la transmisión y envía un mensaje al usuario. La señal portadora es transmitida como onda senoidal, la cual comienza en voltaje cero, se incrementa de manera positiva hasta cierto valor, desciende nuevamente a cero y decrece hasta el mismo valor anterior pero de manera negativa. La frecuencia de la señal se mide por el número de ciclos que se producen en un tiempo determinado.

El ancho de banda se refiere a la capacidad de transporte de información. Su unidad es el hercio (Hz) y define el rango de frecuencias que se pueden alcanzar sin llegar a degradar la señal. Cuanto mayor sea éste, mayor será la capacidad del módem de transportar datos. La mayor parte de los módems se fabrican dentro de un rango de 300 a 3000 Hz, que es el centro del ancho de banda de las líneas telefónicas, la zona más estable y con mayor capacidad para reproducir la modulación.

Si se quiere alcanzar velocidades más altas no se logrará sólo incrementando la velocidad de muestreo. Según el teorema de Nyquist “dado un canal con ancho de banda \(B\), es posible transmitir símbolos independientes a una velocidad \(r\), con \(r\leq 2 B\), sin interferencia simbólica¹”. Por ello, con líneas perfectas de 3000 Hz no sirve de nada una frecuencia mayor de 6000 Hz. Luego para obtener módems más rápidos se debe obtener más bits por muestra. Los módems más avanzados lo consiguen con técnicas como QAM.

Muchos módems actuales tienen integradas compresión y corrección de errores, con lo que se mejora la velocidad de transmisión de datos efectiva (sin necesidad de software adicional). Un esquema de compresión popular es el MNP 5, que usa codificación de longitud de series para comprimir series de bytes idénticos. Otro esquema es el V.24bis, que emplea un algoritmo de compresión de Ziv-Lempal.

RS-232-C¶

El circuito adaptador mecánico y eléctrico de un módem está definido por el estándar de normalización RS-232-C / CCITT V.24 para comunicaciones entre ordenadores y dispositivos periféricos. Los módems se fabrican cumpliendo las recomendaciones del CCITT (Comité Consultivo Internacional de Telegrafía y Telefonía), también conocidos como las series V y que tienen un margen de operatividad que varía entre la V.21 a 200 baudios y la V.90 a 56Kbps.

La especificación mecánica describe un conector de 25 pines. La especificación eléctrica para RS-232 es que un voltaje menor que -3V es un 1 binario, y que un voltaje mayor que +4V es un 0 binario. Se permiten velocidades de transmisión de hasta 20Kbps, así como cables de hasta 15m. La especificación funcional dice qué circuitos se conectan a cada uno de los 25 pines y qué significan.

El protocolo se basa en pares de acción-reacción. Por ejemplo, cuando la terminal establece “Petición de Envío”, si el módem está en condición de aceptar datos, contesta con “Libre para Enviar”.

Es común que dos computadoras deban conectarse usando RS-232-C. Como ninguna de ellas es un módem, existe un problema de interfaz. Este problema se resuelve conectando las computadoras con un aparato llamado módem nulo, que conecta la línea transmisora de una máquina con la línea receptora de la otra.

El estándar RS-449 resuelve las limitaciones del RS-232-C en velocidad de transmisión y en longitud máxima del cable.

Mejoras de los módems¶

Codificación sin redundancias¶

La norma V32 incorpora la posibilidad de utilizar un código sin redundancia, lo que disminuye el número de bits enviados en cada nivel de señalización y, por tanto, aumenta la velocidad efectiva de transmisión.

Cancelación de eco¶

Consiste en eliminar de la señal recibida la parte de información que corresponde a la emisión propia. Estas técnicas se utilizan en V32, V32bis y V34.

Control de flujo¶

Esta facilidad se incorpora a un módem con la finalidad de evitar la saturación del búfer de transmisión cuando se rechazan muchos paquetes por el módem receptor. Son fundamentalmente tres: RTS/CTS, Xon/Xoff y ENQ/ACK; los dos últimos son control por software y el primero lo es por hardware.

Programación y control del módem¶

Para cada modelo de módem existe un “juego de comandos” que permite su manipulación y control. Los comandos “Hayes” se han convertido en un estándar de facto para controlar módems.

Los comandos Hayes presentan el siguiente formato:

AT<comando>(parámetros)<comando>(parámetros)…

Algunos de los comandos Hayes más importantes son:

• A: fuerza el modo respuesta
• D: marca un número telefónico
• H: cuelga o descuelga el teléfono
• Z: reinicia el módem

Modos de operación del módem¶

El módem puede encontrarse en uno de los siguientes modos de operación:

• Modo comando local: así se encuentra el módem cuando acaba de ser encendido. Está preparado para recibir comandos.
• Modo negociación: se encuentra así una vez que se ha realizado una llamada, se recibe la señal portadora desde el corresponsal, entrando en un proceso de negociación de los parámetros que van a regir la transmisión.
• Modo en línea: una vez concluida la negociación y establecidas las condiciones de la comunicación, el módem pasa a este modo durante el cual el equipo modula y demodula los datos que recibe y envía desde o hacia el terminal. No admite comandos, excepto el escape para pasar de nuevo al modo comando local, y algún comando especial.
• Modo comando en línea: en el caso anterior, la secuencia de escape termina la comunicación; existen también comandos que se envían sin necesidad de cortar el enlace, éste es el modo de comando en línea, que permite modificar algún parámetro de la transmisión.

Normas V del CCITT¶

• V.21 300 bps en dúplex, prácticamente en desuso. Su principal ventaja es su rápida velocidad de establecimiento de la conexión.

• V.22 1200/600 bps en dúplex, utilizada en los viejos portátiles.

  V.22bis 2400/1200/600 bps en dúplex, se utiliza aún por se la máxima velocidad de algunos servicios que utilizan la RTB.

• V.23 1200 bps en dúplex, tiene su máximo interés en aplicaciones interactivas, como el videotex.

• V.26 2400/1200 bps, nunca ha sido popular.

• V.27ter 4800/2400 bps, utilizada como fallback del V.29 en caso de más calidad de la línea y en las comunicaciones de FAX.

• V.29 9600 bps en semidúplex, utilizada principalmente en las comunicaciones de FAX.

• V.32 9600/7200/4800 bps en dúplex, consigue una velocidad muy alta sobre las líneas telefónicas. Ha sido muy popular, junto con el V.32bis

  V.32bis 14000 bps en dúplex, con bajada a 12000 bps como back-up.

• V.34 28800 bps en dúplex sobre líneas analógicas a 2 hilos. Muy popular.

  V.34bis 36600 bps. Es el estándar para el acceso a Internet.

• V.90 33600 bps en sentido ascendente y 56000 en sentido descendente.

Norma V.90¶

Hasta 1998 que se publica la norma V.90 se proponían dos estándares distintos e incompatibles entre sí para los módems de 56K. El primer estándar era el k56flex y lo proponían los fabricantes Rockwell y Lucent, el segundo era el x2 propuesto por el fabricante 3com/UsRobotics. V.90 toma lo mejor de cada uno de los dos estándares anteriores.

Los módems V.90 han sido optimizados para utilizarse en conexiones a Internet, permitiendo un ancho de banda teórico entre usuario y el servidor remoto del proveedor de acceso de 56000 bps cuando se descargan datos y de 28800 bps cuando se envían o cuando se conecta directamente con otro módem V.34 o V.90.

Los módems a 56K basan su funcionamiento en que uno de los módems (el del proveedor, en el caso de conexión a Internet) está conectado directamente a una línea digital (RDSI o T1), lo que evita una conversión de digital a analógico y otra de analógico a digital.