Analyser le son d'un modem d'accès à distance

Bonjour, Habr.

Me souvenant accidentellement du modem Internet et du «même» son de connexion, j'ai pensé à ce qu'il y avait à l'intérieur.



J'ai trouvé le son d'un modem dans WAV et l'analyseur de signaux sur le réseau. Essayons de le comprendre.

Bien sûr, je ne suis pas le premier à réfléchir à cette question depuis de nombreuses années. Comme l'a montré une recherche Google, un ingénieur finlandais a décrit les phases d'une connexion par modem en 2012 . Mais pour ceux qui ne lisent pas régulièrement des blogs en finnois, ce n'est probablement pas un péché de le décrire à nouveau, après avoir étudié le spectre plus en détail.

introduction

Une petite digression pour la «Next generation», qui n'a pas trouvé ces temps: le modem était une telle boîte magique qui se branche, si la mémoire ne change pas, sur le port COM (il n'y avait pas encore d'USB) et transfère les données via une ligne téléphonique régulière dans la gamme «voix» . En conséquence, la connexion à Internet (et même plus tôt c'était FIDO ou BBS) a été précédée d'un grincement si drôle, tout le processus peut être vu, par exemple, ici .

Les modems ont évolué du très ancien, fonctionnant à travers le combiné à une vitesse de 300bps, au plus sophistiqué, donnant théoriquement jusqu'à 56Kbps, le canal de ligne téléphonique n'est plus autorisé.

Quelques photos sous le spoiler

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56:

Un autre point intéressant - à en juger par Amazon, les modems US Robotics Courier 56K Business sont vendus maintenant , et c'est très cher. Pourquoi je ne sais pas, il y a probablement des endroits où il n'y a toujours pas d'autre type de connexion.

Nous terminerons cela par l'introduction et passerons au signal.

Relier

Le premier point intéressant est lorsque nous entendons (ou plutôt entendons) le son du modem, en fait, nous n'entendons pas un modem, mais deux à la fois - notre modem et le modem du fournisseur. Les signaux du modem appelant sont entourés de rouge dans l'image:



Voyons maintenant quels types de modulation nous pouvons rencontrer dans ce signal.

1. Numérotation par tonalité (DTMF)

La partie la plus à gauche de l'image, il n'y a rien d'inhabituel ici, la numérotation par tonalité habituelle, qui était également utilisée dans les téléphones ordinaires (quelqu'un se souvient probablement du bouton bascule Tone-Pulse sur le corps des téléphones filaires).



Soit dit en passant, j'avais un PBX encore plus ancien avec numérotation par impulsions, donc il n'y avait pas de tels sons, ainsi qu'une connexion 56K.

2. Connexion

Le modem du fournisseur, après avoir reçu un appel, "décroche le téléphone" et envoie quelques tonalités à la ligne, "notre" modem répond avec une tonalité d'une fréquence différente et envoie des informations sur les protocoles disponibles à la ligne:



comme vous pouvez le voir, FSK est utilisé ici - modulation de fréquence, où le code binaire est transmis à partir de en alternant deux tons. Le taux de transfert n'est que de 300bit / s.

Le modem du fournisseur répond dans le même mode, confirmant la réception.

La connexion est terminée en transmettant une tonalité suffisamment longue avec une modulation d'amplitude basse fréquence.



Il est intéressant de noter que si vous regardez plus en détail, vous pouvez voir qu'à la place des «articulations» la phase de tonalité change également:



pourquoi il est difficile de le dire.

3. Échangez les "paramètres avancés"

Je mets le nom entre guillemets, car Je ne sais pas avec certitude, mais je ne peux que deviner. Ici, les modems échangent diverses informations sur les protocoles disponibles: à



gauche se trouve le signal modulé en amplitude déjà décrit ci-dessus, puis le signal que FSK nous connaît déjà. Mais avec le bord à droite - un autre type de modulation. L'image montre que ce n'est pas la fréquence et l'amplitude qui changent, mais la phase du signal (PSK, Phase Shift Keying):



La longueur du signal n'est que de 0,15 s.

4. Vérification de la ligne

Ici, les deux modems envoient un signal large bande (à tous les signaux disponibles à 3,7 KHz :) d'une durée de ~ 0,4 s, le résultat est envoyé à un autre modem.



À la fin, le modem transmet un signal séparé pour régler l'égaliseur et supprimer l'écho dans la ligne.

Ensuite, le haut-parleur s'éteint et des procédures de niveau supérieur sont effectuées - vérification du login / mot de passe, et si tout va bien, l'utilisateur se connecte au réseau.

Conclusion

Comme vous pouvez le voir, beaucoup de tout est intégré dans le son du modem, et lorsque l'analyse de la question s'est posée, mais en fait, pourquoi est-ce si compliqué? Pourquoi alterner entre différents types de modulation pour simplement échanger des données?

La réponse est probablement simple: héritage. Chaque nouveau modem devrait non seulement fonctionner aussi rapidement que possible et prendre en charge les derniers protocoles, mais également pouvoir se connecter à des modèles plus anciens. Par conséquent, au tout début, les modems sont connectés à une vitesse minimale de 300 bauds et échangent des informations de protocole, les «paramètres avancés» sont transmis par un autre type de modulation, que l'ancien modem ignorera, et les nouveaux modems peuvent utiliser.

Bien sûr, je n'ai pas cherché à analyser chaque bit du signal, ce qui précède n'est qu'une information générale. Ceux qui souhaitent étudier le sujet plus en détail peuvent être envoyés à l'article 2012(en anglais) ou à la description des normes de l'UIT , mais pour la première connaissance, je pense qu'il y a suffisamment d'informations.

PS: Sous le spoiler, le son d'un modem avec une disposition temporelle:

Vidéo

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