Analysieren Sie den Sound eines DFÜ-Modems

Hallo Habr.

Irgendwie erinnerte ich mich versehentlich an das moderne Internet und an den „gleichen“ Verbindungsklang und dachte darüber nach, was sich dort befand.



Ich habe den Sound eines Modems in WAV und Signals Analyzer im Netzwerk gefunden. Versuchen wir es herauszufinden.

Natürlich bin ich seit vielen Jahren nicht der erste, der über dieses Thema nachdenkt. Wie eine Google-Suche zeigte, beschrieb ein finnischer Ingenieur bereits 2012 die Phasen einer Modemverbindung . Aber für diejenigen, die nicht regelmäßig Blogs auf Finnisch lesen, ist es wahrscheinlich keine Sünde, sie noch einmal zu beschreiben, nachdem sie das Spektrum genauer studiert haben.

Einführung

Ein kleiner Exkurs für die „nächste Generation“, die diese Zeiten nicht gefunden hat: Das Modem war eine solche magische Box, die, wenn sich der Speicher nicht ändert, an den COM-Anschluss angeschlossen wird (es gab noch keinen USB) und Daten über eine normale Telefonleitung im Bereich „Sprache“ überträgt . Dementsprechend ging der Verbindung zum Internet (und noch früher war es FIDO oder BBS) ein so lustiges Quietschen voraus, dass der gesamte Prozess zum Beispiel hier zu sehen ist .

Die Modems entwickelten sich von den alten, die mit einer Geschwindigkeit von 300 Bit / s über das Mobilteil arbeiteten, zu den modernsten, die theoretisch bis zu 56 KBit / s lieferten, wobei der Telefonleitungskanal nicht mehr zulässig war.

Ein paar Bilder unter dem Spoiler

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56:

Ein weiterer interessanter Punkt: Nach Ansicht von Amazon werden US Robotics Courier 56K Business-Modems jetzt verkauft und sind sehr teuer. Warum ich nicht weiß, gibt es wahrscheinlich Orte, an denen es noch keine andere Art von Verbindung gibt.

Wir werden dies mit der Einführung beenden und zum Signal übergehen.

Verbinden

Der erste interessante Punkt ist, wenn wir den Ton des Modems hören (oder eher hören), tatsächlich hören wir nicht ein Modem, sondern zwei gleichzeitig - unser Modem und das Modem des Anbieters. Die Signale des anrufenden Modems sind im Bild rot eingekreist:



Nun wollen wir sehen, welche Modulationsarten wir in diesem Signal treffen können.

1. Tonwahl (DTMF)

Im linken Teil des Bildes gibt es hier nichts Ungewöhnliches, die übliche Tonwahl, die auch bei normalen Telefonen verwendet wurde (jemand erinnert sich wahrscheinlich an die Ton-Impuls-Umschalttaste am Körper von kabelgebundenen Telefonen).



Übrigens hatte ich eine noch ältere Telefonanlage mit Impulswahl, daher gab es keine derartigen Töne sowie eine 56K-Verbindung.

2. Verbindung

Das Modem des Anbieters "nimmt den Hörer ab" und sendet ein paar Töne an die Leitung. "Unser" Modem antwortet mit einem Ton einer anderen Frequenz und sendet Informationen über die verfügbaren Protokolle an die Leitung:



Wie Sie sehen, wird hier FSK verwendet - Frequenzmodulation, von der der Binärcode übertragen wird mit abwechselnden zwei Tönen. Die Übertragungsrate beträgt nur 300bit / s.

Das Modem des Anbieters antwortet im selben Modus und bestätigt den Empfang.

Die Verbindung wird durch Senden eines ausreichend langen Tons mit niederfrequenter Amplitudenmodulation vervollständigt.



Es ist interessant, dass Sie bei genauerem Hinsehen feststellen können, dass sich an den Stellen der „Gelenke“ auch die Tonphase ändert:



Warum dies getan wird, ist schwer zu sagen.

3. Tauschen Sie "erweiterte Einstellungen" aus

Ich habe den Namen in Anführungszeichen gesetzt, weil Ich weiß es nicht genau, aber ich kann es nur erraten. Hier tauschen die Modems verschiedene Informationen über die verfügbaren Protokolle aus:



Links das oben bereits beschriebene amplitudenmodulierte Signal, dann das uns bereits von FSK bekannte Signal. Aber mit der Kante rechts - eine andere Art der Modulation. Das Bild zeigt, dass sich nicht die Frequenz und Amplitude ändert, sondern die Phase des Signals (PSK, Phase Shift Keying):



Die Signallänge beträgt nur 0,15 s.

4. Leitungsprüfung

Hier senden beide Modems ein Breitband-Signal (an alle verfügbaren 3,7 kHz :) mit einer Dauer von ~ 0,4 s, das Ergebnis wird an ein anderes Modem gesendet.



Am Ende sendet das Modem ein separates Signal, um den Equalizer einzustellen und das Echo in der Leitung zu unterdrücken.

Als nächstes wird der Lautsprecher ausgeschaltet und es werden übergeordnete Verfahren ausgeführt. Überprüfen Sie die Anmeldung / das Kennwort. Wenn alles in Ordnung ist, stellt der Benutzer eine Verbindung zum Netzwerk her.

Fazit

Wie Sie sehen können, ist ziemlich viel von allem in den Klang des Modems eingebettet, und beim Parsen stellte sich die Frage, aber warum ist es tatsächlich so kompliziert? Warum zwischen verschiedenen Modulationsarten wechseln, um nur Daten auszutauschen?

Die Antwort ist wahrscheinlich einfach - Vermächtnis. Jedes neue Modem sollte nicht nur so schnell wie möglich arbeiten und die neuesten Protokolle unterstützen, sondern auch eine Verbindung zu älteren Modellen herstellen können. Daher werden Modems zu Beginn mit einer Mindestgeschwindigkeit von 300 Baud verbunden und tauschen Protokollinformationen aus, „erweiterte Einstellungen“ werden von einer anderen Modulationsart übertragen, die das alte Modem ignoriert, und neue Modems können verwendet werden.

Natürlich wollte ich nicht jedes Bit im Signal analysieren, das Obige ist nur eine allgemeine Information. Diejenigen, die das Thema genauer studieren möchten, können zum Artikel 2012 geschickt werden(auf Englisch) oder zur Beschreibung der ITU-Standards , aber für die erste Bekanntschaft denke ich, dass es genügend Informationen gibt.

PS: Unter dem Spoiler der Sound eines Modems mit Zeitlayout:

Video

Source: https://habr.com/ru/post/undefined/