Modem: mis see on, kuidas toimib ja peamised tüübid (DSL, kaabel, dial-up)

Modem (tuleneb sõnadest modulaator ja demodulaator) on arvuti riistvara, mida kasutatakse kaugel asuvate arvutite vaheliseks suhtlemiseks. Ühenduse loomiseks on vaja kahte modemit, üks kummaski otsas; iga modem suudab nii saata kui ka vastu võtta andmeid teisele modemile ja teiselt modemilt.

Kuidas modem töötab

Lihtsustatult teeb modem arvuti digitaalsete andmete ja telefoniliinide või kaablisignaali jaoks sobiva analoogse signaali vahelise teisenduse:

Moduleerimine — arvuti digitaalsed andmed muudetakse analoogsignaaliks (näiteks helisignaaliks või muuks sagedusspektris edastatavaks signaaliks, vt ka helid), mida saab edastada üle analoogliini.
Demoduleerimine — vastuvõetud analoogsignaal teisendatakse tagasi digitaalandmeteks, mida arvuti saab töödelda.

Lisaks teisendusele tegelevad modemi tarkvara ja riistvara ka vigu parandavate mehhanismide, tihenduse, andmete ajastuse (sünkroniseerimise) ning ühenduse haldamisega (näiteks autentimine ja taastamine katkestuse korral).

Peamised tüübid

Modemeid liigitatakse nii ülekannekiiruse kui ka ühendusmeetodi järgi. Peamised tänapäevased tüübid on:

Sissehelistavad (dial-up) modemid — traditsioonilised telefoniliini modemed, mille maksimaalne kiirus on umbes 56 000 bitti sekundis (56 kbps). Need kasutasid varem laialdaselt olemasolevaid telefonivõrke ja oli neid tavaline 20. sajandil (20. sajandil), kuid tänapäeval on nende osakaal vähenenud. Dial-up-ühendus kasutab telefoniheli modulatsiooni ja demodulatsiooni ning ühendusvorme nagu modemi dialimine otse teenusepakkuja serveriga.
DSL (Digital Subscriber Line) — kasutab tavalist vasepaaris telefoniliini, kuid edastab andmeid erinevatel sagedustel, nii et samal ajal saab töötada ka tavaline telefon. DSL-i alaliikide hulka kuuluvad ADSL (asymmetric DSL), VDSL, VDSL2 jms. ADSL keskendub kiiremale allalaadimisele kui üleslaadimisele; VDSL ja VDSL2 pakuvad märkimisväärselt kõrgemaid kiirusi lühikeste liinide korral (kümneid kuni sajad megabiteid sekundis, sõltuvalt tehnoloogiast ja liini kvaliteedist).
Kaabelmodem — kasutab kaabeltelevisiooni (coax) infrastruktuuri ja tavalisi kaabeltelevisiooni operaatorite võrkudele. Kaabelmodemid toetavad sageli DOCSIS-standardeid (näiteks DOCSIS 3.0, DOCSIS 3.1), mis võimaldavad mitmekanalilist ühendust ja tänapäeval tihti sadade megabittide või isegi gigabittide kiirusi.
Muud (nt fiber/ONT seadmed) — otseselt optilisel fiiberliinil ühenduvad seadmed ei ole klassikalised modemed samas mõttes kui DSL või kaabel, kuid nende tööpõhimõte — optilise signaali ja digitaalandmete teisendamine — on analoogne. Teenusepakkujad kasutavad sageli terminoloogiat „modem/ONT” (Optical Network Terminal) kui liidest kliendi kodu ja optilise võrgu vahel.

Sisemised vs välised modemid

Arvutiga kaabli abil ühendatud modemit nimetatakse välismodemiks; sisseehitatud modemeid kutsutakse sisemisteks (näiteks PCI-kaardina või osa emaplaadist). Tänapäeval on DSL- ja kaabelmodemid tavaliselt välimised seadmed, millele ühendatakse arvuti või ruuter Etherneti kaabli abil.

Kiirused ja standardid

Modemi kiirus mõõdetakse bittides sekundis (bit/s või bps). Mõned näited ja märksõnad:

Dial-up: kuni ~56 kbps (V.90, V.92 standardid olid levinud 56kbps dial-up-modemite ajal).
ADSL: allalaadimisel tavaliselt kuni mitukümmend megabit/s, üleslaadimine aeglasem.
VDSL/VDSL2: võimaldab kiireid ühendusi (kuni sadaid Mb/s) lühikeste liinide puhul.
Kaabel (DOCSIS): DOCSIS 3.0 jagab ribalaiuse kanalid, DOCSIS 3.1 võimaldab gigabitikiirusi ja paremat ribalaiuse kasutust.

Lisaks brutosageduste piirangutele mõjutavad reaalseid kiirusi ka võrgu koormus, liini kvaliteet, teenusepakkuja seadistused, sisevõrgu seaded ja ruuteri/modemi round-trip latency.

Praktilised tehnilised detailid

Ühendusliidesed: telefoniliini modemi puhul kasutatakse tavaliselt RJ11 pistikut, kaabelmodemid kasutavad koaksiaalset F-tüüpi pistikut ning modemit ühendatakse arvutiga tavaliselt Etherneti (RJ45) või USB kaudu.
Autentimine ja protokollid: DSL-teenused kasutavad tihti PPPoE või sarnaseid protokolle autentimiseks; kaabelühendused autentitakse võrgutasandi meetoditega ja teenusepakkuja seadistusega.
Ruuteri funktsioonid: tänapäeval on paljud modemed kombineeritud ka ruuteri, tulemüüri ja Wi-Fi mooduliga (modem–ruuter), mis jagab interneti mitmele seadmele ja kasutab NAT/DHCP teenuseid.
Modulatsioon: DSL kasutab sageli DMT (Discrete Multi-Tone), kaabelmodemid kasutavad QAM (Quadrature Amplitude Modulation) ja muid keerukamaid modulatsiooniskeeme, mis parandavad efektiivsust ja läbi- ning edastuskiirust.

Kus modemit kasutatakse

Modemeid kasutatakse peamiselt internetiühenduse loomiseks läbi telefoniteenuse või kaabeltelevisiooni pakkujate internetiteenuse juurdepääsu pakkumisel. Kiiremad teenused on DSL ja kaabelmodemid, mis on sageli üle kümne korra kiirem võrreldes sissehelistamisega (DSL-teenus), ning kaabelmodemid pakuvad sarnaseid või kõrgemaid kiirusi (kaabeltelevisiooni kaudu).

Turvalisus ja hooldus

Muud kaasaegsed seadmed sisaldavad tulemüüri funktsioone; modemi/ruuteri administraatori parool tuleks alati muuta vaikeseadistusest.
Tarkvara (firmware) uuendamine parandab turvalisust ja stabiilsust — kontrolli perioodiliselt teenusepakkuja või tootja uuendusi.
Kui internet on aeglane või katkeb, tasub kontrollida liiniühendusi (RJ11/RJ45/koax), modemil olevaid indikaatoreid ja teenusepakkuja võrguteadet.

Kuidas valida modemit

Vali modem vastavalt teenuse tüübile: DSL-modem DSL-teenusele, kaabelmodem kaabelteenusele (kontrolli DOCSIS-versiooni), optilise fiibri puhul kasuta teenusepakkuja soovitatud ONT/seadet.
Arvesta soovitud kiirusega ja seadmete arvuga majapidamises (Wi-Fi võimsus, ruuterifunktsioonid).
Uuri, kas teenusepakkuja nõuab konkreetset mudelit või konfiguratsiooni.

Lühike ülevaade trendidest

CEA 2006. aasta uuringus leiti, et sissehelistamise (dial-up) võimalus on Ameerika Ühendriikides vähenemas. Aastal 2000 moodustasid sissehelistatavad internetiühendused 74% kõigist USA kodumajapidamiste internetiühendustest; see osakaal langes järgnevatel aastatel kiiresti. Näiteks dial-up-i kasutamine langes USAs 2003. aastaks umbes 60%-ni ja 2006. aastal umbes 36%-ni — põhjuseks laialdasema kiirema lairiba levik. Traditsiooniline 56-kilobitine sissehelistamise modem on seetõttu oluliselt kaotanud populaarsust.

Kokkuvõte

Modem on võti arvuti ja internetiühenduse vahel — see teisendab signaale nii saatmisel kui vastuvõtmisel. Tänapäeval eelistatakse lairiba teenuseid (DSL, kaabel, fiiber), kuid põhimõte jääb samaks: muundada digitaalsed andmed liini jaoks sobivaks signaaliks ja vastupidi. Õige modemi valimine sõltub suuresti teenuse tüübist, soovitud kiirusest ja ruuterifunktsioonide vajadusest.

Küsimused ja vastused

K: Mis on modem?

V: Modem on arvuti riistvara, mida kasutatakse kaugemate arvutite vaheliseks suhtlemiseks. See töötab, moduleerides arvutist saadavad digitaalsed andmed analoogandmeteks (helisignaalid või helid), mida saab saata telefoniliinide kaudu, ja demoduleerides telefoniliinide kaudu saadud analoogandmed tagasi digitaalandmeteks, mida arvuti saab kasutada.

K: Kuidas liigitatakse modemid?

V: Modemid liigitatakse nende ühendamismeetodi ja andmemahu järgi, mida nad suudavad teatud aja jooksul saata ja mida tavaliselt mõõdetakse bitides sekundis (bit/s või bps).

K: Mis on välised ja sisemised modemid?

V: Välised modemid ühendatakse arvutiga kaabli kaudu, samas kui sisemised modemid asuvad arvuti sees kas arvutikaardil või emaplaadi osana.

K: Kuidas inimesed tavaliselt modemiga internetti pääsevad?

V: Inimesed pääsevad tavaliselt Internetti aeglase telefoniteenuse (maksimaalselt 56 000 bitti sekundis), kiirema telefoniteenuse (tavaliselt üle kümne korra kiirem kui sissehelistamine) või kaabeltelevisiooniteenuse kaudu kaabelmodemi kaudu (sama kiire).

K: Mida leiti 2006. aastal seoses sissehelistamisega Interneti-ühendusega USAs?

V: 2006. aastal leiti, et sissehelistatavad internetiühendused moodustasid 36% kõigist USA kodumajapidamiste internetiühendustest, võrreldes 74%-ga 2000. aastal. See langus on kajastatud ka Kanadas ja Austraalias.

K: Miks on traditsiooniline 56-kilomeetrine modem kaotamas populaarsust?

V: Kuna üha rohkem kodusid võtab kasutusele kiiremaid Interneti-ühendusi, nagu DSL ja kaabeltelevisiooniteenused, on traditsiooniline 56K-modem muutumas vähem populaarseks, kuna selle kiirus on võrreldes teiste tänapäeval kättesaadavate meetoditega aeglasem.