Introducción a la tecnología de módems (I)

Presentamos algunos conceptos generales y definiciones (módem, ETD, ETCD), tipos de modulaciones (QAM, TCM, FSK) y diferencias entre velocidades de transmisión y modulación.

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Empezamos hoy una serie de posts donde repasaremos algunos conceptos generales sobre los módems analógicos. Estos dispositivos quedan lejos pero no debemos olvidar que hace no muchos años eran el único medio de conexión a Internet en nuestros hogares. Hoy en día únicamente encontramos módems en algunas aplicaciones de tipo industrial tales como lectura remota de contadores o plc o aplicaciones domóticas en zonas sin cobertura GSM.

Algunos conceptos generales

Módem es la contracción de los términos modulador-demodulador. En efecto, un módem es un dispositivo que transforma señales digitales en analógicas (modulación) para poder ser transmitidas a través de canales vocales (300 – 3400 Hz). En recepción hace lo contrario, demodulando las señales analógicas recibidas y convirtiéndolas a digitales. Las señales analógicas de salida de los módems se codificarán G711 a 64K y luego se multiplexarán luego sobre tramas de 2Mbps y se transmitirán sobre enlaces PDH o SDH sobre radio o fibra. Si quieres saber más acerca de la codificación G711 y la digitalización de señales en tramas de 2 Mbps puedes revisar el post Multiplexación por división en el tiempo

ETD: estación terminal de datos. Es el equipo que conectamos al módem para transmitir datos (PC, RTU. sensor, …)

ETCD: estación terminal del circuito de datos. Es el módem en sí.

ITU (International Telecommunications Union): organismo regulador y estandarizador que estandariza todos los protocolos de funcionimento de los módems

Diagrama de bloques de un módem

En la figura siguiente puedes ver un diagrama de bloques genérico de un módem

modem diagrama bloques - Introducción a la tecnología de módems (I)En dicho diagrama vemos tres elementos principales:

  • microntrolador (CPU): es el encargado de ejecutar el microcódigo (firmware) del equipo para que éste funcione. Se complementa con una RAM y una E2ROM o NVRAM para almacenar los parámetros de funcionamiento del equipo cuando éste se apague.
  • Chip modem (datapump): es el circuito integrado que se encarga de modular los datos a transmitir a línea y demodular los datos recibidos a través de dicha línea
  • interfaz de usuario: conjunto de pulsadores, display y leds para informar del estado del equipo y poder realizar ciertas acciones (contestar llamada, colgar llamada, realizar bucles, …)

Además del interfaz con el usuario, el módem presenta el interfaz de línea y el interfaz con el ETD o terminal de datos. El interfaz de línea tiene una impedancia normalizada de 600 ohm y puede ser a 2 hilos (RTC o líneas dedicadas de 2 hilos) o 4 hilos (líneas de dedicadas de 4 hilos). El interfaz con el ETD suele ser un interfaz serie del tipo RS232 o RS485/422 que puede funcionar en modo asíncrono o síncrono.

Velocidad de transmisión y velocidad de modulación

En módems podemos hablar de dos velocidades:

  • Velocidad de transmisión en bits por segundo (bps). Tanto puede hacer referencia entre ETD y ETCD (velocidad de terminal) como entre ETCD’s (en línea). Mide el tiempo que tarda un bit en transmitirse a través de la interfaz V24 o a través de línea telefónica
  • Velocidad de modulación en baudios o símbolos por segundo. Hace referencia al tiempo que dura un símbolo modulado en la línea

(velocidad baudios = ancho de banda)

A mayor número de bits por símbolo, mayor eficiencia espectral (menor ancho de banda) para una misma velocidad de transmisión en bps.

En la siguiente tabla recogemos todas las modulaciones existentes para módem analógico (sin contar V90 o 56KFlex).

Veamos un ejemplo: si modulamos en V32 a 9600 bps, usamos un tipo de modulación QAM-16 (Quadrature Amplitude Modulation). Este esquema nos permite enviar símbolos modulados en un espectro de 16 estados. Cada estado codifica 4 bits (del 0000 al 1111) y por tanto modulamos a una velocidad 4 veces inferior a la velocidad en bits codificados. Por tanto: 9600 bps y 2400 baudios. La velocidad de modulación está limitada por el ancho de banda del canal analógico (300-3400 Hz). Si queremos transmitir más bits en este mismo ancho de banda tenemos que aumentar el número de estados en la modulación (por ejemplo: QAM-256) o bien cambiar el tipo de modulación (TCM Trellis Coded Modulation).

tabla modulaciones - Introducción a la tecnología de módems (I)Todas las modulaciones tienen una frecuencia portadora sobre la que se modula es esquema de modulación: DPSK, QAM o TCM. La excepción son las modulaciones FSK (Frequency Shift Keying) donde usamos una portadora (frecuencia) para transmitir un ‘0’ y otra para transmitir un ‘1’.

En el próximo post hablaremos sobre el interfaz V24 y sus señales, los formatos síncronos y asíncronos y las formas de ajustar  las velocidades de transmisión y modulación entre ellas.

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