El Módem

¿QUÉ ES UN MÓDEM?

Un módem es un dispositivo que sirve para enviar una señal llamada moduladora mediante otra señal llamada portadora. Se han usado módems desde los años 60, principalmente debido a que la transmisión directa de las señales electrónicas inteligibles, a largas distancias, no es eficiente, por ejemplo, para transmitir señales de audio por el aire, se requerirían antenas de gran tamaño (del orden de cientos de metros) para su correcta recepción. Es habitual encontrar en muchos módems de red conmutada la facilidad de respuesta y marcación automática, que les permiten conectarse cuando reciben una llamada de la RTPC (Red Telefónica Pública Conmutada) y proceder a la marcación de cualquier número previamente grabado por el usuario. Gracias a estas funciones se pueden realizar automáticamente todas las operaciones de establecimiento de la comunicación.

El modem es otro de los periféricos que con el tiempo se ha convertido ya en imprescindible y pocos son los modelos de ordenador que no estén conectados en red que no lo incorporen. Su gran utilización viene dada básicamente por dos motivos: Internet y el fax, aunque también le podemos dar otros usos como son su utilización como contestador automático incluso con funciones de centralita o para conectarnos con la red local de nuestra oficina o con la central de nuestra empresa.

Aún en el caso de estar conectado a una red, ésta tampoco se libra de éstos dispositivos, ya que en este caso será la propia red la que utilizará el modem para poder conectarse a otras redes o a Internet estando en este caso conectado a nuestro servidor o a un router.

 Lo primero que hay que dejar claro es que los modem se utilizan con líneas analógicas, ya que su propio nombre indica su principal función, que es la de modular-demodular la señal digital proveniente de nuestro ordenador y convertirla a una forma de onda que sea asimilable por dicho tipo de líneas.

Es cierto que se suelen oír expresiones como modem ADSL o incluso modem RDSI, aunque esto no es cierto en estos casos, ya que estas líneas de tipo digital no necesitan de ningún tipo de conversión de digital a analógico, y su función en este caso es más parecida a la de una tarjeta de red que a la de un modem.

 Uno de los primeros parámetros que lo definen es su velocidad. El estándar más habitual y el más moderno está basado en la actual norma V.90 cuya velocidad máxima está en los 56 Kbps (Kilobites por segundo). Esta norma se caracteriza por un funcionamiento asimétrico, puesto que la mayor velocidad sólo es alcanzable "en bajada", ya que en el envío de datos está limitada a 33,6 Kbps.
Otra consideración importante es que para poder llegar a esta velocidad máxima se deben dar una serie de circunstancias que no siempre están presentes y que dependen totalmente de la compañía telefónica que nos presta sus servicios, pudiendo ser en algunos casos bastante inferiores.

 Evidentemente, el modem que se encuentre al otro lado de la línea telefónica, sea nuestro proveedor de Internet o el de nuestra oficina debe ser capaz de trabajar a la misma velocidad y con la misma norma que el nuestro, ya que si no la velocidad que se establecerá será la máxima que aquel soporte.

¿CÓMO FUNCIONA?

El modulador emite una señal denominada portadora. Generalmente, se trata de una simple señal eléctrica sinusoidal de mucha mayor frecuencia que la señal moduladora. La señal moduladora constituye la información que se prepara para una transmisión (un módem prepara la información para ser transmitida, pero no realiza la transmisión). La moduladora modifica alguna característica de la portadora (que es la acción de modular), de manera que se obtiene una señal, que incluye la información de la moduladora. Así el demodulador puede recuperar la señal moduladora original, quitando la portadora. Las características que se pueden modificar de la señal portadora son:

• Amplitud, dando lugar a una modulación de amplitud (AM/ASK).
• Frecuencia, dando lugar a una modulación de frecuencia (FM/FSK).
• Fase, dando lugar a una modulación de fase (PM/PSK)

También es posible una combinación de modulaciones o modulaciones más complejas como la modulación de amplitud en cuadratura.

MÓDEMS PARA PC

La distinción principal que se suele hacer es entre módems internos y módems externos, aunque recientemente han aparecido módems llamados "módems software", más conocidos como "winmódems" o "linuxmódems", que han complicado un poco el panorama. También existen los módems para XDSL, RDSI, etc. y los que se usan para conectarse a través de cable coaxial de 75 ohms (cable modems).

MÓDEMS TELEFÓNICOS

Su uso más común y conocido es en transmisiones de datos por vía telefónica.

Las computadoras procesan datos de forma digital; sin embargo, las líneas telefónicas de la red básica sólo transmiten señales analógicas.

Los métodos de modulación y otras características de los módems telefónicos están estandarizados por el UIT-T (el antiguo CCITT) en la serie de Recomendaciones "V". Estas Recomendaciones también determinan la velocidad de transmisión. Destacan:

• V.21. Comunicación Full-Duplex entre dos módems analógicos realizando una variación en la frecuencia de la portadora de un rango de 300 baudios, logrando una transferencia de hasta 300 bps (bits por segundo).
• V.22. Comunicación Full-Duplex entre dos módems analógicos utilizando una modulación PSK de 600 baudios para lograr una transferencia de datos de hasta 600 o 1200 bps.
• V.32. Transmisión a 9.600 bps.
• V.32bis. Transmisión a 14.400 bps.
• V.34. Estándar de módem que permite hasta 28,8 Kbps de transferencia de datos bidireccionales (full-duplex), utilizando modulación en PSK.
• V.34bis. Módem construido bajo el estándar V34, pero permite una transferencia de datos bidireccionales de 33,6 Kbps, utilizando la misma modulación en PSK. (estándar aprobado en febrero de 1998)
• V.90. Transmisión a 56,6 kbps de descarga y hasta 33.600 bps de subida.
• V.92. Mejora sobre V.90 con compresión de datos y llamada en espera. La velocidad de subida se incrementa, pero sigue sin igualar a la de descarga.

Existen, además, módems DSL (Digital Subscriber Line), que utilizan un espectro de frecuencias situado por encima de la banda vocal (300 - 3.400 Hz) en líneas telefónicas o por encima de los 80 KHz ocupados en las líneas RDSI, y permiten alcanzar velocidades mucho mayores que un módem telefónico convencional. También poseen otras cualidades, como es la posibilidad de establecer una comunicación telefónica por voz al mismo tiempo que se envían y reciben datos.

 PERFILES DE FUNCIONAMIENTO

Existen 3 tipos de perfil para funcionamiento de los módems:

1. El de fábrica, (por defecto).
2. El activo.
3. El del usuario.

Estos perfiles están guardados en su memoria RAM no volátil y el perfil de fábrica está guardado en ROM.

Hay dos opciones o lugares de memoria donde se pueden grabar los perfiles

1. AT&Y0, (al encender se carga el perfil = 0)
2. AT&Y1, (al encender se carga el perfil = 1)

Estas órdenes se envían antes de apagar el módem para que los cargue en su próximo encendido.

Cuando se escriben las órdenes "AT", dependiendo del tamaño del buffer del módem, se pueden ir concatenando sin necesidad de escribir para cada uno de ellos el prefijo "AT". De esta forma, por ejemplo cuando en un programa se pide una secuencia de inicialización del módem, se puede incluir conjuntamente en una sola línea todas las órdenes necesarias para configurar el módem.

A CONTINUACIÓN SE DESCRIBEN LOS PROCESOS QUE SE LLEVAN A CABO PARA ESTABLECER UNA COMUNICACIÓN A TRAVÉS DEL MÓDEM:

Pasos para establecer una comunicación.

1) Detección del tono de línea. El módem dispone de un detector del tono de línea. Este se activa si dicho tono permanece por más de un segundo. De no ser así, sea porque ha pasado un segundo sin detectar nada o no se ha mantenido activado ese tiempo el tono, envía a la computadora el mensaje "NO DIALTONE".

2) Marcación del número. Si no se indica el modo de llamada, primero se intenta llamar con tonos y si el detector de tonos sigue activo, se pasa a llamar con pulsos. En el período entre cada dígito del número telefónico, el IDP (Interdigit pulse), se continua atendiendo al detector de tono. Si en algún IDP el detector se activa, la llamada se termina y se retorna un mensaje de BUSY. Una vez terminada la marcación, se vuelve a atender al detector de tono para comprobar si hay conexión. En este caso pueden suceder varias cosas:

• Rings de espera. Se detectan y contabilizan los rings que se reciban, y se comparan con el registro S1 del módem. Si se excede del valor allí contenido se retorna al mensaje "NO ANSWER".
• Si hay respuesta se activa un detector de voz/señal, la detección de la respuesta del otro módem se realiza a través del filtro de banda alta (al menos debe estar activo 2 segundos).
• Si el detector de tono fluctúa en un período de 2 segundos se retorna el mensaje "VOICE". El mensaje "NO ANSWER" puede obtenerse si se produce un intervalo de silencio después de la llamada.

3) Establecer el enlace. Implica una secuencia de procesos que dependen si se está llamando o si se recibe la llamada.

Si se está llamando será:

• Fijar la recepción de datos a 1.
• Seleccionar el modo de baja velocidad.
• Activar 0'6 segundos el tono de llamada y esperar señal de línea.
• Desactivar señal de tono
• Seleccionar modo de alta velocidad.
• Esperar a recibir unos, después transmitir unos y activar la transmisión
• Analizar los datos recibidos para comprobar que hay conexión. Si ésta no se consigue en el tiempo límite fijado en el registro S7, se da el mensaje "NO CARRIER"; en caso contrario, se dejan de enviar unos, se activa la señal de conexión, se desbloquea la recepción de datos y se da el mensaje "CARRIER".

Si se está recibiendo será:

• Selección del modo respuesta.
• Desactivar el scrambler.
• Seleccionar el modo de baja velocidad y activar el tono de respuesta (p. ej. 2.400 Hz durante 3'3 s).
• Desactivar el transmisor.
• Esperar portadora, si no se recibe activar el transmisor, el modo de alta velocidad y el tono a 1.800 Hz.
• Esperar el tiempo indicado en S7, si no hay conexión envía el mensaje "NO CARRIER", si la hay, indica "CONNECT", se activa el transmisor, el detector de portadora y la señal de conexión.

En resumen los pasos para establecimiento de una conexión son:

1. La terminal levanta la línea DTR.
2. Se envía desde la terminal la orden ATDT 5551234 ("AT" -> atención, D -> marcar, T -> por tonos, 5551234 -> número a llamar.)
3. El módem levanta la línea y marca el número.
4. El módem realiza el hand shaking con el módem remoto.
5. El programa de comunicación espera el código de resultado.
6. Código de resultado "CONNECT".

TIPOS DE MODEM

Al investigar sobre los tipos de módems existentes en el mercado, nos encontramos con la "dificultad" del gran avance que han tenido en muy corto tiempo, ya que debido a las diversas variantes y sus similitudes, es muy difícil llegar a una clasificación clara de estos dispositivos.

Para simplificar este problema, decidimos exponer todos los principales tipos de módems, aunque esta clasificación, en algunos casos, no es excluyente, ya que algunos tipos comparten y/o poseen características comunes. Es importante saber, que los módems analógicos son el punto de partida para todos los otros tipos, y corresponden exactamente a la definición de módem.

Módems Analógicos

Son dispositivos que transforman las señales digitales del computador en una señal telefónica analógica y viceversa, permitiéndole al computador transmitir y recibir información por la línea telefónica convencional. Los chips que realizan están funciones de modulación y demodulación están casi estandarizados, por lo que la diferencias entre uno u otro módem sólo se debe al tipo de carcasa o los demás elementos electrónicos que lo componen.

La velocidad de los módems analógicos va desde 9.6 Kbps hasta 56 Kbps, así por ejemplo el tiempo de transferencia de un archivo de 10 Mb va desde 23 horas a 24 minutos, respectivamente.

Dentro de los módems analógicos se distinguen módems internos y módems externos.

·         Módems Externos

Se colocan en la mesa de trabajo junto con nuestro equipo, tienen forma de caja y se conectan, por un lado a la línea telefónica y por otro lado al computador. La ventaja de ellos radica en que son portátiles y que el estado del módem se conoce a simple vista (marcando, sin/con línea, transmitiendo, etc.) debido a una luces que la mayoría presenta en su parte frontal.

La conexión módem-computador, se realiza mediante un cable a un puerto serie, o del tipo USB.

• Puerto Serie. Son los más antiguos y, hoy en día, están siendo reemplazados por los USB. Lo importante es que este puerto debe estar configurado a la máxima velocidad. Su principal desventaja es que ocupan espacio importante y que necesitan una fuente de alimentación adicional, pero la gran ventaja es que todos los computadores tienen puertos series, por lo que son muy compatibles.

• Puerto USB (Universal Serial Bus). Son de conexión y configuración más sencilla. Comparten el puerto con otros dispositivos, pero la mayoría no requiere una fuente de alimentación. Ocupan aproximadamente el mismo espacio que uno para puerto serie.

Usan la UART del computador, por lo que esta debe ser capaz de proporcionar la suficiente velocidad de comunicación entre ambos. Por ejemplo, para un módem de 28.800 bps, la UART debe ser de 16550 o superior para que el rendimiento sea adecuado.

·         Módems Internos

Tienen forma de tarjeta (sobre ella están dispuestos los diferentes componentes del módem) y se colocan en las llamadas ranuras de expansión. Al estar conectadas directamente en el interior del computador, sólo tienen una salida externa para su conexión a la línea telefónica.

Existen tres tipos de ranuras de conexión:

• Ranura ISA. Debido a las bajas velocidades que se manejan en estos aparatos, hoy en día están prácticamente en desuso, a pesar que durante muchos años se utilizó en forma exclusiva.

• Ranura PCI. Es el formato más común en la actualidad. Se configura automáticamente y supone una menor carga de trabajo para la CPU del computador. Los módem que utilizan esta ranura, son de bajo costo.

• Ranura AMR. Se encuentran sólo en algunas placas muy modernas, pero son poco recomendables debido a su bajo rendimiento. Hacen que el procesador haga todo el trabajo. Hoy en día, están en desuso.

La principal ventaja de estos módems reside en su mayor integración con el ordenador, ya que no ocupan espacio sobre la mesa y reciben energía eléctrica directamente del propio ordenador. Además, suelen ser algo más baratos debido a que carecen de carcasa y transformador, especialmente si son PCI (en este caso, son casi todos del tipo "módem software"). Por el contrario, son algo más complejos de instalar y la información sobre su estado sólo puede obtenerse por software.

Además existe dos tipos más de módems analógicos que caben dentro del tipo interno, pero que debido a su particularidad se tratarán por separado: módem software o HSP y módem PC Card.

·         Módems Software o HSP

Son módems internos en los cuales se han eliminado piezas electrónicas de manera que el microprocesador del computador debe suplir las funciones de los elementos retirados mediante software. Generalmente, utilizan la ranura PCI.

En este tipo de módems se prescinde de dos componentes básicos de este tipo de aparatos:

• UART, encargado de la recepción y transmisión de las señales.
• Un chip de proceso encargado de las instrucciones.

Como tienen menos piezas, tienden a ser más baratos, pero como utilizan software necesitan microprocesadores más potentes para funcionar correctamente, ya que su rendimiento depende del número de aplicaciones abiertas.

Debido a que el software que los maneja está disponible para Windows, se les conoce también como Winmódems. Esto significa que al utilizar otro sistema operativo, el módem no funciona.

·         Módems PC-Card

Son módems que se utilizan en computadores portátiles. Su tamaño es similar al de una tarjeta de crédito, algo más gruesa, pero sus capacidades pueden ser igual o más avanzadas que en los modelos normales.

No necesita fuente de alimentación externa y su consumo eléctrico es reducido, aunque no es conveniente abusar de él cuando lo utilizamos en un computador portátil usando las baterías.

Módems Digitales

Los módems digitales, como su nombre lo indica, necesitan una línea telefónica digital, llamada RDSI o ISDN (en inglés), permitiendo velocidades hasta de 128 kbps. La Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) no es sino la evolución natural de las líneas telefónicas convencionales.

En un comienzo, en la telefonía todos sus elementos eran analógicos. Posteriormente, aparecieron las centrales digitales capaces de controlar más líneas de usuarios y realizar conexiones más rápido. La comunicación en centrales también cambió, realizándose en forma digital mejorando sustancialmente la calidad de las comunicaciones.

MÓDEM DIGITAL
Courier™ I-Modem ISDN with V.Everything®de Us Robotics.

Con una línea RDSI podemos realizar una comunicación digital de extremo a extremo, con mayores velocidades de conexión y una menor tasa de errores. Puede utilizar el mismo par de hilos de cobre que se utiliza para las líneas analógicas, por lo que el cambio a línea digital supone una inversión mínima.

Las ventajas de los usuarios que poseen RDSI son:

·         Posibilidad de mantener dos comunicaciones distintas con una sola línea.

·         Tiempos mínimos para establecer una conexión.

·         Mayor calidad de la conexión.

La RDSI se divide en dos tipos de líneas. Un acceso primario o PRI y otro acceso básico o BRI.

El Acceso Básico (BRI) es el tipo de conexión más común a la RDSI. Se compone de dos canales B de 64 Kbps cada uno y un canal D de 16kps. Los canales B son utilizados para la transmisión de información del usuario (voz, datos, fax, etc.), mientras que el canal D se utiliza para señalización.

Los Accesos Primarios (PRI) son conexiones a la RDSI para grandes centrales telefónicas o grandes servidores de acceso remoto a redes de área local principalmente. Se componen de 30 canales B de 64 Kbps cada uno y un canal D de 64 Kbps.

Aunque estos dispositivos no necesitan de ningún tipo de conversión de digital a analógico y su función se acerca más a una tarjeta de red, muchas fuentes los consideran como módems.

Módems por cable

Un cable módem es un dispositivo que permite acceso a Internet a gran velocidad vía TV cable. Se emplea generalmente en los hogares, ya que la mayor parte de las áreas residenciales tienen instalación por cable. Son cajas externas que se conectan al computador. Tiene dos conexiones, uno por cable a la conexión de la pared y otro al computador, por medio de interfaces Ethernet.

Existen dos tipos de cable módem:

• Módems coaxiales de Fibra Óptica (HFC, Hybrid Fiber-coax). Son dispositivos bidireccionales que operan por cable HFC. Ofrecen velocidades de carga en el rango de 3 a 30 Mb, con velocidades de descarga que van de 128Kb hasta 10Mb, aunque actualmente los usuarios pueden esperar velocidades alrededor de 4Mb.

• Módems Unidireccionales. Son más antiguos que los anteriores que operan por los cables de televisión coaxiales tradicionales. Permiten velocidades de carga de hasta 2Mb, y requieren un módem convencional de marcación para completar la conexión.

Puede haber confusión al denominarle módem a este dispositivo, ya que solamente tenemos la imagen de un módem de línea telefónica, pero sí es un módem, ya que modula y demodula señales, aunque es de un orden de magnitud más complicado.

Típicamente un cable módem envía y recibe datos en dos diferentes modos. En la dirección hacia el abonado la señal digital es modulada en un típico ancho de banda de algún canal de televisión de 6 MHz, que podría estar entre 42 MHz y 750 MHz. Hay diversos esquemas de modulación, pero los dos más populares son QPSK (hasta 10 Mbps) y QAM (hasta 36 Mbps).

El canal de retorno del abonado es más delicado. Normalmente, en una red de cable, el camino de retorno del abonado conocido como canal de reversa, es transmitido entre 5 y 40 MHz. Esta frecuencia tiende a ser muy ruidosa, porque existen muchas interferencias de radios AM y además interferencia de ruidos de los artefactos hogareños. Hay que agregar la interferencia introducida en el propio hogar, la pérdida en los conectores, o el cable en mal estado. Como las redes de cable están realizadas en forma de árbol y subredes en forma de ramas, todo este ruido se va sumando a través de su viaje en el canal de retorno, combinándose e incrementándose. Por esta causa, muchos fabricantes estarían usando QPSK o similares esquemas de modulación en el canal de retorno, porque QPSK es un esquema más robusto que otras técnicas de modulación en un ambiente de ruido.

Módems ADSL

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line o Línea de Abonado Digital Asimétrica) es una tecnología que, basada en el par de cobre de la línea telefónica normal, la convierte en una línea de alta velocidad. Emplea los espectros de frecuencia que no son utilizados para el transporte de la voz, y que por lo tanto, hasta ahora, no se utilizaban, abriendo de esta forma un canal de datos a alta velocidad, permitiendo a su vez (gracias a esa separación datos/voz), poder aplicar una tarifa plana para ese transporte de datos (los de Internet).

En el servicio ADSL, el envío y recepción de datos se establece desde el computador del usuario a través de un módem ADSL. Estos datos pasan por un filtro (splitter), que permite la utilización simultánea del servicio telefónico básico y del servicio ADSL. Es decir, el usuario puede hablar por teléfono a la vez que está navegando por Internet.

ADSL utiliza técnicas de codificación digital que permiten ampliar el rendimiento del cableado telefónico actual. Para conseguir estas tasas de transmisión de datos, la tecnología ADSL establece tres canales independientes sobre la línea telefónica estándar.

• Dos canales de alta velocidad (uno de recepción de datos y otro de envío de datos).
• Un canal para la comunicación normal de voz (servicio telefónico básico).

Los dos canales de datos son asimétricos, es decir, no tienen la misma velocidad de transmisión de datos. El canal de recepción de datos tiene mayor velocidad que el canal de envío de datos.

Esta asimetría, característica del ADSL, permite alcanzar mayores velocidades en sentido red-usuario, lo cual se adapta perfectamente a los servicios de acceso a información en los que normalmente, el volumen de información recibido es mucho mayor que el enviado. ADSL permite velocidades de hasta 8 Mbps en el sentido red-usuario y de hasta 1 Mbps en el sentido usuario-red.

Las principales ventajas de ADSL son:

• Uso simultáneo de Internet y de teléfono / fax, a través de la misma línea telefónica.
• Always Online. Conexión permanente a gran velocidad a Internet.
• Tarifa plana de conexión a Internet.
• Acceso a servicios y contenidos de banda ancha.
• Mayor seguridad.

Es muy difícil encontrar un módem ADSL en el comercio, los proveedores de servicio ADSL lo incluyen junto con la conexión.