調變解調器

-{zh-hans:調變解調器;zh-hant:資料機}-俗稱小烏龜，或是魔電，是一個將數字訊號調變到類比訊號上進行傳輸，並解調收到的類比訊號為數位訊號的電子裝置。它的目標是產生能夠方便傳輸的類比訊號並且能夠透過解碼還原原來的數位訊號。根據不同的應用場合，資料機可以使用不同的方法來傳送類比訊號，比如使用光纖，射頻無線電或電話線等。使用普通電話線音訊波段進行資料通訊的電話資料機是人們最常接觸到的調變解調器。其他常見的調變解調器還包括用於寬頻資料接入的有線電視電纜調變解調器、ADSL調變解調器和光纖調變解調器。數位式行動電話實際上也是一種無線方式的調變解調器。現代電信傳輸裝置是為了在不同的介質上遠距離的傳輸大量資訊，因此也都以調變解調器的功能為核心。其中，微波調變解調器速率可以達上百萬位元每秒；而使用光纖作為傳輸介質的光調變解調器可以達到幾十Gbps以上，是現在電信傳輸的骨幹。歷史.資料機起初是為1950年代的美軍半自動地面防空系統研製，用來連線不同基地的終端，雷達站和指令控制中心到美國和加拿大的SAGE指揮中心。 SAGE執行在專用線路上，但是當時兩端使用的裝置跟今天的資料機根本不是一回事。IBM是SAGE系統中計算機和資料機的供貨商。幾年後美國航空的執行長與IBM一位區域經理的一次會晤促使「mini-SAGE」這種航空自動訂票系統。在這系統中，一個位於票務中心的終端連線在中心電腦上，用來管理機票有效性和時間。這個系統，叫做Sabre，是今天SABRE系統的早期原型。1960年代早期，商業計算機的應用逐漸普及，加上上述技術成果，1962年，AT&amp;T釋出了第一個商業化資料機Bell 103。使用兩個音調錶示1和0的移頻鍵控技術，103已經能夠實現300 bps的傳輸速度。很短時間後繼版本Bell 212就研製出來，轉移到更穩定的移相鍵控技術把資料速率提高到1200 bps。 類似Bell 201的系統用雙向訊號集在4對專用線路上實現了2400 bps。賀氏智慧資料機。在智慧資料機之前，幾乎所有的資料機都需要兩個步驟來產生一個連線：第一步，人工在電話機上撥叫對方的號碼，然後將聽筒放在資料機附帶的聲音耦合器的安裝和使用。到1980年代資料機的速率一直沒有多大變化。美國一般使用一種與貝爾212類似的2400 bps的系統，而歐洲的系統稍有差別。到1980年代晚期大多數資料機都能支援當時所有的標準，2400 bps逐漸普及。大量特定用途的標準也被加了進來，通常都是使用高速通道接受低速通道傳送，典型的例子就是法國的Minitel系統，使用者終端大部分時間都在接受資訊。Minitel終端的資料機用1200 bps接受資料75 bps傳送命令反饋給伺服器。原理.一般用於傳輸語音的頻率範圍是300—3400Hz，為了進行人聲訊號在電話系統中傳輸，線上路上給它分配一定的頻寬，國際標準取4KHz為一個標準的頻頻寬度。在這個傳輸過程中，語音訊號以300—3400Hz頻率輸入，傳送方的電話機把這個語音訊號轉變成類比訊號，這個類比訊號經過一個頻分多路複用器進行變化，使得線路上可以同時傳輸多路類比訊號，當到達接收端以後再經過一個解調的過程把它恢復到原來的頻率範圍的類比訊號，再由接收方電話機把類比訊號轉換成聲音訊號。電腦內的資訊是由“0”和“1”組成數位訊號，而在電話線上傳輸的卻只能是類比訊號，所以在電話線上傳輸資料，就必須將數位訊號變換成類比訊號。回聲抑止.回聲抑止是資料機設計中的另一個主要進步。一般來說電話系統要傳送一個小的聲音訊號到講話方的聽筒，這樣就告訴說話方聲音正在傳送。然而同樣的訊號會干擾資料機，使它分不清訊號到底是自己發的還是對方發的。這也是為什麼把頻率分割頻率給應答和原聲；如果接受的頻率跟自己相同就可以簡單的忽略掉。透過改進電話系統可以允許更高的速度，分離的可用電話訊號頻寬依然受到資料機強制半速限制。資料機設計的最主要的進步是1990年代晚期推出的56 kbps標準。這個標準類似於更早的1980年代被使用者拒絕的高度／低速系統，但是隨著網際網路使用的普及稍微的犧牲一點速度換來使用性被逐漸接受。描述.窄頻.今天標準的資料機在1980年被命名為「智慧資料機」。主要由兩個重要的部分組成：模擬部分用來產生訊號和操作電話；數字部分用來設定和控制。這兩部分實際上整合進一塊晶片，只是理論上還是分開來說明。資料機實際上工作在2種「模式」：資料模式時透過電話線傳送或者接受資料給計算機；命令模式 時資料機監聽從計算機發來的命令資料併發送出去。一個典型的會話開始於經過自動假定設定的上電 ，然後資料機開始撥出一個電話號碼用來連線遠端的另一個資料機。連線成功之後資料機自動進入資料模式，可以收發資料了。當用戶使用完了，逸出序列，「+++」跟在大約1秒的暫停之後，資料機就轉入命令模式，傳送命令掛機。這樣處理有一個問題就是。資料機並不真的知道一個字串是命令還是資料。已知的解決方法，例如，可以使用跳脫字元來解決連續「+++」的情況。自1200 bps開始，在這裡波特和位元每秒有所區別的系統被實作出來。波特指的是系統的訊號速率，300 bps的資料機每個訊號傳送1位資料，所以資料速率和訊號速率是一致的。1200 bps的系統就不是這樣了，實際資料機工作在600波特。這導致了80年代BBS上一系列的激烈爭論。幾乎所有的現代資料機都可以作為傳真機使用。1980年代開始的數字化傳真只是一種特定的影象格式，透過高速資料機來傳送。計算機中的傳真軟體可以轉換任何影象為資料機可以傳送的傳真格式。這種軟體開始曾經需要另外購買，現在已經十分的普遍了。Winmodem或者軟體調變解調器，是一個為Windows系統簡化的資料機，它用軟體實現了部分硬體的功能。在這種情況下計算機內建的聲音硬體支援Winmodem。今天的現代語音資料機。無線資料機.不同的無線調變解調器有不同的型別，不同的頻寬和速度。 無線資料機經常分成透明和智慧兩類。他們傳送經過調製到載波頻率上的資訊，這樣有很多無線通訊鏈路就可以在相同或者不同的無線頻率工作。透明資料機執行類似於他們的表親電話線資料機。典型的，他們是半雙工的，這就意味著他們不能同時傳送和接受資料。另外典型的特點是，透明資料機迴圈可以收集位於分散位置而又不容易佈設線路的地方的資料。透明資料機一般用於公司有效地彙集資料。智慧資料機內建介質訪問控制器來避免因衝突和重發引起的未正確接受資料產生隨機資料。智慧資料機因此較之普通透明資料機需要額外的頻寬，特別的還要更多的無線頻率頻寬。IEEE 802.11標準包含了一個近程調變解調器標準，大規模應用於全球的網路。無線調變解調器被用於Wi-Fi或者WiMax標準。寬頻.DSL (數碼使用者迴路)數 據機是一種調變解調器是透過銅線或者本地電話網提供數碼連線的一種技術。ADSL資料機也是一種調變解調器，俗稱寬頻貓主要區別在於它不止侷限在普通電話使用的語音載波的頻段。 現在的ADSL資料機使用編碼正交頻分調變。.VDSL (超高速數位使用者迴路) 資料機也是一種調變解調器，VDSL允許使用者端利用現有銅線獲得高頻寬服務而不必採用光纖。VDSL和ADSL一樣，線纜調變解調器電影片道的一段載波頻段。多個線纜資料機可以使用一條電視電纜的相同頻段，透過低水平介質訪問協議來實現在同一通道共同工作。典型常的“上行”和“下行”訊號用頻分複用來隔離。新型的寬頻資料機也開始普及了，例如雙路衛星和電力線調變解調器。光學調變解調器.光學調變解調器或光modem，中國俗稱光貓，指透過光纖介質傳輸訊號，並將光訊號調製解調為其他訊號的調變解調器。常見於光纖到戶的裝置。網際網路訪問.提起資料機很多人就會聯想到網路訪問。加利福尼亞大學洛杉磯分校於2001年的調查顯示81.3%的美國網民使用電話調變解調器，11.5%的網民使用線纜調變解調器，數量遠超過其他方法。但是寬頻服務的日趨完善給寬頻調變解調器提供廣闊的市場空間。特別是ADSL在歐洲和亞洲的安裝數量一直保持旺盛的增長。1 Mbps以上的連線越來越多的取代窄帶的撥號方式。在中國，由於電話線路密集，為避免干擾，通訊電纜無法在一根電纜承載過多的ADSL訊號。因此電信運營商提供更多的接入方式，例如單純的IP網路或者電力線等，甚至無線手機也加入到接入服務的競爭中。