Analiza el sonido de un módem de acceso telefónico

Hola Habr

De alguna manera, recordando accidentalmente sobre el módem de Internet y sobre el "mismo" sonido de conexión, pensé en lo que había dentro.



Encontré el sonido de un módem en WAV y Signals Analyzer en la red. Tratemos de resolverlo.

Por supuesto, no soy el primero en reflexionar sobre este tema en muchos años. Como mostró una búsqueda en Google, un ingeniero finlandés describió las fases de una conexión de módem en 2012 . Pero para aquellos que no leen regularmente blogs en finlandés, probablemente no sea pecado volver a describirlo, ya que hemos estudiado el espectro con más detalle.

Introducción

Una pequeña digresión para la "Próxima generación", que no encontró esos momentos: el módem era una caja mágica que se conecta, si la memoria no cambia, al puerto COM (todavía no había USB) y transfiere datos a través de una línea telefónica regular en el rango de "voz" . En consecuencia, la conexión a Internet (e incluso antes era FIDO o BBS) fue precedida por un chirrido tan divertido, todo el proceso se puede ver, por ejemplo, aquí .

Los módems evolucionaron desde los muy antiguos, trabajando a través del teléfono a una velocidad de 300bps, hasta los más sofisticados, dando teóricamente hasta 56Kbps, el canal de la línea telefónica ya no está permitido.

Un par de fotos debajo del spoiler

, , «» :



, -, , , . , , .

56:

Otro punto interesante: a juzgar por Amazon, los módems US Robotics Courier 56K Business se venden ahora y es muy costoso. Por qué no sé, probablemente hay lugares donde todavía no hay otro tipo de conexión.

Terminaremos esto con la introducción y pasaremos a la señal.

Conectar

El primer punto interesante es cuando escuchamos (o más bien escuchamos) el sonido del módem, de hecho, no escuchamos un módem, sino dos a la vez: nuestro módem y el módem del proveedor. Las señales del módem de llamada están marcadas en rojo en la imagen:



ahora veamos qué tipos de modulación podemos encontrar en esta señal.

1. Marcación por tonos (DTMF)

La parte más a la izquierda de la imagen, no hay nada inusual aquí, la marcación por tonos habitual, que también se usó en teléfonos comunes (probablemente alguien recuerde el botón de alternancia Tone-Pulse en el cuerpo de los teléfonos con cable).



Por cierto, tenía un PBX aún más antiguo con marcación por pulsos, por lo que no había tales sonidos, así como una conexión de 56K.

2. Conexión

El módem del proveedor, después de recibir una llamada, "levanta el teléfono" y envía un par de tonos a la línea, "nuestro" módem responde con un tono de una frecuencia diferente y envía información sobre los protocolos disponibles a la línea:



Como puede ver, FSK se usa aquí: modulación de frecuencia, desde donde se transmite el código binario usando alternando dos tonos. La velocidad de transferencia es de solo 300 bits / s.

El módem del proveedor responde en el mismo modo, confirmando la recepción.

La conexión se completa transmitiendo un tono suficientemente largo con modulación de amplitud de baja frecuencia.



Es interesante que si observa con más detalle, puede ver que en los lugares de las “articulaciones” también cambia la fase de tono:



es difícil decir por qué se hace.

3. Intercambie "configuraciones avanzadas"

Puse el nombre entre comillas, porque No estoy seguro, pero solo puedo adivinar. Aquí los módems intercambian información variada sobre los protocolos disponibles: a



la izquierda está la señal de modulación de amplitud ya descrita anteriormente, y luego la señal que ya conocemos de FSK. Pero con el borde a la derecha, otro tipo de modulación. La imagen muestra que no está cambiando la frecuencia y la amplitud, sino la fase de la señal (PSK, Phase Shift Keying):



la longitud de la señal es de solo 0.15s.

4. Verificación de línea

Aquí ambos módems envían una señal de banda ancha (a todos los 3.7KHz disponibles :) con una duración de ~ 0.4s, el resultado se envía a otro módem.



Al final, el módem transmite una señal separada para ajustar el ecualizador y suprimir el eco en la línea.

A continuación, el altavoz se apaga y se realizan procedimientos de nivel superior: verificar el inicio de sesión / contraseña y, si todo está bien, el usuario se conecta a la red.

Conclusión

Como puede ver, gran parte de todo está incrustado en el sonido del módem, y al analizar la pregunta surgió, pero de hecho, ¿por qué es tan complicado? ¿Por qué alternar entre diferentes tipos de modulación para simplemente intercambiar datos?

La respuesta es probablemente simple: legado. Cada nuevo módem no solo debe funcionar lo más rápido posible y admitir los protocolos más recientes, sino también poder conectarse a modelos más antiguos. Por lo tanto, al principio, los módems se conectan a una velocidad mínima de 300 baudios e intercambian información del protocolo, los "ajustes avanzados" se transmiten mediante otro tipo de modulación, que el módem antiguo ignorará y los nuevos módems pueden usar.

Por supuesto, no me propuse analizar cada bit de la señal, lo anterior es solo información general. Aquellos que deseen estudiar el tema con más detalle pueden enviarlos al artículo de 2012.(en inglés) o según la descripción de las normas de la UIT , pero para el primer conocido, creo que hay suficiente información.

PD: bajo el spoiler, el sonido de un módem con un diseño de tiempo:

Vídeo

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