Modem (analog)

Datenübertragung über das Telefonnetz
Ein Modem ist ein Gerät der Telekommunikationstechnik, das digitale Signale (von der Computerschnittstelle) in analoge Signale (zum Telefonnetz) und analoge Signale (vom Telefonnetz) in digitale Signale (zur Computerschnittstelle) per Modulation und Demodulation umwandelt. Aus dieser Funktion heraus hat sich der Begriff Modem entwickelt (MOdulator/DEModulator).

Die Modulation ist deshalb wichtig, um das zu übertragene Signal in eine Form zu bekommen, die sich für die Übertragung über weite Strecken und die Bedingungen durch das Übertragungsmedium eignet. Reine digitale Signale eignen sich nicht für die Übertragung. Schon bei einer kurzen Strecke wird ein digitales Signal stark verfälscht.
Speziell bei Modems (analog) für die Übertragung im Telefonnetz muss das zu übertragene Signal so aufbereitet werden, dass es sich für die Übertragung im Frequenzbereich zwischen 300 und 3.400 Hz eignet.
Zusätzlich ist ein Modem mit einer Logik ausgestattet, um zu einer Gegenstelle (z. B. ein anderes Modem) ein Verbindung aufzubauen, Verbindungen anzunehmen und Daten zu übertragen.

Hinweis: Es gibt Modems, die nach dem Einstecken in die TAE-Dose das nachgeschaltete Telefon lahm legen. Das Problem ist, dass diese Modems die Leitung nicht durchschalten.

Modem-Standards

Die technische Mindestleistung von Modems wurde von der ITU in den V-Vorschriften für das analoge Telefonnetz und in den X-Vorschriften für das digitale Telefonnetz zusammengefasst.

ITU-T-Standard Betriebsart Download Upload
V.21 vollduplex je 300 Bit/s
V.22 vollduplex je 1.200 Bit/s
V.22bis vollduplex je 2.400 Bit/s
V.23 halbduplex 1.200 Bit/s
vollduplex 1.200 Bit/s 75 Bit/s
vollduplex 75 Bit/s 1.200 Bit/s
V.32 vollduplex je 9.600 Bit/s
V.32bis vollduplex je 14.400 Bit/s
V.34 vollduplex je 28.800 Bit/s
V.34bis vollduplex je 33.600 Bit/s
V.90/V.92 vollduplex 56.000 Bit/s 33.600 Bit/s

Weil die Datenübertragung über das Telefonnetz ein Auslaufmodell ist und man ein gewisse technische Grenze erreicht hat, ist die Weiterentwicklung der Modem-Standards für das analoge Telefonnetz eingestellt worden.

Aufgabe eines Modems

  • Umsetzen der binären Daten-, Steuer- und Meldesignale über die Schnittstelle
  • Signalumsetzung für den Verbindungsaufbau und -abbau
  • Erzeugen der Datenpakete
  • Taktrückgewinnung in synchronen Netzen
  • Anpassung der binären Datensignale an den Übertragungsweg

Vorgänge beim Verbindungsaufbau

Ein Modem wird über die so genannten AT-Befehle gesteuert. Bei einem Wählprogramm wird das automatisch erledigt. Bei einem Terminal-Programm an einem Computer muss man die AT-Befehle manuell über die Tastatur eingeben.
Die Anwahl wird über das Telefonnetz zu einem anderen Modem-Teilnehmer vorgenommen. Nimmt dieser den Anruf an, so versuchen sich die beiden Modems über wichtige Übertragungsparameter abzustimmen:

  • Übertragungsgeschwindigkeit
  • Fehlerkorrektur
  • Datenkompression
  • Protokolle

Wenn alle Parameter ausgetauscht sind und ein gemeinsamer Nenner der verwendeten Sprache (Modulation) abgestimmt ist, beginnt die eigentliche Datenübertragung.

Fax-Modem

Fax-Modems sind in der Lage mit spezieller Software Faxe zu verschicken und zu empfangen.
Der Fax-Versand wird in einem Computer über einen Druckertreiber realisiert, der statt einem Drucker ein angeschlossenes Modem für den Ausdruck benutzt. Dabei wird das Dokument nicht gedruckt, sondern verschickt.
Handschriftliche Dokumente oder Original-Vorlagen müssen allerdings vor dem Versand erst eingescannt werden.

Softmodem

Softmodems sind Steckkarten (PCI / AMR / CNR / ACR) oder USB-Adapter (extern), deren Steuerung vom Prozessor übernommen werden muss. Diese Geräte sind meist sehr billig, weil die Herstellungskosten durch den geringeren Bauteilbedarf geringer ist.
Ähnlich arbeiten auch ISDN-Karten-Treiber, die V.xx-Modems simulieren.
Der Nachteil daraus ergibt sich aus der zusätzlich notwendigen Prozessorbelastung. Bei Softmodems geht man allerdings davon aus, dass der eingesetzte Computer über genügend Leistungsreserven verfügt.

Anschlussmöglichkeiten

Externe Modems haben in der Regel folgende Anschlussmöglichkeiten, die je nach Hersteller und Modell abweichen:

  • Serielle Schnittstelle oder USB (externe Geräte)
  • Stromanschluss
  • Anschluss ans Telefonnetz (analog)
  • evt. Audio-Anschlüsse für Mikrofon- und Lautsprecher (z. B. Headset)
  • evt. Anschluss für Telefon (durchgeschleift)

56K-Modems

Warum haben 56K-Modems eine Begrenzung der theoretischen Datenübertragungsrate von 56 kBit pro Sekunde?
Die Technik der 56K-Modems stammt aus den USA. Dort verwenden einige Vermittlungsstellen eines der acht Datenbits für Signalisierungszwecke, so das maximal eine Übertragungsrate von 56.000 kBit/s genutzt werden kann:
Datenbits x Abtastrate = Übertragungsrate
7 Bit x 8 kHz = 56 kBit/s

Warum kann mein 56K-Modem nicht mehr als 40 bis 46 kBit/s übertragen?
Die Modems haben mit der oftmals schlechten Leitungsqualität zu kämpfen. Sie müssen sich auf die in der Vermittlungsstelle verwendete Abtastrate von 8.000 Werten in der Sekunde synchronisieren. Die Modems (beim Anwender und beim Provider) einigen sich deshalb auf die maximal mögliche Übertragungsrate, die beim Verbindungsaufbau erreicht werden konnte.

Warum kann man in die eine Richtung 56 kBit und in die andere Richtung nur 33,6 kBit übertragen?
Übertrager, Leitungskapazitäten oder Leitungsinduktivitäten können die unterschiedlichen Spannungspegel während einer Übertragung so dämpfen, dass sie nicht mehr korrekt erkannt werden können. Da die dadurch notwendige, gleichzeitige sende- und empfangsseitige Leitungsanpassung einen sehr hohe Aufwand erfordert, haben sich die Hersteller auf eine Richtung beschränkt. Deshalb sind diese Modems auf eine möglichst hohe Download-Datenrate optimiert.

Modem-Problem

Nach dem Einstecken des Modems in die TAE-Dose funktioniert das Telefon nicht mehr!
Entweder wurde nicht das Original-Anschlusskabel des Modems verwendet oder es handelt sich um ein Modem, welches die ab-Ader nicht weiterschaltet. In der Regel sollte das jedes Modem machen.

Wer schon ein Modem hat, das Probleme bereitet, dem ist eine AWADo (alt) oder eine AMS (neu) oder ein Umschalter T2 zu empfehlen. Diese Geräte, in Form von Anschlussdosen, erlauben den Betrieb von zwei oder mehr Endgeräten an einem Anschluss, ohne das sie sich gegenseitig stören.

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