Piskajoča povezljivost s svetom

Starejši se še zelo dobro spominjamo, kako so pred desetletji povezovanje v internet spremljali hreščoče-piskajoči zvoki, ki so prihajali iz notranjosti računalnika ali pa iz škatlice poleg njega. Da, to so bili časi modemov.

Prvi modemi so se dobesedno povezali s telefonsko slušalko.

Modeme je med prvimi začela uporabljati ameriška vojska, natančneje njen oddelek za protiletalsko obrambo, in sicer že v 50. letih prejšnjega stoletja. Ob pomoči modemov so prek javnega (PSTN) ali (sprva) zasebnega telefonskega omrežja pošiljali najrazličnejše informacije med letalskimi bazami, radarji, kontrolnimi stolpi ipd. Izraz modem je pravzaprav skovanka iz imen dveh naprav, modulatorja in demodulatorja. Gre za kos omrežne strojne opreme, ki elektronske podatke oziroma vsebino najprej spremeni v analogni signal, primeren za prenos po omrežju za prenos zvoka, in zna tako »zapakiran« signal tudi nazaj razvozlati (dekodirati) v podatke. Modemi se lahko uporabljajo s katerimkoli načinom pošiljanja analognih signalov, od sijalk LED do radia. Računalnikarji smo si seveda najbolj zapomnili modeme, ki so pretvarjali digitalne podatke računalnika v modulirani električni signal za prenos po telefonskih linijah in nam tako omogočili povezavo s svetovnim spletom, še prej pa strežnike BBS.

Očitno je, da so imela prvi monopol nad modemi telekomunikacijska podjetja. V ZDA je bil to predvsem Bell System (danes AT&T), ki je imel sprva popoln nadzor nad svojimi telefonskimi linijami in nanje priključenimi napravami. Leta 1962 je svet ugledal prvi komercialni modem, Bell 103. Omenjena naprava je bila tudi prvi modem, ki je zmogel t. i. full-duplex prenos podatkov in hitrost 300 bitov na sekundo. Oddajnik je uporabljal frekvenci 1070 ali 1270 Hz, sprejemnik pa 2025 ali 2225 Hz.

Ameriška zvezna agencija za telekomunikacije (FCC) monopola ni dovolila prav dolgo, leta 1968 je odločila, da se lahko v telefonsko omrežje povezujejo najrazličnejše elektronske naprave. Številnim telefonom znamke Western Electric so se pridružili modemi izdelovalcev Novation CAT, Anderson-Jacobson in Pennywhistle. Sploh zadnji je veliko prispeval k priljubljenosti, saj je bil sestavljen iz tedanjih »odpadkov« in je dokazoval, da modemi vendarle niso pretirano kompleksne naprave.

Bitka za hitrosti

V naslednjih letih se je tako razvila predvsem bitka za čim višje hitrosti prenosa podatkov. Podjetje Vadic je z modemom VA3400 prvo ponudilo prenos 1200 bit/s po telefonskem omrežju, AT&T pa je potreboval skoraj štiri leta, da je pripravil enakovrednega konkurenta (212A).

56 kbit/s je za vedno ostala zgornja meja modemskega prenosa podatkov.

Vzpon računalnikov in stalna cenitev računalniških komponent sta prispevala k selitvi modemov v računalnike. V navezi s programsko opremo, ki je krmilila vgradno modemsko kartico, so uporabniki lahko modemu pošiljali vrsto različnih ukazov, ne zgolj podatke. Najbolj priljubljeni so bili modemi za vodilo S-100 in tisti v računalnikih Apple II, s katerimi so lahko uporabniki tudi opravljali telefonske klice ali pa se povezovali na elektronske oglasne deske (BBS).

Odpravljanje odmeva je bilo naslednji razvojni korak v svetu modemov. Lokalne telefonske linije uporabljajo enake žice za pošiljanje in prejemanje podatkov, to pa ima za posledico manjšo količino odhodnega signala, ki se vrača kot odmev. Za telefonski pogovor je to celo dobrodošlo, saj vedo, da je njihovo sporočilo prišlo na drugo stran. Odsevni signal pa modemu seveda povzroča težave, saj modem ne more razlikovati med signalom oddaljenega modema in odbojem svojega signala. S tehnologijo izničevanja odmeva sta si modema na obeh straneh izmenjala več edinstvenih tonov in izmerila zamik. Dodatno izboljšavo je predstavljala tudi zamenjava modulacije iz PSK v QAM (Quadrature Amplitude Modulation) in hitrosti prenosa podatkov so se znatno povečale. Najprej na 4,8 kbit/s in nato še 9,6 kbit/s (V.32), oboje doseženo ob frekvenci 1650 Hz. Inženirji so bili vrsto let prepričani, da je to zgornja meja podatkovne komunikacije prek telefonskih omrežij. Hitrost 9,6 kbit/s je botrovala tudi rojstvu faksirnih strojev.

Hitrosti modemov

Modemi so bili glede na zmogljivosti razvrščeni v različne razrede, osnovni parameter pa je bila največja količina podatkov, ki jo lahko pošljejo v določeni časovni enoti, pogosto izražena v bitih na sekundo (bit/s ali bps) oziroma bajtih na sekundo (B/s). Prvi modemi so se razvrščali celo po hitrosti prenosa znakov. Enota »baud« označuje število znakov na sekundo ali število, kolikokrat na sekundo lahko modem pošlje nov signal. Zgled: standard ITU V.21 je uporabil avdio-frekvenčno kodiranje z dvema mogočima frekvencama, ki ustrezata dvema različnima simboloma (ali enemu bitu na znak) – hitrost je bila 300 bitov na sekundo oziroma 300 baud. Nasprotno pa je prvotni standard ITU V.22 lahko prenašal in sprejemal štiri različne simbole (dva bita na znak), pri čemer je hitrost 1200 bitov na sekundo dosegel s pošiljanjem 600 znakov na sekundo (600 baud) z uporabo fazno-izmenjajočega ključa (PSK).

V desetletjih so se razvili različni standardi prenosa podatkov po analognem telefonskem omrežju. Njihove največje hitrosti prenosa podatkov navajamo v tabeli – v praksi so bile zaradi različne kakovosti povezav številke pogosto nižje.

Naslednji hitrostni korak se je zgodil šele leta 1992, ko je Rockwell razvil nov modemski čip in ga za kratek čas ekskluzivno ponudil izdelovalcu Supra, katerega modem SupraFAXmodem 14400 je postavil naslednji hitrostni mejnik – 14,4 kbit/s. Kmalu se je vnela prava cenovna bitka, v kateri je hitrost igrala pomembno vlogo. USRobotics je odgovoril z modemom, ki je zmogel 16.800 bit/s, AT&Tjev model pa celo 19,2 kbit/s.

Kmalu je šlo še hitreje, že leta 1994 je svet dobil standard V.34, ki je omogočal hitrosti do 28,8 kbit/s, modemi, ki so ga podpirali, pa so dobili zgovorno oznako V.FAST. Za doseganje teh hitrosti so morali izdelovalci modeme opremiti s digitalnimi procesorji signala in mikrokrmilniki, to pa je njihovo izdelavo znatno podražilo. Z dozorevanjem modemov in standarda je šlo nato še hitreje, nadgradnja je letvico za dlje časa postavila na 33,6 kbit/s.

Za naslednji korak smo morali počakati do digitalizacije telefonskih omrežij in central. Analogne telefonske linije so bile navzgor omejene s hitrostjo prenosa podatkov 56 kbit/s. Tudi ko je signal dosegel digitalno stikalo pri ponudniku komunikacij, je premogel pasovno širino 64 kbit/s, pri čemer je bilo 8 kbit/s rezerviranih za upravljanje povezave.

Prvi je hitrost 56 kbit/s februarja 1997 dosegel USRobotics, njegovi modemi »X2« so imeli kar 40-odstotni tržni delež, še pred tem pa je Rockwell International s svojimi modemskimi čipi obvladoval kar 80 odstotkov trga. Ker se je zbal konkurenta, je združil moči z izdelovalcema Lucent in Motorola ter pripravil lastno modemsko čipovje, imenovano K56Flex. Modemska standarda nista bila združljiva, kar je od ponudnikov klicnega dostopa zahtevalo naložbo v obe tehnologiji. Šele leto pozneje se je odzvalo združenje ITU in pripravilo uradni 56 kbit/s standard, imenovan V.90.

Klicni dostop za potovanje v novo razsežnost

K priljubljenosti modemov je največ prispeval internet, t. i. klicni dostop je bil v 80. in 90. letih prejšnjega stoletja prevladujoč način povezave v svetovni splet. Modem je prek telefonske linije poklical strežnik na strani ponudnika in se povezal v internet. Od tod tudi povezovanje s piskajočimi zvoki, saj sta modema na obeh straneh usklajevala komunikacijo – sinhronizirala rabo protokola in določila hitrost povezave.

Ponudniki dostopa do interneta so imeli ob večjem navalu uporabnikov veliko težav, saj dostopnih modemov ni bilo neomejeno, zato smo uporabniki predvsem ponudnike brezplačnega dostopa do interneta (plačevali smo le telefonske impulze, torej čas aktivne uporabe telefonske linije) večkrat vztrajno, a tudi zaman klicali (npr. Arnes). Ponudniki so se proti prezasedenosti z uporabniki, odvisnimi od interneta, borili na različne načine – po določenem času so povezavo prekinili. A tehnično podkovani uporabniki so brž našli načine, kako ostati povezani po več ur in celo dni.

Arnesov strežnik Stenar je Slovence povezoval s spletom.

Povoženi s strani širokopasovnih povezav

Era modemov se je končala obenem s povečanimi apetiti uporabnikov. Teoretične pretočne hitrosti so bile v smeri k uporabniku omejene s 56 kbit/s (pri modelih, ki so podpirali protokol V.90 ali V.92), v praksi pa so ti modemi vendarle dosegali hitrosti med 40 in 50 kbit/s. Na znižanje hitrosti so v praksi najbolj vplivali šumi na povezavah in sama kakovost modemov (proti koncu svoje poti so prevladovali ceneni izdelki). Na podeželju, daleč od telefonskih postaj, in v samih središčih mest (pa tudi npr. v hotelih) zaradi prevelike gostote in šuma so povezave dosegale tudi vsega 20 kbit/s, in to na prelomu tisočletja.

Modeme so nato začele pospešeno zamenjevati širokopasovne povezave, kot so kabelske povezave, xDSL in optične povezave, ki so bile znatno hitrejše. Omenjene povezave so lahko tudi stalne in ne potrebujejo stalnega povezovanja in prekinjanja sej, prav tako uporaba telefona ne zahteva prekinitve podatkovnega prenosa (beri: dostopa do interneta).

Hayes je bil eden prvih izdelovalcev, ki so predstavili »pametni modem« in poželi velik tržni uspeh.

Leta 2000 je tako več kot tretjina (34 %) uporabnikov interneta v svetovni splet dostopala prek modemov in klicnega dostopa, leta 2008 le še vsak deseti in leta 2013 vsega 3 odstotki uporabnikov. Danes je njihov delež praktično zanemarljiv.

K hitremu izumiranju klicnega dostopa je pripomogla tudi »teža« sodobnih spletnih strani in programov. Že nalaganje kakšne grafično bogatejše spletne strani zahteva prenos več megabajtov, da posodobitev protivirusnih programov in operacijskih sistemov sploh ne omenjamo. Analogni modemi preprosto niso mogli več slediti zahtevam sodobnega časa in so priznali poraz proti širokopasovnim povezavam.