How Modems Work ?

كيف تعمل المودمات  ؟

 دعونا نبدأ بملخص سريع عن كيفية نشأة المودمات . جذر المودمات www.tartoos.com:

اٍن كلمة Mode هي اتحاد لكلمتي MODULATOR-DEMODULATOR  ( أي محوَل ومزيل التحويل ) .

والمودم هو جهاز يستخدم عادة لإرسال بيانات رقمية خلال خط الهاتف , من مودم الى آخر أو عن طرفي الخط , أحدهما هو المودم المرسل : وهو يقوم بتحويل البيانات الرقمية الى " اٍشارة تماثلية ANALGO " ليمكن نقلها خلال خط الهاتف .www.tartoos.com

في الجهة الأخرى يقوم المودم المستقبل وبعملية معاكسة بتحويل الإشارة التماثلية الى بيانات رقمية . أما المودمات اللاسلكية فتقوم بتحويل البيانات الرقمية الى اٍشارات راديو بالعكس . www.tartoos.com

تم اختراع المودمات في الستينات كطريقة تسمح للطرفيات Terminals بالاتصال مع الحواسب من خلال خطوط الهاتفwww.tartoos.com

   وفي مثل هذه الحالة يمكن لطرفية صمَاء في مكتب بعيد أن تتصل بجهاز حاسب مركزي ضخم , وقد كانت الستينات عصر أجهزة الحاسب التي يتم التشارك في الاستفادة من وقت عملها حيث كان على قطاع الأعمال أن يقوم بشراء وقت الكومبيوتر من خدمة تقدم المشاركة في وقت عمل الحاسب , ويتصل اليه عبر مودمات ذات معدل نقل ( 300 بت بالثانية ) .www.tartoos.com

الطرفية الصماء هي ببساطة لوحة مفاتيح وشاشة وقد شاع استخدام نوع منها يدعى DEC VT-100 التي أصبحت نموذجاً قياسياً ( ينظر اليها الآن على أنه ذكرى من عالم الأجهزة المحاكية للطرفيات ) ويمكن لها أن تعرض 25 سطراً من أصل 80  وعندما يرسل المودم رمزاً الى أحد حروف ASCII الى الحاسب عندها يعيد الحاسب الحرف – عبر المودم – ليظهر على شاشة الطرفية . www.tartoos.com

عندما ظهرت الحواسب الشخصية في السبعينات راجت أنظمة لوحات الإعلانات bulletin board حيث يقوم الشخص بتجهيز حاسب شخصي مع مودم أو أثنين ويزوده بنظام لوحة اٍعلانات , والمستخدمون يقومون بتشغيل طرفيات صمَاء للوصول الى تلك اللوحات .www.tartoos.com

   وقد تحمل الناس سرعة 300  للمودمات فترة من الزمن حيث كانت مقبولة لأنها تعرض 300 بت في الثانية أي حوالي 30 حرف كل ثانية والتي تفوق مايمكن للمرء كتابته أو قرائته في الثانية , ولكنها لم تعد تلك السرعة مقبولة عندما بدأ الناس بتبادل برامج أضخم وصوراً من واٍلى لوحة الإعلانات .

·  لقد مرت سرعات المودمات بعدة مراحل استغرق كل منها حوالي سنتين :

300 بت /  ثانية ( من 1960 – 1983 ) .

1200 بت  / ثا ( اكتسبت الشعبية بين عامي 1984 – 1985  )

2400 بت / ثا

9600 بت / ثا ( ظهر أول مرة في آخر 1990 وبداية 1991 )

19,2 كيلوبت / ثا

28,8 كيلوبت / ثا

33,6 كيلوبت / ثا

56 كيلوبت / ثا وأصبحت في عام 1998 السرعة المعيارية ADSL بدأت شعبيتها في 1999 بسرعتها القصوى التي وصلت الى 8 ميغابت / ثا .

مودمات 300 بت / ثا :

سوف نبدأ بهذه المودمات لأنها سهلة الفهم الى حد كبير اٍنها أجهزة تستخدم " الإزاحة المتناغمة للتردد Frequency Shift Keying ( FSK )  لبث المعلومات الرقمية من خلال خطوط الهاتف وتعتمد هذه التقنية في الاتصالات على اٍعطاء نغمة تردد معينة لكل بت .

عندما يتصل مودم بآخر فاٍن المودم الأول يدعى بالمنشأ حيث يقوم ببث نغمة ذات 1070 هرتز كتعبير عن الرقم , ونغمة ذات 1270 هرتز كتعبير عن الرقم 1 .

أما المودم الثاني فيدعى المجيب ويبث نغمة 2025 هرتز للصفر ونغمة 2225 للواحد .www.tartoos.com

ونظراً لأن المودمين يبثان نغمات ترددات مختلفة فباٍمكانهما استخدام الخط في الوقت نفسه وعندها تدعى هذه المودمات بمودمات الازدواجية الكاملة FULL-DUPLEX , أما المودمات التي لايمكنها اٍلا استخدام الخط باتجاه واحد في كل مرة فتدعى مودمات النصف ازدواجية HALF-DUPLEX .

فلنفترض : أن مودمات من النوع ذات التردد 300 بت / ثا متصلة بعضها ببعض وأن المستخدم طبع الحرف A هذا الحرف آسكي هو 97 وفق نظام العد العشري ( أي 01100001 وفق النظام الثنائي ) يقوم بجهاز داخل الطرفية يدعى UART بتجزئة الحرف ( البايت ) الى بتاته المكونة ويرسلها واحدة تلو الأخرى عبر منفذ الاتصال RS-232 " التسلسلي " الى أن تصل الى المودم المتصل بالطرفية خلال هذا المنفذ حيث يتلقى المودم البتات واحدة تلو الأخرى ومن ثم فاٍن وظيفته هي اٍرسال هذه البتات عبر خط الهاتف .

     UNIVERSAL     ASYNCHRONOUS       RECEIVER     TRANSMITTER               UARTتعني المستقبل والمرسل غير المتزامن .

 Faster Modems

المودمات الأسرع

من أجل تطوير مودمات  أسرع كان على مصممي المودمات استخدام تقنيات أكثر تعقيداً من تقنية ( FSK ) حيث اخترعوا أولاً تقنية ( PSK ) PHASE-SHIFT KEYING  " الإزاحة المتناغمة للطور "  ومن ثم انتقلوا الى تقنية " تحويل النطاق التربيعي "  QUADRATURE AMPLITUDE MODULATION ( QAM ) اٍذا سمحت هذه التقنيات لقدر كبير جداً من المعلومات من السريان واٍشباع نطاق النقل لخطوط الهاتف الصوتية الاستخدام .www.tartoos.com

ثم ظهرت مودمات ذات معدل نقل يبلغ 56 كيلو بت والتي تعمل بمعدل قدره 48 كيلو بت ( على جميع خطوط الهاتف اٍلا البالغة الكمال منها ) لتشبع المدى الذي تسمح به هذه التقنيات .www.tartoos.com

وتعتمد جميع أنواع المودمات عالية السرعة على مبدأ خفض السرعة التدريجي الذي يعني أنه يمكنها اختبار خط الهاتف واٍنقاص سرعتها اذا تعذر على الخط تلبية سرعة المودم العليا .www.tartoos.com

الخطوة التالية في تطوير المودمات كانت مودمات ( ADSL ) خط المشترك الرقمي اللامتزامن , واٍن كلمة لامتزامن تستخدم لأن هذه المودمات ترسل البيانات بشكل أسرع في اتجاه واحد من سرعة الاتجاه المعاكس .www.tartoos.com

وتستغل هذه المودمات ميزة أن كل منزل أو شقة أو مكتب لها سلك نحاسي خاص يعمل بينها وبين أقرب مكتب أو موزع مركزي لشركة الهاتف . ويمكن لهذا الخط الخاص أن يحمل بيانات أكثر بكثير من تلك التي تحملها الإشارة ذات التردد 3000 هرتز المطلوبة لخط الهاتف الصوتي .www.tartoos.com

فاٍذا تم تزويد طرفي الخط أي مكتب شركة الهاتف وحاسبك كلاً بمودم  فسيتحول خط الهاتف الى قناة نقل بيانات رقمية فائقة السرعة وخالية من التشويش بمعدل نقل 1 مليون بت / ثا ( 1 MBPS ) ذهاباً من المنزل الى شركة الهاتف ومعدل يصل الى 8 MBPS  نزولاً بين شركة الهاتف ومنزلك وذلك في الظروف المثالية ويمكن لخط الهاتف أن ينقل كلاً من البيانات الرقمية والمحادثة الصوتية .

ويعتمد مودم ADSL في عمله على مبدأ بسيط جداً اٍذ يقوم يتقسيم عرض حزمة نقل البيانات بين 24000 هرتز  و  1100000 هرتز يتم تقسيمه الى حزم كلاً منها 4000 هرتز ويتم بعدها تعيين مودم ظاهري Virtual Modem لكل منها يقوم كل من هذه المودمات الظاهرية وعددها 249 مودماً باختبار حزمته ويقوم باستغلالها قدر استطاعته واٍن محصلة سرعات تلك المودمات الظاهرية ال 249 يشكل اٍجمالي سرعة المودم .

 Point-to-Point Protocol

بروتوكول الطرفين المتقابلين :www.tartoos.com

مع ظهور الانترنت ومع تحول المودم من جهاز لوصل الطرفيات بالحواسب المركزية " أي جهاز اتصال بمزودات خدمة الانترنت " وأصبح جزءاً أساسياً من مكونات الحاسب الشخصي .www.tartoos.com

ونتيجة للعلاقات بين حاسبك ومزود الخدمة والانترنت فلم تعد ترسل حرفاً مفرداً وبدلاً عن ذلك يبث مودمك رزم بروتوكول TCP / IP بينك وبين مزود الخدمة .

اٍن التقنية القياسية لبث Routing تلك الرزم من خلال المودم يدعى بوتوكول الطرفين المتقابلين

Point-to-Point Protocol ( PPP ) .  والفكرة الأساسية هي ببساطة أن مكدَس TCP/IP لحاسبك يقوم بتشكيل الرزم بصورة طبيعية ومن ثم تسلم تلك الرزم الى المودم لبثها وعندما تصل الى مزود الخدمة يستلمها ويقوم ببثها بالصورة المناسبة الى الانترنت .

وتستخدم التقنية نفسها للحصول على المعلومات من مزود الخدمة الى حاسبك .www.tartoos.com