Referat
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MODEM
(HTML-Version)
- besuch cybermarc.net, um die Präsentation noch einmal zu bewundern:-) - von
Marc Reinecke
Klasse IA11
Fachinformatiker für Anwendungsentwicklung
Heinrich-Hertz-Berufskolleg, Bonn
für die Fächer „Deutsch Kommunikation“ und „IT-Systeme“
geschrieben im Oktober/November 2001
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Hauptteil
Die serielle Datenübertragung
serielle und parallele Übertragung
Übertragungsprotokolle
Das Grundprinzip der Modulation
Das Telefonnetz
Modulationsverfahren
Übertragungsstandards
V.22
V.32
V.90
V.92
Datenkompression
Kaufberatung
Schluss
Glossar
Shannon / Shannon'sches Theorem
analog
ASCII
Baud
Baudrate
digital
ISDN
LED
Modulation
USB
Literaturnachweis
EinleitungModem.
Jeder kennt das Wort, jeder weiß, welches praktische Gerät sich dahinter verbirgt; das Modem ermöglicht schließlich den Eintritt in die globale Welt der Kommunikation, die Welt des Daten-Surfens. Doch wie es so oft bei alltäglichen Gebrauchsgegenständen ist, wird schnell das Interesse an den Hintergründen verloren: der Gegenstand wird halt benutzt, und er funktioniert ja auch (fast) immer - warum also weiter darüber nachdenken?
Beim Modem beginnt diese Unwissenheit bereits beim Namen. Mit Sicherheit hat sich der Großteil der Modem-Benutzer noch nie Gedanken darüber gemacht, woher er kommt, und was er bedeuten mag. Dabei gibt doch gerade der Name oft schon Auskunft über die Funktionsweise von Gegenständen. Untersucht man jetzt also den Namen des kleinen Gerätes etwas genauer, so findet man (zugegebenermaßen nicht sofort) heraus, dass dieser ebenfalls aus zwei Begriffen zusammengesetzt ist: Modulator und Demodulator (diese begriffliche Erklärung wirft wiederum die Frage auf, warum fast ausschließlich der Artikel „das“ für „Modem“ benutzt wird). Und diese zwei doch eher unbekannten Wörter geben sehr wohl Aufschluß über die Funktionsweise dieses Gerätes.
Was diese bedeuten, und wie die Datenübertragung per Modem funktioniert, soll auf den folgenden Seiten geklärt werden.
HauptteilEin Blick zurück in das Jahr 1983: zu dieser Zeit wurde der Film Wargames - Kriegsspiele gedreht. Fast jeder kennt ihn, und somit kennt auch fast jeder bewußt oder unbewußt den Vorläufer des Modems. Denn der Jugendliche, der sich mit seinem Rechner in den Computer des US-amerikanischen Verteidigungsministeriums einklinkt, und damit unwissentlich fast den dritten Weltkrieg auslöst, stellt die Verbindung mit einem Akustikkoppler her.
Akustikkoppler kamen etwa 1982 auf den deutschen Markt. Bei diesen wird der Telefonhörer über Gummi-Muffen auf einen kleinen Kasten geklemmt.
Dies ist auch schon der eigentliche Unterschied zwischen diesem Urgestein der Datenfernübertragung und dem heutigen Modem. Bei der einen Technik ist das Modem direkt mit der Telefonleitung verbunden, während bei der anderen eben noch ein Telefon dazwischensitzt. Die Idee und das Prinzip hinter beiden ist jedoch identisch. Nun benutzt heutzutage außer ein paar Notalgikern höchstwahrscheinlich niemand mehr einen Akustikkoppler; deshalb soll es auch gleich mit dem Modem weitergehen...
Doch Modem ist nicht gleich Modem. So findet man neben unterschiedlichen Fabrikaten auch die zwei großen Gruppen der internen und der externen Modems.
Der Unterschied zwischen diesen beiden ist eigentlich recht gering. Während das externe Gerät eine externe serielle Schnittstelle belegt und dabei auch noch Platz auf dem Schreibtisch oder dem Rechnergehäuse beansprucht, bringt das interne Modem seine eigene serielle Schnittstelle mit und verschwindet elegant im ohnehin recht großen Gehäuse, wobei allerdings ein interner Steckplatz verlorengeht, und keine blinkenden LEDs den Anwender informieren können. Wie dem auch sei - überall wird sprichwörtlich nur mit Wasser gekocht; alle unterschiedlichen Ausführungen funktionieren vom Prinzip her gleich.
Also sollte zunächst nach den grundlegendsten Gemeinsamkeiten geforscht werden.
Wie weiter oben bereits deutlich wurde, haben alle die serielle Schnittstelle gemein. Daher hier ersteinmal ein bisschen über deren Hintergrund.Die serielle DatenübertragungUm Texte elektronisch verarbeiten zu können, werden diese Zeichen für Zeichen in Zahlencodes übersetzt, beispielsweise über die ASCII-Zeichentabelle. Die erhaltene Code schließlich wird rechnerintern binär dargestellt, also in Form von Nullen und Einsen. Das 'A' beispielsweise entspricht im ASCII-Code der Zahl 65, welche im Rechner wieder als '01000001' dargestellt wird. Jede '1' steht hierbei für Strom an, jede '0' für Strom aus.
Mit diesem Wechsel von Stromzuständen kann jede Information dargestellt werden, und in dieser Form werden Daten auch zwischen verschiedenen Punkten hin- und hergeschoben.serielle und parallele ÜbertragungAbb.1 - selbsterstellt-Prinzipiell gibt es zwei unterschiedliche Möglichkeiten, Daten zwischen zwei Rechnern oder innerhalb eines Computers zu übermitteln: parallel und seriell. Die parallele Schnittstelle, wie sie oft für die Kommunikation mit dem Drucker verwendet wird, überträgt Informationen byteweise. Ein Byte besteht aus acht Bit, also acht Informationen. Das bedeutet also, dass hier acht Einzelinformationen gleichzeitig oder parallel übertragen werden, was allerdings auch mindestens acht Leitungen erfordert.
Abb.2 - selbsterstellt-Die serielle Übertragung geht hier einen anderen Weg. Sie nutzt immer nur eine Leitung, was erforderlich macht, die genannten Einzelsignale nacheinander zu senden – schließlich können auf einer einspurigen Straße Fahrzeuge auch nur hintereinander fahren. Dieser Umstand bedingt auch den großen Nachteil dieser Art der Übertragung: die Geschwindigkeit leidet stark darunter, weshalb diese Form der Übermittlung auch fast nur für die Kommunikation mit der Außenwelt über die Telefonleitung interessant ist.
ÜbertragungsprotokolleAbb.3 - (www.
lucom.de/stm/mtech)Im Detail funktioniert das ganze folgendermaßen: vor jedes Zeichen, das übermittelt wird, wird ein sogenanntes Start-Bit gestellt, welches den Beginn des neuen Zeichens kennzeichnet. Anschließend folgen die acht Stromzustände entsprechend der binären Darstellung, eventuell gefolgt von einem Prüfzeichen und auf jeden Fall von einem oder zwei Stopp-Bits. Hierauf wiederum folgt das Start-Bit des nächsten Zeichens, usw. Das genannte Prüfzeichen (oder auch Parity-Bit) ergänzt die Anzahl der Einsen je nach Einstellung so, dass diese gerade (even) oder ungerade (odd) ist. Ein Fehler in der Übertragung kann so erkannt werden.
Jedes Zeichen oder Byte ist also „eingerahmt“ von Anfangs- und Endkennzeichen. Ein Nachteil hiervon ist, dass dieser „Rahmen“ ebenfalls übertragen werden muß, was bedeutet, dass für ein Byte mindestens zehn Bit Information benötigt werden, was einem Mehr von einem Viertel zur ursprünglichen Menge entspricht. Die Datenübertragung über die Telefonleitung mit dem Modem funktioniert genauso. Hier kann aber auch von dieser byteweisen Übertragung abgegangen werden, indem die Blockgröße erhöht wird, wodurch die „Rahmung“ jedes einzelnen Bytes entfällt. Da allerdings gerade bei sehr größen Blöcken Fehler in der Übertragung wahrscheinlicher sind als bei kleinen, muß auf jeden Fall noch eine Prüfsumme übermittelt werden, die es dem Empfänger ermöglicht, Übertragungsfehler im vorangegangenen Block zu erkennen und diesen ggf. erneut anzufordern.
Insgesamt werden bei dieser Übertragung mit größeren Blöcken weniger Zusatzinformationen gesendet, was einen geringeren Umfang der Daten bedeutet. Der Nachteil liegt allerdings darin, dass bei Übertragungsfehlern der gesamte entsprechend umfangreiche Block erneut gesendet werden muß.
All diese Punkte wie Blockgröße und Fehlerüberprüfung werden vom sogenannten Übertragungsprotokoll geregelt. Diese Übertragungsprotokolle werden ständig weiterentwickelt, um die Übertragung der Daten immer sicherer und gleichzeitig auch schneller zu machen, weshalb sie auch von der oben geschilderten Grundform mehr oder weniger abweichen können.
Übertragungsprotokolle variieren z.B.
in der Form, dass einige nur feste Blockgrößen verwenden, modernere jedoch deren Größen verändern können. Zwei der ältesten Protokolle sind beispielsweise „Kermit“ und „X-Modem“. Diese verwenden Blöcke von bis zu 128 Byte fester Länge, sind aber immerhin in der Lage, mehrere Dateien gleichzeitig in nur einer Übertragung zu senden – dies ist nicht selbstverständlich, denn manche ältere Protokolle müssen für jede einzelne Datei eine eigene neue Übertragung starten.
Eines der neueren Protokolle, „Z-Modem“, bietet den Komfort, den der Internet-User von heute kennt: Übertragungen können unterbrochen und zu einem anderen Zeitpunkt wiederaufgenommen werden, und vor allem ist die Blockgröße variabel. Diese wird dynamisch der Übertragungsqualität angepasst; Blöcke sind zu Anfang der Übertragung zunächst recht klein, was pro Nutz-Information relativ gesehen viel Zusatzinformation bedeutet. Allerdings wird diese Blockgröße im Laufe der Übertragung bis zu einem gewissen Punkt ständig vergrößert, wenn sich die Leitung als entsprechend gut herausstellt.
So steigt die Durchsatzrate der Nutz-Information stetig an, und sinkt wieder, wenn aufgrund von Störungen die Blöcke wieder kleiner werden. Durch dieses System ist es möglich, die Übertragungsgeschwindigkeit für die jeweilige Verbindungsqualität immer optimal zu halten.
Die serielle Übertragung an sich ermöglicht bei heutigen Computern Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 256 kBit (262 144 Bit) pro Sekunde (Einfache IT-Systeme, 2000, S.48). Wenn auch das Modem auf seriellem Wege seine Daten übermittelt, stellt sich natürlich die Frage, warum dieses nur bis zu 56 kBit pro Sekunde schafft. Deshalb folgt jetzt ein Blick auf die konkrete Verwirklichung dieser Theorien beim Modem.
Das Grundprinzip der ModulationWenn eben bei der Datenübertragung in Form von Nullen und Einsen die Rede war, war dies immer gleichgesetzt mit Strom aus bzw. Strom an. Innerhalb des Rechners ist diese digitale Übermittlung auch kein Problem; doch handelt es sich der Telefonleitung, an die das Modem ja angeschlossen wird, um eine analoge Leitung. D.h. das eben genannte Konzept muß ohne die strenge Trennung von an und aus auskommen.
Die analoge Telefonleitung erlaubt die Übertragung von unterschiedlichen Frequenzen, schließlich dient sie auch noch hauptsächlich zur Übermittlung von Sprache, welche ja aus Tönen unterschiedlicher Frequenzen zusammengesetzt ist. Folglich müssen die Informationen in Töne umgewandelt werden. Diese Aufgabe übernimmt das Modem – das Umwandeln der binären Daten in Frequenzen bzw. Töne nennt man Modulieren, und der umgekehrte Weg, die Rückwandelung in digitale Informationen nennt man entsprechend Demodulieren.
Wie aber werden die absoluten Zustände an und aus in Töne umgewandelt? Es wird beispielsweise einfach festgelegt, dass eine Null einer niedrigen Frequenz entspricht, und eine Eins einer Frequenz von mindestens x Hertz, und schon hat man eine Folge von hohen und tiefen Tönen, die vom Modem codiert bzw. decodiert werden kann.
Wenn der Informationsfluß in nur einer Richtung verläuft, also nur ein Modem die Leitung benutzt, nennt sich dies „Halbduplex“-Betrieb. Eine Antwort der Gegenstelle muß entsprechend warten, bis die Übertragung beendet wurde. Doch können auch jedem der Rechner eigene Hoch- und Tief-Frequenzen zugewiesen werden. Mit diesen insgesamt vier Frequenzen können beide Seiten gleichzeitig senden und empfangen, und doch immer zwischen den eigenen Frequenzen und denen des anderen Modems, die ja auf einer Leitung liegen, unterscheiden („Vollduplex“). Hier ein Beispiel:
(www.lucom.
de/stm/mtech)
Senden
Empfangen
Kanal 0
1180 Hz
1850 Hz
Kanal 1
980 Hz
1650 Hz
Diese Idee, unterschiedliche Frequenzen zu nutzen, läßt sich noch weiter fortsetzen. Bisher wurden im Beispiel auf jeder Seite zwei Frequenzen unterschieden, für Null und Eins je eine eigene. Allerdings kann man ebenfalls immer zwei Bits zusammenfassen – mögliche Kombinationen aufeinanderfolgender Bits sind: 00, 01, 10 und 11. Für diese vier „DiBits“ können also auch vier unterschiedliche Frequenzen genommen werden, und so mit nur einem Ton gleich zwei Werte übertragen werden.
Zu der eben erklärten Modulationstechnik sollte einschränkend gesagt werden, dass dies das Grundprinzip ist, wie es vor einiger Zeit tatsächlich benutzt wurde. Heutige Modulationstechniken wurden erweitert und sind wesentlich komplexer, ein kleiner Einblick hierein folgt im Kapitel „Modulationsverfahren“.
Doch bevor diese näher erläutert werden, zunächst ein Blick auf das Telefonnetz und die Einschränkungen, die sich im Zusammenhang damit ergeben.Das TelefonnetzModulation hin oder her, die Informationen müssen alle durch dasselbe Nadelöhr, nämlich die Telefonleitung. Um zu verstehen, warum sich die Übertragungsrate durch Bündelung der Bits, wie eben beschreiben, nicht beliebig in die Höhe schrauben läßt, ist ein Blick auf die Telefonleitung unumgänglich.
Abb.4 - (www.lucom.
de/stm/mtech)Ein Problem, das die Modulationsidee einschränkt, wird ziemlich schnell sichtbar: die verfügbare Bandbreite. Die Bandbreite ist der nutzbare Frequenzbereich der Leitung, und der liegt hier zwischen 300 Hz und 3400 Hz. Berücksichtigt man, dass dieser Bereich durch Filter in der Praxis noch weiter eingeschränkt wird, bleiben nur etwa 2500 Hz, die für die Modulation genutzt werden können. Eine andere Einschränkung ist das Echo. Genaugenommen gibt es zwei Arten von Echo, und jedes ist immer vorhanden:
das direkte eigene Echo, das vor Ort erzeugt wird
das Echo, das von von der Gegenseite über die Leitung wieder mit zurückkommt
Prinzipiell läßt sich sagen, dass das Echo um so deutlicher ausfällt, je größer die Entfernung ist. Zwar kann ab einer Länge von 2000 km eine Echosperre eingeschaltet werden, allerdings ist dann nur Übertragung in einer Richtung, in Halbduplex, möglich.
Deshalb müssen sich Modems auf das entstehende Echo bei Vollduplex einstellen.
Alles in allem wird deutlich, dass es keineswegs so ohne weiteres möglich ist, beliebig viel Information durch die Leitung zu schicken. Das Shannon'sche Theorem (s. Glossar) besagt sogar, dass die obere Grenze der Übertragungskapazität von analogen Telefonleitungen bei etwa 35 kBit in der Sekunde liegt. Warum es allerdings Modems gibt, die 56 kBit in der Sekunde übertragen können sollen, wird in den folgenden Kapiteln geklärt werden.ModulationsverfahrenDer entscheidende Faktor bei der Übertragungsrate ist die Modulation.
Das Prinzip wurde bereits erklärt, allerdings werden drei Modulationsverfahren unterschieden.
Abb.5 (www.lucom.de/stm/mtech)Frequenzmodulation
Dieses Modulationsverfahren entspricht dem weiter oben beschriebenen: Die Daten werden in Folgen von hörbar unterschiedlichen Tönen umgewandelt. Dieses Verfahren fand vor allem bei Akustikkopplern Verwendung.
Abb.6 (www.lucom.de/stm/mtech)Amplitudenmodulation
Dieses Verfahren ist sozusagen hörbar anders als das vorige – die Amplitudenmodulation arbeitet nicht mehr mit Tönen, sondern mit Spannungen. Die Frequenz bleibt hierbei konstant, nur die Amplitude (der Ausschlag der Kurve) ändert sich durch Variation der Spannung. So können hier den Spannungswerten wiederum die binären Werte zugeordnet werden.
Abb.7 (www.lucom.de/stm/mtech)Phasenmodulation
Auch bei der Phasenmodulation findet man eine konstante Frequenz, wie bei der Amplitudenmodulation. Zur Unterscheidung der einzelnen binären Werte werden hier allerdings „Phasensprünge“ eingebaut. Neben diesen drei Verfahren existert noch ein viertes, das sich Phasendifferenzmodulation nennt und der Phasenmodulation ähnelt.
In der Praxis wird heute von modernen Modems meistens eine Kombination aus allen diesen Verfahren verwendet, das Quadraturamplitudenmodulationsverfahren.ÜbertragungsstandardsAufbauend auf diesen drei Grundtechniken haben sich im Laufe der Zeit Übertragungsstandards entwickelt, die mit jedem neuen Standard höhere Geschwindigkeiten bei der Datenübertragung zuließen. Hier eine Übersicht über einige der vergangenen und aktuellen Standards:
Standard
Geschwindigkeit Quelle: https://www.computerchannel.de/knowhow/v92/v92_3.phtml
V.
22bis
2.400 Bit pro Sekunde (bps) (Standard)
V.32
9.600 bps (Standard)
V.32bis
14.400 bps (Standard)
HST
16.
800 bps (High Speed Technology, proprietär, geringe Verbreitung)
PEP
18.000 bps (PEP: Packet Ensemble Protocol, proprietär, geringe Verbreitung)
V.terbo
19.200 bps (proprietär, geringe Verbreitung)
PEP-2
23.000 bps (die Turboversion von PEP, proprietär, geringe Verbreitung)
V.Fast
24.
400 bps (proprietär, geringe Verbreitung)
V.FastClass
28.800 bps (proprietär, geringe Verbreitung)
V.34
28.800 bps (Standard)
V.34+
33.
600 bps (Standard)
K56flex
57.600 bps im Down- und 33.600 bps im Upstream (proprietär, geringe Verbreitung)
X2
57.600 bps im Down- und 33 600 bps im Upstream (proprietär, geringe Verbreitung)
V.90
57.600 bps im Down- und 33.
600 bps im Upstream (Standard)
V.92
57.600 bps im Down- und 48.000 bps im Upstream (Empfehlung)
Exemplarisch sollen hier jetzt einige dieser Standards und deren technische Umsetzung näher erläutert werden.V.22V.
22 gibt es mit drei Übertragungsgeschwindigkeiten: 600 bps (bits per second), 1200 bps und 2400 bps (V.22bis). Bei all diesen Formen liegt eine Baud-Rate von 600 vor. Die Funktionsweise der ersten beiden Formen wurde bereits im Kapitel Die serielle Datenübertragung erklärt, wobei die 600 bps zustande kommen, wenn die Bits einzeln übertragen werden, und die 1200 bps, wenn DiBits gebildet werden. V.22bis verdoppelt die Geschwindigkeit durch die Übertragung von vier Bits pro Zustand, statt zwei Bits wie bei V.
22.V.32Diese Technik vervierfacht die Baud-Zahl von V.22 auf 2400 Baud und erreicht entsprechend auch die vierfache Geschwindigkeit mit 9600 bps.
V.32bis erreicht 14.
400 bps, also wieder das Doppelte. Erreicht wird dies, indem bei 2400 Baud jeweils sechs Datenbits und ein Redundanzbit gebündelt übertragen werden. Dies entspricht 128 (27) Zuständen bzw. Kombinationen und Tönen. Die sechs Datenbits werden 2400mal in der Sekunde übertragen, woraus sich die Rate von 14.400 bps ergibt (2400 x 6 = 14.
400).V.90Dieser Standard ist der heute wohl verbreitetste und ermöglicht Übertragungen mit bis zu 56 kBit in der Sekunde. Dieser Umstand verdient eine nähere Betrachtung alleine deshalb, weil das bereits erwähnte Shannon'sche Gesetz die Grenze der Geschwindigkeit doch bei etwa 35 kBit setzt.
Um direkt den Zauber der Zahlen zu nehmen: 56 kBit sind nur möglich bei einer perfekten Leitung ohne jegliche Störfaktoren, und das auch nur in Download-Richtung, also vom Server zum Modem am PC. In die andere, die Upload-Richtung sind jedoch nur 33.
6 kBit möglich, wie auch von 56k-Modem zu 56k-Modem.
Wie aber kommt dann die höhere Geschwindigkeit beim Download zustande? V.90 macht sich einfach den Umstand zunutze, dass „der Host beim Provider und die Vermittlungsstelle, an der der Benutzer angeschlossen ist, über eine digitale Leitung verbunden sind. Dementsprechend überträgt der Host die Daten bis dahin digital; erst in der Vermittlungsstelle werden sie in ein analoges Signal gewandelt - die Vermittlungsstelle wird sozusagen zum vorgelagerten Line-Interface des 56k-Senders.“ (www.lucom.
de/stm/mtech)
Abb.7 (www.lucom.de/stm/mtech)Da der anschließende Weg von der Vermittlungsstelle zum V.90-Modem in der Regel nur sehr kurz ist, können die Daten hier sehr schnell übermittelt werden, da sie „zwar analog, jedoch nicht mittels Modulation der Phase und Amplitude eines Trägersignals übertragen werden müssen, sondern als Spannungswerte gesendet werden können.“ (www.
lucom.de/stm/mtech) Wie bereits erwähnt, sind dies jedoch nur Idealwerte, die bei einwandfreien Gegebenheiten zustandekommen. In der Praxis werden diese 56 kBit/s (=7 kByte/s) deshalb auch nicht immer erreicht.V.92Erst seit Mitte des Jahres 2000 gibt es V.92.
Doch was sind die Neuerungen? Die Download-Geschwindigkeit bleibt bei den bestehenden maximalen 56 kBit/s, die Upstream-Geschwindigkeit jedoch wird gesteigert auf maximale 48 kBit/s. Allerdings lassen sich dieser und andere Vorteile noch nicht nutzen, da dies auch auf Host-Seite V.92-Technik erfordert; und die hat gerade ob der großen digitalen Konkurrenz und der erforderlichen Investitionen noch keine wirklich große Akzeptanz gefunden. (www.computerchannel.de)DatenkompressionBisher wurde nur darüber gesprochen, wie man die Daten über die Leitung in den Rechner bringt, und wie man versucht, möglichst viele Bits und Bytes in möglichst kurzer Zeit zu verschieben.
Eine weitere Möglichkeit, Daten schnell zu übermitteln, ist, diese einfach kompakter zu machen.
Für den Transport über die Leitung wird versucht, soviele Informationen wie möglich zusammenzufassen, „die Luft aus den Daten zu lassen“ und die Daten dadurch kleiner zumachen; kleinere Blöcke werden ja auch logischerweise schneller übertragen. Aus diesem Grund sind viele Daten, die sich der Internet-User herunterlädt, bereits komprimiert, also auf das nötigste Maß heruntergerechnet. Man kennt solche „gepackten“ Dateien z.B. als sog.
„zip-Files“. Alle diese sozusagen „von Haus aus“ komprimierten Daten, die bereits in der kompakten Form auf dem Server liegen, können selbstverständlich nicht mehr, oder nur entsprechend wenig verkleinert werden. Für alle restlichen unkomprimierten Daten wie z.B. Texte, gibt es Soft- und Hardware, die alle Daten vor der Übertragung per Modem so klein wie möglich macht, also komprimiert, und nach der erfolgreichen Übertragung wieder dekomprimiert – auf diese Weise werden große Nutz-Datenmengen in relativ kleinen Paketen versandt. Für diese Kompression gibt es selbstverständlich entsprechende Standards, die gewährleisten, dass das empfangende Modem stets die Daten wiederherstellen kann, die das sendende Modem zuvor verkleinert hat.
Der aktuelle Standard, wie ihn V.90-Modems (s.o.) benutzen, wird mit V.42 betitelt.
Im Zuge der Entwicklung des neuen Modem-Standard V.
92 (s.o.) wurde auch ein neuer Kompressions-Standard entwickelt, nämlich V.44. Dieser ermöglicht Kompressionsraten von bis zu 25% mehr als der bis dato aktuelle Standard. Dies bedeutet, dass bei gleicher Download-Geschwindigkeit 25% mehr Nutz-Daten heruntergeladen werden können.
Welche Bedeutung diese Kompression konkret hat, wird deutlich, wenn man sich klarmacht, dass hiermit bis zu 300 kBit Nutz-Daten pro Sekunde geladen werden können, obwohl tatsächlich nur 56 kBit/s durch die Leitung fließen. Dies hängt wie gesagt natürlich wesentlich vom Inhalt der Daten ab, und wie stark diese noch komprimiert werden können. Auf jeden Fall ist es mit dem neuen Standard teilweise möglich, mit dem analogen Modem schneller im Internet zu surfen als mit ISDN-Karten, die mit ihren 64 kBit/s nur geringfügig schneller sind als 56k-Modems. Der ISDN-Übertragung fehlt allerdings oft der hohe Kompressionsgrad der Modems. Lediglich bei bereits gepackten Daten, also z.B.
beim Download von zip-Dateien, ist man dort noch immer schneller. (https://www.computerchannel.de)Kaufberatung (Stand Okt. 2001)Es soll hier keine konkrete Kaufempfehlung gegeben werden, sondern vielmehr aufgezeigt werden, worauf bei einem Kauf zu achten wäre.
Da z.
Zt. der neue Standard von Providern noch nicht oder nur unzureichend unterstützt wird, ist vom Kauf eines reinen V.92-Modems abzuraten. Wer sich heute ein Modem kauft, sollte möglichst ein V.90-Modem kaufen, das auf V.92 aufgerüstet werden kann.
Die Aufrüstung erfolgt per Download neuer Treiber; allerdings ist dies nur bei entsprechend ausgerüsteten Modems möglich. Auf diese Weise kann bereits jetzt V.90 genutzt werden, mit der Option, später die Vorteile von V.92 nutzen zu können.
Abgesehen vom Übertragungsstandard gibt es tatsächlich kaum wichtige Unterschiede zwischen verschiedenen Modems. Fast alle lassen sich als Anrufbeantworter oder Faxgerät nutzen, und die Übertragung ist standardisiert.
Letztendlich ist die Frage, ob man ein internes Modem, oder ein externes mit seriellem oder USB-Anschluß haben möchte. Interne Modems richten sich mehr an Bastler, die diese auch selbst einbauen können, externe hingegen sind sehr einfach zu installieren und zeigen stets per LED ihren Status an.
Preislich gibt es hier wohl Unterschiede: das interne Modem liegt zwischen 50 und 100 DM, während die externen Vertreter für 100 bis 150 DM zu haben sind, wobei die Ausführung mit USB-Anschluss jeweils 10 bis 20 DM teurer ist, als die mit seriellem Anschluss.
Insgesamt ist es also vornehmlich Geschmacks- und Geldfrage, welches Modem man nimmt, sofern es V.92 unterstützt, in der Hoffnung dies später nutzen zu können.SchlussDie Wichtigkeit der DFÜ ist wohl unbestritten.
Das Internet bietet die Möglichkeit, weltweit Wissen von zu Hause aus abzufragen und via E-mail binnen weniger Sekunden Dokumente zu versenden. Nicht umsonst kam in den letzten Jahren immer wieder das Wort „Zweiklassengesellschaft“ in diesem Zusammenhang auf. Insofern spielt es gar keine so große Rolle, wie man online geht, sondern nur, dass man online geht. Das Modem bietet einen sehr günstigen Einstieg ohne viel Aufwand in die Welt des Internet.
Die Zukunft des Modem ist indes fraglich. Zwar bietet V.
92 einigen Komfort, den auch ISDN bietet, doch zeigt die mangelnde Akzeptanz, dass die Entwicklung des Modem abgeschlossen zu sein scheint. Und Stillstand bedeutet in der schnelllebigen Welt der Technik den Anfang vom Ende. Beachtet man außerdem, dass die Datenmengen, die übertragen werden müssen, ob der immer aufwendigeren Gestaltung von Internet-Seiten immer größer werden, wird auch verständlich, warum neue und schnellere Technologien als das Modem in Zukunft immer nötiger werden. Nicht umsonst versucht die Telekom bzw. T-Online mit (Werbe-)Macht, den Bundesbürger digital per ISDN zu verkabeln und via T-DSL ins Internet zu befördern.
Die Zukunft ist auf jeden Fall digital, und ob die Datenströme aus der Steckdose kommen, wie so mancher Stromkonzern es gerne hätte, oder aus der digitalen Telefonleitung – das Modem wird sicherlich noch lange Zeit bestehen, doch die Bedeutung wird immer geringer werden.
GlossarIm folgenden werden einige Fachbegriffe erläutert, die im obigen Text möglicherweise unklar geblieben sind.
Die folgende Begriffserläuterung ist ein Ausschnitt der Internet-Seite „www.2cool4u.ch“ und wurde unverändert übernommen.
Shannon / Shannon'sches TheoremTheoretische Grenzen im analogen Netz
Die Grenzen der Übertragungskapazität der analogen Telefonleitung sind durch das Nyquist- und das Shannon-Theorem beschrieben. Das Nyquist-Theorem besagt, daß die Schrittgeschwindigkeit bei der verzerrungsfreien Übertragung von Impulsen maximal doppelt so groß wie die Bandbreite des benutzten Übertragungskanals sein darf.
Das Shannon-Theorem beschäftigt sich mit Zusammenhängen zwischen der verfügbaren Bandbreite, dem Verhältnis zwischen Signal- und Rauschpegel und der maximal möglichen Anzahl übertragbarer Bits pro Sekunde. Beim derzeitigen analogen Telefonnetz ist die Bandbreite auf 4 kHz beschränkt und das Signal-/Rauschverhältnis liegt bei 30 bis 35 dB. Daraus resultiert eine Übertragungsrate von maximal 35 kBit/s.
Alle folgenden Begriffserläuterungen entstammen dem Technischen-Online-Lexikon „www.SEiCOM-muc.de/booklet“ und wurden unverändert übernommen.
analog„Analoge Signale können in einem bestimmten Zeitbereich beliebig viele Werte annehmen.“ASCIIAmerican Standard Code of Information Interchange
Code zur Zeichendarstellung. Wurde bereits 1963 als 7-Bit-Code entwickelt. Heute verwenden Rechner dagegen einen 8-Bit-Code. Die erweiterten Zeichen sind aber in unterschiedlichen Code-Tabellen verschieden belegt. Dadurch können länderspezifische Buchstaben und Sonderzeichen dargestellt werde.
BaudMaßeinheit der Schrittgeschwindigkeit. Sie gibt die Anzahl der übertragenen Signalzustände (Symbole) pro Sekunde an. Bei einer Übertragung, bei der nur zwei Zustände auftreten (0 und 1), entspricht ein Baud gleich 1 Bit/s. Dagegen werden bei einer Übertragung mit vier Zuständen in einem Schritt 2 Bit übertragen. Die Übertragungsrate ist daher dann doppelt so hoch wie die Schrittgeschwindigkeit. Baudrateauch Schrittgeschwindigkeit, Symbolrate oder Symbolgeschwindigkeit
Anzahl der übertragenen Symbole pro Sekunde.
Gemessen in Baud. Nicht zu verwechseln mit der Übertragungs- oder Bitrate. Bei Verfahren wie QAM werden in einem Symbol mehrere Bits kodiert. Die Bitrate ist daher höher als die Baudrate. Es gibt aber auch den umgekehrten Fall. Wenn auf schlechten Leitungen aus Sicherheitsgründen ein Bit in mehreren Symbolen kodiert wird, so ist die Bitrate niedriger als die Baudrate.
digital„Digitale Signale können im Gegensatz zu analogen <analog.htm> Signalen nur endlich viele Werte annehmen. Sie eignen sich daher besser für eine maschinelle Verarbeitung. Der digitale Wert einer Größe wird in der heutigen Computer- und Kommunikationstechnik in der Regel binär <binary.htm> kodiert.“ISDNIntegrated Services Digital Network
Dienstintegriertes Digitalnetz ist ein digitales, leitungsvermitteltes Netz, das Übertragung von Sprache und Daten gleichermaßen ermöglicht.
Bei Vorhandensein von digitalen Fernsprechvermittlungen kann dem Teilnehmer ein digitaler Teilnehmeranschluß mit einem Steuerkanal (D-Kanal 16 KBits/s) und zwei Basiskanälen (B-Kanäle mit je 64 KBit/s) zur Verfügung gestellt werden. Neben dem Basisanschluß gibt es noch den sogenannten Primärmultiplexanschluß. Dieser besteht aus 30 Basiskanälen und einem Steuerkanal (64 KBit/s) und stellt eine Übertragungsgeschwindigkeit von 1,920 MBit/s zur Verfügung. Viele europäische Länder verwenden diese Variante mit 2,048 MBit/s, die auch als E1-System bezeichnet wird. In Amerika wird dagegen ein Primärmultiplexanschluß mit 23 Basiskanälen und einem D-Kanal eingesetzt (1,544 MBit/s - T1). ISDN ist ein internationaler Standard, für den es für die Basisschnittstelle nur eine einzige und für die Primärmultiplexschnittstelle nur zwei Varianten gibt.
Andererseits gibt es für das ISDN-Schicht-3-Protokoll international eine Vielzahl inkompatibler Varianten. 1993 begann in Europa die Umstellung auf das Euro-ISDN, womit für Europa eine einheitliche Bitstromschnittstelle realisiert wird. LEDLight Emitter Diode
Lichtemitterdioden sind Halbleiterbauelemente, die elektrische Signale in Lichtsignale umwandeln. Herkömmliche LEDs senden ein breites Spektrum an Frequenzen nicht-kohärenten Lichtes aus. Sie werden in der Datankommunikationstechnik daher mit Multimodefasern eingesetzt. Dagegen emittieren Laser-LEDs nur ein extrem engbandiges Spektrum (monochromatisches, kohärentes Licht).
Sie werden mit Monomodefasern verwendet. Modulation„Geziehlte Veränderung der Parameter physikalischer Größen. Von analoger Modulation spricht man, wenn die physikalische Größe analog ist, also in gewissen Grenzen unendlich viele Werte annehmen kann. Diskrete Modulation liegt dagegen vor, wenn die Größe nur endlich viele Werte annehmen kann.“USBAbkürzung für "Universal Serial Bus"
Dieser Standard wurde entwickelt, um den Anschluß von Peripherie-Geräten an einen PC zu vereinfachen. Als Ersatz für serielle, parallele und ähnliche Schnittstellen soll er Geräten wie Mäusen, Tastaturen, Scannern und Druckern zur Datenübertragung dienen.
Alle Geräte haben den selben Stecker. Nur bei sog. Hubs, die der Verzweigung des Busses dienen, wird zwischen Down- (zu den einzelnen Geräten) und Upstream (zum PC) unterschieden. Windows 9x, 2000 sowie Mac OS sind prinzipiell in der Lage, eingesteckte Geräte zu erkennen, direkt den passenden Treiber zu installieren und die Geräte dann ohne Neustart in Betrieb zu nehmen (Plug & Play). Die Geräte können also im laufenden Betrieb eingesteckt und abgezogen werden. Insgesamt können maximal 127 Geräte mit einer Datenrate von 1,5 oder 12 MBit/s (USB 1.
1) betrieben werden.
LiteraturnachweisDas Referat wurde im wesentlichen auf dem Buch „Modem-Technik“ von Prof. Jürgen Plate aufgebaut, das auf mehreren Seiten des Internet als HTML-Dokument zu finden ist (hier: www.lucom.de). Dieses Buch kann jedem, der sich näher mit der Thematik Datenübertragung und Datencodierung beschäftigen möchte, ans Herz gelegt werden.
Abbildungen, Tabellen, Textpassagen und Zitate sind entsprechend ihrer inhaltlichen bzw. wörtlichen Vorlage gekennzeichnet:
Prof. Jürgen Plate, Modem-Technik, https://www.lucom.de/stm/mtech, Oktober 2001
https://www.computerchannel.
de/knowhow/v92/v92_1.phtml, Oktober 2001
https://www.computerchannel.de/kaufberatung/kolumne/irrtum_modemgeschwindigkeitv92/irrtum_modemgeschwindigkeitv92_1.phtml , Oktober 2001
https://www.2cool4u.
ch/adsl/adslber/textadslbeschrieb.htm, Oktober 2001
https://www.SEiCOM-muc.de/booklet, Oktober 2001
H. Frielingsdorf, F.-J.
Lintermann, U. Schaefer, W. Schulte-Göcking
Einfache IT-Systeme
Verlag H. Stam GmbH
Köln, 2000
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