“調(diào)制解調(diào)器”一詞是modulator-demodulator一詞的縮寫。調(diào)制解調(diào)器通常用于通過電話線發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
發(fā)送調(diào)制解調(diào)器將數(shù)據(jù)調(diào)制成與電話線兼容的信號，接收調(diào)制解調(diào)器將信號解調(diào)回?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。無線調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為無線電信號并返回。
調(diào)制解調(diào)器出現(xiàn)于 1960 年代，作為一種允許終端通過電話線連接到計(jì)算機(jī)的方式。一個(gè)典型的安排如下所示：
在這樣的配置中，異地辦公室或商店的啞終端可以“撥入”大型中央計(jì)算機(jī)。1960 年代是分時(shí)計(jì)算機(jī)的時(shí)代，因此企業(yè)通常會從分時(shí)設(shè)施購買計(jì)算機(jī)時(shí)間，并通過每秒 300 位 (bps) 的調(diào)制解調(diào)器連接到它。
啞終端只是一個(gè)鍵盤和一個(gè)屏幕。當(dāng)時(shí)一個(gè)非常常見的啞終端被稱為DEC VT-100，它成為當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)(現(xiàn)在全世界的終端模擬器中都有紀(jì)念意義)。VT-100 可以顯示 25 行，每行 80 個(gè)字符。當(dāng)用戶在終端上鍵入一個(gè)字符時(shí)，調(diào)制解調(diào)器將字符的 ASCII 碼發(fā)送到計(jì)算機(jī)。然后計(jì)算機(jī)將字符發(fā)送回計(jì)算機(jī)，使其出現(xiàn)在屏幕上。
當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)在 1970 年代后期開始出現(xiàn)時(shí)，公告板系統(tǒng)(BBS) 變得風(fēng)靡一時(shí)。一個(gè)人會設(shè)置一臺帶有一兩個(gè)調(diào)制解調(diào)器和一些 BBS 軟件的計(jì)算機(jī)，其他人會撥入以連接到公告板。用戶將在他們的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行終端模擬器來模擬一個(gè)啞終端。
人們以 300 bps 的速度相處了很長一段時(shí)間。這種速度可以接受的原因是因?yàn)?300 bps 代表每秒大約 30 個(gè)字符，這比一個(gè)人可以鍵入或閱讀的字符多得多。然而，一旦人們開始在公告板系統(tǒng)之間傳輸大型程序和圖像，300 bps 就變得無法忍受。調(diào)制解調(diào)器速度大約每兩年經(jīng)歷一系列步驟：
300 bps - 1960 年代到 1983 年左右
1200 bps - 在 1984 年和 1985 年開始流行
2400 bps
9600 bps - 首次出現(xiàn)于 1990 年末和 1991 年初
19.2 千比特每秒 (Kbps)
28.8 Kbps
33.6 Kbps
56 Kbps - 1998 年成為標(biāo)準(zhǔn)
ADSL，理論上最高可達(dá)每秒 8 兆位 (Mbps) - 1999 年開始流行
我們將使用 300-bps 調(diào)制解調(diào)器作為起點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兎浅Ｈ菀桌斫狻?00 bps 調(diào)制解調(diào)器是一種使用頻移鍵控(FSK) 通過電話線傳輸數(shù)字信息的設(shè)備。在頻移鍵控中，不同的位使用不同的音調(diào)(頻率)(有關(guān)音調(diào)和頻率的討論，請參閱吉他的工作原理)。
當(dāng)終端的調(diào)制解調(diào)器撥打計(jì)算機(jī)的調(diào)制解調(diào)器時(shí)，終端的調(diào)制解調(diào)器稱為始發(fā)調(diào)制解調(diào)器。它為 0 發(fā)送 1,070 赫茲的音調(diào)，為 1 發(fā)送 1,270 赫茲的音調(diào)。計(jì)算機(jī)的調(diào)制解調(diào)器稱為應(yīng)答調(diào)制解調(diào)器，它為 0 發(fā)送 2,025 赫茲的音調(diào)，為 1 發(fā)送 2,225 赫茲的音調(diào)。由于發(fā)起和應(yīng)答調(diào)制解調(diào)器傳輸不同的音調(diào)，它們可以同時(shí)使用線路。這稱為全雙工操作。一次只能在一個(gè)方向上傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)器被稱為半雙工調(diào)制解調(diào)器，它們很少見。
假設(shè)連接了兩個(gè) 300-bps 調(diào)制解調(diào)器，終端用戶鍵入字母“a”。該字母的 ASCII 碼是十進(jìn)制 97 或二進(jìn)制 01100001(有關(guān)二進(jìn)制的詳細(xì)信息，請參閱位和字節(jié)的工作原理)。終端內(nèi)部稱為 UART(通用異步接收器/發(fā)送器)的設(shè)備將字節(jié)轉(zhuǎn)換為其位，并通過終端的RS-232 端口(也稱為串行端口)一次發(fā)送一個(gè)。終端的調(diào)制解調(diào)器連接到 RS-232 端口，因此它一次接收一個(gè)位，其工作是通過電話線發(fā)送它們。
為了創(chuàng)造更快的調(diào)制解調(diào)器，調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)者必須使用比頻移鍵控更復(fù)雜的技術(shù)。首先，他們轉(zhuǎn)向相移鍵控(PSK)，然后是正交幅度調(diào)制(QAM)。這些技術(shù)允許將大量信息塞入普通語音級電話線路上可用的 3,000 赫茲帶寬中。56K 調(diào)制解調(diào)器實(shí)際上以大約 48 Kbps 的速度連接，但絕對是完美的線路，這與這些技術(shù)的限制有關(guān)(有關(guān)更多信息，請參閱本文末尾的鏈接)。
所有這些高速調(diào)制解調(diào)器都包含逐漸降級的概念，這意味著它們可以測試電話線，如果線路無法處理調(diào)制解調(diào)器的最快速度，則它們會退回到較慢的速度。
調(diào)制解調(diào)器發(fā)展的下一步是非對稱數(shù)字用戶線( ADSL ) 調(diào)制解調(diào)器。使用非對稱一詞是因?yàn)檫@些調(diào)制解調(diào)器在一個(gè)方向上發(fā)送數(shù)據(jù)的速度比在另一個(gè)方向上發(fā)送的速度快。ADSL 調(diào)制解調(diào)器利用了以下事實(shí)：任何普通的家庭、公寓或辦公室都有專用的銅線在它和電話公司最近的多路復(fù)用器或中央辦公室之間運(yùn)行。這條專用銅線可以承載比手機(jī)語音通道所需的 3,000 赫茲信號多得多的數(shù)據(jù)。如果電話公司的中心局和您家的線路上都配備了 ADSL 調(diào)制解調(diào)器，則您家和電話公司之間的銅線部分可以充當(dāng)純數(shù)字高速傳輸通道。在理想條件下，家庭和電話公司(上行)之間的容量大約是每秒 100 萬比特(Mbps)，電話公司和家庭(下行)之間的容量大約是每秒 8 Mbps 。同一條線路可以傳輸電話對話和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
ADSL 調(diào)制解調(diào)器采用的方法原則上非常簡單。電話線在 24,000 赫茲和 1,100,000 赫茲之間的帶寬被劃分為 4,000 赫茲頻段，每個(gè)頻段分配一個(gè)虛擬調(diào)制解調(diào)器。這 249 個(gè)虛擬調(diào)制解調(diào)器中的每一個(gè)都測試其頻段，并在分配給它的帶寬片上盡其所能。249 個(gè)虛擬調(diào)制解調(diào)器的總和就是管道的總速度。
當(dāng)今，沒有人使用啞終端或終端仿真器來連接到一臺單獨(dú)的計(jì)算機(jī)。相反，我們使用調(diào)制解調(diào)器連接到Internet 服務(wù)提供商(ISP)，然后 ISP 將我們連接到 Internet。Internet 使我們可以連接到世界上的任何機(jī)器(有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱Web 服務(wù)器和 Internet 的工作原理)。由于您的計(jì)算機(jī)、ISP 和 Internet 之間的關(guān)系，不再適合發(fā)送單個(gè)字符。相反，您的調(diào)制解調(diào)器正在您和您的 ISP 之間路由 TCP/IP 數(shù)據(jù)包。
通過調(diào)制解調(diào)器路由這些數(shù)據(jù)包的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)稱為點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議( PPP )。基本思想很簡單——您的計(jì)算機(jī)的 TCP/IP 堆棧通常形成其 TCP/IP 數(shù)據(jù)報(bào)，但隨后將數(shù)據(jù)報(bào)交給調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行傳輸。ISP 接收每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)并將其適當(dāng)?shù)芈酚傻?Internet 上。將數(shù)據(jù)從 ISP 獲取到您的計(jì)算機(jī)也會發(fā)生相同的過程。有關(guān)PPP 的其他信息，請參閱此頁面。
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