Modem: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 14. Februar 2024, 09:38 Uhr

topic - Kurzbeschreibung

Beschreibung

Der oder das Modem (Kofferwort aus Modulator und Demodulator) ist ein Kommunikationsgerät, um digitale Signale über weite Übertragungswege zwischen zwei digitalen Endgeräten auszutauschen

Vom sendenden Modem wird ein digitales Signal auf eine Trägerfrequenz im Hochfrequenzbereich aufmoduliert, vom empfangenden Modem wird daraus die ursprüngliche Information durch Demodulieren zurückgewonnen
Dabei arbeiten Modems des neueren Standards DSL mit höheren Trägerfrequenzen und größeren Bandbreiten auf der Telefonleitung als die Modelle nach dem älteren „Schmalband“-Standard
Der Begriff Modem war in den 1970er bis 1990er Jahren präsenter als später, weil die Benutzung eines Modems damals synonym mit online gehen war, also damit, seinen Computer mit anderen zu vernetzen

Prinzipbild zur Datenübertragung mittels Modem

Geschichte des Modems in Deutschland

Bei der Deutschen Bundespost wurden Modulationsverfahren schon früh in der Rundfunktechnik und später in der Trägerfrequenztechnik eingesetzt (wireless modulation)

Der Einsatz in der leitungsgebundenen Kommunikation (wireline modulation) begann in Deutschland 1966 mit der Vorstellung der ersten Modems durch die Deutsche Bundespost

Diese Geräte hatten ein Blechgehäuse mit den Außenmaßen von etwa 60 cm × 30 cm × 20 cm und waren für die Wandmontage vorgesehen

Sie wurden Übergangsmodem D 1200 S genannt
Die Zahl 1200 stand für die maximale Übertragungsgeschwindigkeit in bit/s, der Buchstabe S für „Serielle Übertragung“ (zur Unterscheidung von Modems mit paralleler Übertragung)

Als direkte Nachfolger gab es Modems als Tischgerät mit der Bezeichnung Einheits-Postmodem D 1200 S und Einheits-Postmodem D 200 S Diese entsprachen den ITU-T-Empfehlungen V.23 (1200 bit/s, Halbduplex-Betrieb, Möglichkeiten eines Hilfskanals und einer synchronen Übertragung durch Einsatz einer Taktbaugruppe) bzw. V.21 (asynchrone Duplex-Übertragung mit 200 oder 300 bit/s)

Bis Mitte der 1980er Jahre war es in Deutschland wie in vielen anderen Ländern nicht erlaubt, andere als posteigene Modems an die Telefonleitung anzuschließen

Das Modem zählte als Netzabschluss, der wie die Leitung auch zum Telefonnetz und damit zum Hoheitsbereich der staatlichen Deutschen Bundespost gehörte
Als trotzdem zunehmend private Modems benutzt wurden, weil diese erheblich billiger, schneller und benutzerfreundlicher waren als die Modems der Post, ließ sich das Modem-Monopol nicht mehr aufrechterhalten und wurde 1986 aufgehoben

Die Deutsche Bundespost verlangte außerdem, dass die an ihre Modems angeschlossenen Geräte eine Zulassung des Fernmeldetechnischen Zentralamts besaßen

Da das speziell bei größeren Rechnersystemen nur schwer zu realisieren war, gingen einige Hersteller dazu über, sogenannte Modemadapter zu bauen
Diese Geräte waren bis auf einige Leuchtdioden zum Anzeigen der Modem-Steuersignale praktisch funktionslos, erhielten aber problemlos die Zulassung (siehe Bild rechts mit dem MODAP der Firma DEC unter dem D 200 S₀₃)
Die Ziffern „03“ im Namen deutet auf eine technische Bearbeitung dieses Modems hin
Oft wurden vorhandene Geräte von der Deutschen Bundespost im Fernmeldezentralzeugamt Elmshorn umgerüstet

Modulationstechniken

Telefon: ITU-T-Standards (bis 1992 CCITT)
Kabel: Halbduplex (ein Adernpaar), Duplex (zwei Adernpaare)

Modem-Varianten

Wählleitungsmodem

Ende der 1980er Jahre gab es als Weiterentwicklung der Akustikkoppler die ersten Telefonmodems. Üblich waren hier Schrittgeschwindigkeiten von 300 Baud

Bei den ersten Modems war die Schrittgeschwindigkeit oder Symbolrate, ausgedrückt in der Einheit Baud, noch identisch mit der Datenübertragungsrate, ausgedrückt in diesem Zusammenhang oft als Bitrate in bit/s oder bps
Aus dieser damaligen Gleichheit folgte die in Folge oft falsche Gleichsetzung von Symbolrate und der Bitrate: Während die Symbolrate durch die physisch limitierte Bandbreite der Telefonanschlussleitung an ein oberes Limit bei ca. 3000 Baud stieß, konnte die erzielbare Bitrate durch effizientere digitale Modulationsverfahren und verbesserte Kanalcodierung in den Folgejahren bis zur theoretischen Grenze der Kanalkapazität der Telefonanschlussleitung gesteigert werden
Das erste Modem mit einer Bitrate von 2400 bit/s wurde 1990 auf der Cebit vorgestellt, ein Jahr später folgte das erste postzugelassene Modem mit 9600 bit/s nach dem ITU-T Standard V.32, das über Datenkompression bei nicht komprimierten Quelldaten bis zu 38400 bit/s schaffte

Die Deutsche Bundespost erlaubte jedoch an den deutschen Telefonnetzen nur die Nutzung ihrer zugelassenen Modems, die entweder monatlich gemietet oder gekauft werden konnten

Da diese Preise deutlich die Preise anderer Modem-Hersteller übertrafen, wurden teilweise Modems anderer Hersteller illegal am deutschen Telefonnetz betrieben. 1988 kostete ein MicroLink 2400M von ELSA als Tischmodell 1950 DM
Ein MicroLink 28.8 TQV kostete 1996 etwa 280 DM

Telefonmodem

Datei:Elsa-Microlink-33.6TQV.ogv

Telefonmodems für analoge Festnetzanschlüsse sind an die Besonderheiten des Telefonnetzes angepasst

Für die Übertragung steht allein das Frequenzband von 300 Hz bis 3400 Hz zur Verfügung
Anschlüsse an einer digitalen Vermittlungsstelle erweitern dieses Band auf 0 bis 4000 Hz
Die ersten Modems wurden von der ITU-T im Jahr 1964 international normiert; es handelte sich um Geräte mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 300 bit/s (V.21, duplex) und 1200 bit/s (V.23, halbduplex)

Die ersten Telefonmodems für den Computer-Massenmarkt wurden noch nicht elektrisch ans Telefonnetz angekoppelt, sondern stellten die Verbindung mittels geeigneter Schallwandler – der sogenannten Akustikkoppler – über den Hörer eines vorhandenen Telefons her

Dieser wurde mechanisch am Modem befestigt
Nebengeräusche führten schnell zu Übertragungsfehlern, weshalb die Schalen der Akustikkoppler oft in Kissen eingehüllt wurden
Dabei wurde mit 110 Baud, später 300 Baud mit der Frequenzumtastung (FSK) übertragen
Da die zu übertragenden Daten typischerweise gemäß den Standards für die serielle Datenübertragung auf Leitungen (V.24 bzw. RS-232) kodiert waren und Start, Stop und Parity-Bit mit übertragen wurden, ergab sich eine geringere effektive Nutzdatenrate
Diese frühen Modem-Typen mussten für die Zulassung einer Typmusterprüfung der Deutschen Bundespost unterzogen werden, was zu hohen Verkaufspreisen führte

Durch die Realisierung von Modems mittels digitaler Signalverarbeitung konnten die erzielbaren Bitraten weiter gesteigert werden

In dieser Zeit wurde durch die Telekommunikationsfirma Hayes der heutige De-facto-Standard für Modems, der sogenannte AT-Befehlssatz, implementiert, der später von zahlreichen Herstellern übernommen und erweitert wurde
Leistungsfähigere Modulationsverfahren wie Phase Shift Keying (PSK) und Quadraturamplitudenmodulation (QAM) legten den Grundstein, es folgten Verfahren wie die Trellis-Coded Modulation (TCM), welche eine erste Form der codierten Modulation darstellt und auch in den Folgejahren bei anderen Datenübertragungsverfahren Anwendung fand
Durch laufende Messung und Aushandlung der für die Leitung und die Gegenstelle maximal möglichen Bitrate ermöglichten diese Übertragungsverfahren eine an die jeweilige Situation optimal angepasste Datenübertragungsgeschwindigkeit

Aufgrund der immer größeren Leistungsfähigkeit der in Modem eingesetzten digitalen Signalprozessoren sowie insbesondere den Übertragungsverfahren, zum Beispiel durch Kompression, gibt es weitere Leistungsmerkmale, die aber den Grundrahmen des Modem-Konzepts sprengen

Zu nennen sind insbesondere die Fax-Funktion (Faxmodem) und die Anrufbeantworter-Funktion (Voice-Modem)
Viele Modelle enthalten integrierte SIP-Adapter für IP-Telefonie (VoIP)
Darüber hinaus existieren Modems mit integrierten Fax- (T.38) und E-Mail-Protokollen (POP3/SMTP) sowie Short-Message-Service-Funktionalität (SMS) zum autonomen Versand und Empfang von Nachrichten

Im analogen Telefonnetz, in dem die Übertragungsbandbreite auf 3,1 kHz begrenzt ist, ist nach dem Shannon-Theorem die maximale Datenübertragungsrate bei üblicher Leitungsqualität auf 30 bis 40 kbit/s begrenzt

Eine Download-Datenrate von 56 kbit/s (V.90, V.92) ist im Telefonnetz nur bei einem Analoganschluss möglich, der an eine digitale Vermittlungsstelle gekoppelt ist
Dabei synchronisiert sich das Modem mit dem Wandlertakt der Vermittlung
Die sendende Gegenstelle, z. B. ein Einwahlknoten, muss dafür jedoch voll digital sein
Die Upload-Geschwindigkeit bleibt jedoch weiterhin analog begrenzt

Modemverbindungen per Telefonnetz werden oft als Dial-Up-Verbindung bezeichnet, da vor der Herstellung der Datenverbindung ein Wählvorgang notwendig ist

Beispiele für Modemwählverbindungen sind z. B. BTX, Datex-P oder die analoge Einwahl ins Internet über einen Internet-Provider
Die ersten Einwahlen Ende der 80er Jahre mit 300-Baud-Modems, z. B
beim WDR, fanden jedoch über die Eingabe der Telefonnummer statt
Die Einwahl per ISDN unterscheidet sich davon insofern, als dort alles digital abläuft, also nicht mehr moduliert wird und somit kein Modem mehr beteiligt ist
Dennoch wird häufig die falsche Bezeichnung ISDN-Modem für ein ISDN-Anschlussgerät oder eine ISDN-Karte verwendet
Die erste ISDN-Verbindungsmöglichkeiten wurden 1992 auf der CeBit präsentiert

Während in der Frühphase vor allem Fernschreiberaufgaben an Modems delegiert wurden, kam es später zur Entwicklung der Mailboxszene, die mit Netzwerkprotokollen wie Kermit oder Z-Modem arbeitete

Daneben fand sich im kommerziellen Bereich X.25 als Vermittlungsschicht
Heute dominiert in der Vermittlungsschicht vor allem IP für den Datenaustausch per Telefonmodem

Faxmodem

Faxmodems beherrschen neben der gewöhnlichen Funktion zur Datenübertragung ein Protokoll zur Übertragung von Faxen

Die meisten Faxmodems können Faxe mit 14400 bit/s übertragen
Die Übertragung erfolgt dabei über gewöhnliche Telefonleitungen

Mit Hilfe eines Faxmodems kann ein Computer als Faxgerät verwendet werden – oft nur zum Senden, aber auch Empfangen ist möglich

Rückrufmodem

Für die Fernwartung von Großrechnern und Servern gab es auch Rückrufmodems

Bei der Konfiguration des Modems wurde eine Rufnummer einprogrammiert
Wird es von außen angewählt, wird ein Passwort abgefragt
Nach Eingabe des Passworts "legt" das Modem auf und wählt die bei der Konfiguration hinterlegte Rufnummer zurück

Wählt ein Hacker dies Modem an, kann er zwar evtl. das Passwort richtig eingeben, wird anschließend aber "abgehängt", denn der Rückruf geht zum rechtmäßigen EDV-Mitarbeiter, dem die einkonfigurierte Rufnummer gehört

Softmodem/Winmodem

Softmodems sind spezielle Modems, bei denen einige Teile der Hardware-Funktionalität aus Kostengründen in den Gerätetreiber ausgelagert wurden

Oft übernimmt die Soundkarte bzw
die entsprechende Baugruppe der Hauptplatine die eigentlichen Modem-Funktionen; physisch sind nur noch die Kontakte zum Telefonnetz vorhanden. Winmodems sind Softmodems, die insbesondere für Microsoft Windows hergestellt wurden
Sie funktionieren meistens nur mit den zur Zeit ihrer Herstellung aktuellen Windows-Versionen
Auf alternativen Betriebssystemen wie z. B. Linux konnten sie anfangs nicht oder nur mit Schwierigkeiten verwendet werden, da hier zunächst keine Treiber existierten

Standleitungsmodem

Im Gegensatz zu Telefonmodems bieten Standleitungsmodems eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung

Sie sind also fest mit immer derselben Gegenstelle verbunden; ein Wählvorgang vor der Verbindungsaufnahme entfällt

Standleitungen werden meistens von Banken und Großunternehmen genutzt

Vergleichbare kostengünstigere Lösungen für den Heimbereich sind meistens nur Quasi-Standleitungen, da der Anbieter oft eine Zwangstrennung der Verbindung im Tageszyklus vorsieht

Während die Bandbreite im analogen Telefonnetz aus technisch-wirtschaftlichen Überlegungen heraus begrenzt ist, erlauben die normalen – teilweise aber zusätzlich geschirmten – Zweidraht-Telefonleitungen in diesem Fall durchaus höhere Bandbreiten

DSL-Modem

DSL-Modems ermöglichen wesentlich höhere Übertragungsraten

Um das herkömmliche Telefonsignal und das zusätzliche Hochgeschwindigkeitssignal auf derselben Leitung gleichzeitig übertragen zu können, wird das Hochgeschwindigkeitssignal in einen höher gelegenen Frequenzbereich hochmoduliert, ehe beide Signale auf dieselbe Leitung gelegt werden
Auf der Empfängerseite werden die Signale durch einen sogenannten Splitter (eine Frequenzweiche) wieder getrennt und das Hochgeschwindigkeitssignal der Demodulierung im dortigen Modem zugeführt

Gebräuchliche Datenraten bei ADSL reichen bis 25 Mbit/s im Download

Der Upload ist bei ADSL auf einen niedrigeren Wert begrenzt
Die Datenrate unterliegt bei großem Abstand zur Vermittlungsstelle aus technischen Gründen Begrenzungen
In der Vermittlungsstelle wird meistens an ein rein digitales Netzwerk-Backbone angekoppelt

Vorlage:Hauptartikel

Glasfasermodem

Glasfasermodems (ONT-Optical Network Termination) erlauben gegenüber DSL-Modems noch deutlich höhere Übertragungsraten

Ein herkömmliches Telefonsignal kann über Glasfaser gar nicht übertragen werden (Sprachkommunikation erfolgt ausschließlich über VoIP), das Glasfasermodem stellt nur eine Datenverbindung bereit
Eingesetzt werden hierzu die Techniken AON oder PON (in Deutschland genutzte Technik)

Glasfasermodems werden typischerweise separat WAN-seitig vor einem Router installiert, da es noch nicht viele Router mit integriertem Glasfasermodem gibt

Die Verbindung wird dann nicht vom Glasfasermodem selbst, sondern vom Router aufgebaut, der mit der Vermittlungsstelle kommuniziert, während das Glasfasermodem lediglich die WAN-seitigen optischen Signale in die LAN-seitigen elektrischen Signale umsetzt und umgekehrt

Vorlage:Siehe auch

Kabelmodem

Kabelmodems für die Datenübertragung über Breitbandkabelnetze sind als eine Art Standleitungsmodem zu sehen

Früher wurde teilweise zusätzlich ein Telefonmodem verwendet, um einen Rückkanal zu ermöglichen
Diese Technik ist heute nicht mehr erforderlich, da die Kabelnetzbetreiber ihr Kabelnetz mittlerweile mit einem Rückkanal betreiben. Über Kabelmodems werden heute höhere Datenraten als bei der Datenübertragung mittels DSL-Modems angeboten
Die Kabelnetzbetreiber implementieren meist auch Telefonie über die Kabelmodems

Vorlage:Hauptartikel

Stromleitungsmodem

Auch die Modulation von Datensignalen auf Stromleitungen ist möglich

Ein spezieller, aber einfacher Anwendungsfall ist die so genannte Rundsteuertechnik der Energieversorgungsunternehmen, mit denen z. B. die Umschaltung der Stromzähler zwischen Tag- und Nachtstrom bewerkstelligt wird

In jüngerer Vergangenheit wurden Vermarktungsversuche für Hochgeschwindigkeitsmodems (meistens bis etwa 1 MBit/s) unter dem Sammelbegriff PLC (PowerLine Communication) unternommen, die über die Erprobungsphase nie hinauskamen und im Endeffekt nicht an das Preis-Leistungs-Verhältnis sowie die Übertragungssicherheit der DSL-Technik heranreichen konnten

Auch die durch diese Technik erzeugten HF-Störungen sind nicht unproblematisch
Die Technik nutzt dabei typischerweise zahlreiche einzelne Trägerfrequenzen im Bereich zwischen 500 kHz und 10 MHz zur Modulation und Demodulation der Nutzdaten

Funkmodem

Oft sind Funkmodems in anderen Geräten – etwa in Mobiltelefonen – integriert, und der jeweilige Kanal wird mehrfach genutzt (z. B. bei Tonrufsystemen für Sprache und Daten)

Im Funkbereich existieren zahlreiche Anwendungen, mit denen Fernwirk- oder Fernsteuerungsaufgaben per Modulation gelöst werden

Ein Beispiel sind Funkfernsteuerungen im Modellbau

Das GSM-, das UMTS-, das LTE- und das 5G-Netz benutzen für die Datenübertragung per Funk Modulationsverfahren mit digitaler Modulation, während das Vorgängersystem C-Netz noch analoge Modulation verwendete

Digital ist hierbei das Nutzsignal, das vom Modulator in ein Funksignal umgesetzt wird
Hierdurch wird die Übertragung deutlich unempfindlicher gegen Störungen, da das digitale Nutzsignal im Gegensatz zum kontinuierlichen analogen Signal nur bekannte, diskrete Werte annehmen kann, auf die der Empfänger bei (nicht zu starken) Störungen in der Übertragung noch schließen kann

Satmodem

Satmodems oder Satelliten-Modems dienen der Datenübertragung über einen Kommunikationssatelliten

Hierfür wandeln Satelliten-Modems einen Eingangs-Bitstrom in ein Funksignal um und umgekehrt
Es gibt eine breite Palette von Satelliten-Modems, von preiswerten Geräten für den Internetzugang zu Hause bis hin zu kostspieligen multifunktionalen Geräten für den Einsatz in Unternehmen
Dabei werden Geräte, die nur einen Demodulator für das Herunterladen von Daten via Satellit besitzen, als Satelliten-Modems bezeichnet
In diesem Fall werden die hochgeladenen Daten durch ein herkömmliches Telefonmodem, DSL-Modem oder ISDN übertragen

Vorlage:Hauptartikel

Modem-Bauformen

[[Datei:Dr

Neuhaus, Smarty 28.8 TI-8923.jpg|mini|RS-232-Modem Smarty 28.8 TI von Dr. Neuhaus]]

Das typische PC-Modem ist ein externes Gerät in flacher Bauform mit serieller Schnittstelle

Es wird meist per RS-232 oder zunehmend durch USB mit einem Rechner verbunden
Die Stromversorgung erfolgt normalerweise durch ein Steckernetzteil oder später über die USB-Schnittstelle

Im professionellen Bereich gibt es eine Bauform, die den Einbau in 19-Zoll-Gehäuse erlaubt

Im industriellen Bereich hat sich für Modems ein Gehäuse für die DIN-Hutschienenmontage im Schaltschrank etabliert

Eine alternative Bauform für Modems ist die Steckkartenform für einen standardisierten Steckplatz (i. a. PCI bei stationären PCs, Mini-PCI oder PCMCIA bei Notebooks) oder einen proprietären Sockel

Hier ist meistens noch eine zusätzliche Kapselung oder Schirmung vorhanden, um eine gegenseitige Störung von PC und Telefonleitung zu vermeiden
Der Status des Modems wird meist durch eine PC-Software angezeigt

Statusanzeige

Zur Statusanzeige befindet sich an der Vorderseite externer Modems oft eine Zeile mit Leuchtdioden, die den Zustand des Modems und der Schnittstellenleitungen anzeigen. Üblich sind seit dem Hayes Smartmodem mindestens folgende Funktionsanzeigen und Kürzel:

Kürzel	Bezeichnung	Beschreibung der Funktionsanzeige
AA	Auto-Answer	Eingehende Anrufe werden automatisch angenommen und eine Datenverbindung initiiert
CD	Carrier Detect	Eine Verbindung zum entfernten Modem wurde festgestellt
OH	Off Hook	Die Telefonleitung ist offen (abgenommen)
RD	Receive Data	Der Computer Empfängt Daten vom Modem
SD	Send Data	Der Computer sendet Daten zum Modem
TR	Terminal Ready	Das Data Terminal Ready Signal (DTR) liegt vor und zeigt damit eine stehende Verbindung zum Computer an
MR	Modem Ready	Das Modem ist eingeschaltet

Hersteller von Modem-Hardware

Arris International
AVM GmbH (Fritz!Box)
Bausch Datacom, 1990 Hersteller der ersten Niedrigpreis-Modems für die Firma Vobis
Baycom, Hersteller von Amateurfunk-Modems
Cisco Systems
Compal
Conexant (ehemals Rockwell), liefert insbesondere OEM-Chipsätze
ConiuGo Hersteller von industriellen Mobilfunk Modems (seit 1998)
Creatix
devolo, aus der ELSA AG hervorgegangen
Diamond Multimedia, mit der Marke Supra und Modellen wie Supra Express
Dr. Neuhaus, mit den Modems der Smarty- und FURY-Reihe, neben ELSA einer der ersten Hersteller von Modems mit Postzulassung für den Privatanwender (seit 1988)
ELSA AG
FlexDSL Telecommunications AG, Hersteller industrieller Modems
Hayes Microcomputer Products, erfand den AT-Befehlsstatz und damit die Möglichkeit Modems extern via RS-232 anzubinden. Das Hayes Stack Smartmodem war 1981 das erste dieser Bauart
Hitron
IBM
Keymile
miro
Motorola
Phoenix Contact, Hersteller industrieller Modems
Qualcomm
RAD Data Communications, Hersteller industrieller Modems
Siemens, Hersteller industrieller Modems
Scientific Atlanta, seit 2005 eine Tochtergesellschaft von Cisco Systems
Sprint Nextel, US-amerikanische Telefongesellschaft
Technicolor
Telebit, deren „TrailBlazer“ hatte ein ähnliches Modulationsverfahren wie heute DSL
Tixi.Com, Hersteller industrieller Modems
Ubee
U.S. Robotics/3Com, mit der Marke Courier
Westermo, Hersteller industrieller Modems
ZyXEL

Anhang

Siehe auch

Modem

Links

Weblinks

https://de.wikipedia.org/wiki/Modem

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 ===== Weblinks =====
-https://de.wikipedia.org/wiki/Modem
+# https://de.wikipedia.org/wiki/Modem
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