Modem: verschil tussen versies

[[Bestand:InternModem0863.JPG|thumb|325px|Interne modem (d.w.z. voor inbouw in een PCcomputer) voor een analoge telefoonlijn.]]

Het woord modem is een [[acroniem]] (of samentrekking) betreffendevan [[modulatie (radio)|'''mo'''dulator]] en [[Demodulatie (transmissie)|'''dem'''odulator]]. Zowel 'de' als 'het' modem wordt in het Nederlands gebruikt. Alhoewel de modem meer functies heeft dan de-demoduleren en moduleren heeft "het kastje" zijn naam behouden als modem.

[[binair stelsel|Binaire]] gegevens worden door een modem omgezet in 'pieptoontjes' in een enkele of meerdere frequentiebereiken, verzonden over een verbinding en door een ander modem weer omgezet in [[binair stelsel|binaire]] gegevens. De term 'pieptoontjes' is eigenlijk alleen van toepassing bij 'ouderwetse' modems waarbij geen [[draaggolf]] werd toegepast maar iederiedere informatiebit een eigen 'toontje' had. Dit toontje werd aan- of uitgezet als een bit één of nul was. Het nadeel van het ontbreken van een draaggolf was, dat door enerzijds grote hoeveelheid elektronische componenten ([[spoel]]en) en anderzijds eigenschappen van de telefoonverbinding bij bepaalde combinaties van tonen, nieuwe ongewenste tonen ontstonden ([[intermodulatie]]). Deze nieuwe ongewenste tonen werden door het ontvangende modem als nullen en enen beschouwd. In antwoord hierop is men een draaggolf gaan gebruiken. Een draaggolf is te beschouwen als één ononderbroken voortdurende toon, waarvan één of meerderemeer eigenschappen, zoals toonhoogte (frequentie) of sterkte (amplitude), wordtworden veranderd. Bij moderne ADSL-verbindingen is de frequentie zo hoog, dat het signaal niet meer gehoord kan worden.

Meestal is er sprake van één [[frequentie|basisfrequentie]], de [[draaggolf]], die wordt gemoduleerd op vergelijkbare manier als bij radio- of televisieoverdracht. Dit moduleren van de [[draaggolf]] kan door [[amplitudemodulatie]], [[frequentiemodulatie]], [[fasemodulatie]] of een combinatie van deze modulatietechnieken. De voordelen van het gebruik van een draaggolf zijn, dat de steeds aanwezige draaggolf als referentie gebruikt kan worden en dat de eigenschappen bij het ontstaan (het genereren van die draaggolf) bekend zijn. Zo zou bij frequentieverschuiving (bij gebruik van straalverbindingen voor telefonie) de draaggolf in frequentie kunnen veranderen, maar de fase- of frequentieverandering (het modulaat) daarop zal hetzelfde blijven. Of de vorm van het signaal zelf kan aangetast worden maar de vorm die door de modulatie gedragen wordt blijft gelijk.

Voorgaande geldt zowel voor elektrische signalen (bij bijvoorbeeld koperdraad) als optische signalen (fiber[[optische opticsvezel|vezeloptica]]).

Bij modems wordt fasemodulatie het meest toegepast. Een [[sinus en cosinus|sinus]] is voltooid na 360 graden. Tijdelijk wordt bijvoorbeeld de draaggolffrequentie 45 graden of 90 graden of 135 graden of 180 graden eerder of later gestuurd. Op die manier zijn er acht verschillende sinusposities te onderscheiden. Hiermee kunnen dan drie bits tegelijk worden gecodeerd. Drie bits hebben acht (fase)mogelijkheden. De tijdsduur van de faseverandering kan dan drie keer zo langzaam zijn als wanneer al dealle bits na elkaar (in serie) worden gezondenverzonden. Dat is ook wel noodzakelijk doordatomdat de normale spraakverbindingen bij de telefonie in frequentie beperkt zijn van 300 Hz tot 3400 Hz.

Bij een draaggolf van bijvoorbeeld 1900 Hz kan de modulatie niet meer zijn dan ongeveer 1500 Hz en dat komt overeen met 3000 [[Bitrate|b/s]] als maximum in het [[modulaat]] (in één sinus passen twee bits na elkaar). Door nu steeds drie bits tegelijk te zenden kan dit overeenkomen met 9000 b/s als serieel gecodeerde informatiebits. Door steeds meer verschillende fases te nemen kan op die manier de bitrate (bits per seconde) verhoogd worden. Het eind komt in zicht als de verschillende fases niet meer herkend kunnen worden door de onzekerheid in het signaal dat bepaald wordt door de [[signaal-ruisverhouding]]. Bij een bepaald kanaal (bijvoorbeeld een telefoonlijn) is de maximale grootte van het signaal beperkt en de minimum grootteminimumgrootte van de ruis ook beperkt. Samen bepalen deze twee het dynamisch bereik van het kanaal de daarmee de grootst mogelijk voorkomende signaal-ruis verhouding.

[[Bestand:Analogue_modem_-_acoustic_coupler.jpg|thumb|left|200px|AkoestischAkoestische modem]]

Aanvankelijke modems waren naar huidige begrippen erg langzaam: de eerste consumentenmodems konden 110 of 300 [[Bitrate|b/s]] aan en werden akoestisch aan de computer gekoppeld door een [[Telefoontoestel|telefoonhoorn]] op een hulpstuk met een [[luidspreker]]tje en een [[microfoon]] te leggen. Al spoedig kon de telefoonlijn echter direct aan de computer worden gekoppeld. Binnen iets meer dan een decennium ging de snelheid van telefoonmodems naar 1200, 2400, 2800, 9600 b/s en 14,4, 28,8, 33,6 en 56 kb/s, waarmee de maximale capaciteit (zie hierboven, dus niet de bandbreedte) van een gewone (telefoon)spraaklijn ongeveer is bereikt.

Met de komst van [[kabelinternet]] en [[ADSL]] kwam een grote sprong: datatransmissie met honderden kilobytes (niet bits) per seconde werd mogelijk. Hiermee werd overdracht van een goede kwaliteit audio in real-time en een matige kwaliteit video mogelijk. Alhoewel ADSL een digitale techniek is, worden de signalen net als bij een gewone modem gemoduleerd over de koperlijn verzonden en kunnen we wederom met recht spreken van een modem.

Een "gewone" modem zoals hierboven beschreven kan gebruikmaken van al deze verschillende verbindingen. Hij is geoptimaliseerd voor de "gewone" ouderwetse spraakverbinding die door al deze systemen heen loopt. Echter, een ADSL-kaart maakt alleen gebruik van het allereerste deel van de ouderwetse infrastructuur: een paar koperdraadjes in de kabel die van huis naar de ondercentrale lopen en dan alleen nog als die koperdraad niet te lang is. De kabel moet ook nog in goede conditie zijn en beslist zonder [[pupinspoel]]en, omdat die sommige "groepen van tonen" van het signaal sneller doorlaat dan andere "groepen van tonen" (groeplooptijdverschillen zie [[groepsnelheidgroepssnelheid]]). Daardoor zal de vorm van de omhullende, het modulaat, van vorm veranderen (zie het plaatje bij [[groepsnelheid]]).

Het is belangrijk in dit verband te begrijpen dat Bitrate[[bitrate]] (b/s) en [[Baud (telecommunicatie)|baud]] twee verschillende begrippen zijn. Nochtans worden ze vaak foutief door elkaar gebruikt. ''Baud'' is het aantal signaalwisselingen per seconde, terwijl ''b/s'' het aantal bits per seconde is. Deze kunnen gelijk zijn, maar meestal zijn ze verschillend (zeker bij hogere snelheden). Zie het artikel [[Baud (telecommunicatie)]] voor meer details hierover.