Sono detti modem fonici i DCE che consentono la trasmissione di un segnale digitale, emesso da un DTE, su un canale (linea) telefonico. I modem fonici sono standardizzati dalle Raccomandazioni ITU-T (ex CCITT) della serie "V". Si garantisce così la compatibilità tra modem di costruttori diversi conformi a una stessa Raccomandazione ITU-T, in quanto il segnale emesso da un modem è riconoscibile da qualsiasi altro modem conforme alla stessa Raccomandazione.
Qui di seguito sono illustrate le caratteristiche principali dei modem fonici e come esse sono mutate nel tempo in relazione all'evoluzione tecnologica:
I modem fonici possono essere di tipo Half Duplex (HD) oppure Full Duplex (FD). I modem HD possono operare a velocità maggiori di quelli FD (su 2 fili) di vecchia generazione poiché i primi trasmettono su (quasi) tutta la banda telefonica mentre per i secondi la banda utile è pari alla metà della banda di canale. La riduzione della banda su cui può trasmettere ciascun DTE comporta una riduzione della velocità di trasmissione (bit/s). Per ovviare a questo inconveniente, in tempi recenti è stata sviluppata una tecnica (di tipo DSP, Digital Signal Processing) che consente a entrambi i modem di trasmettere in FD utilizzando l'intera banda disponibile. Tale tecnica viene denominata "FD a cancellazione d'eco". In questo modo, adottando modulazioni multistato (in particolare la TCM) invece della semplice modulazione di frequenza o di fase, si possono raggiungere velocità trasmissive molto elevate (33600 bit/s). La tecnica della cancellazione d'eco ha reso obsoleta la modalità trasmissiva HD.
I modem fonici possono operare in modo asincrono o sincrono. I modem per bassa velocità operano in asincrono, in quanto questa tecnica è la più semplice da realizzare. Invece i modem per velocità medio alte devono operare in modo sincrono almeno lato linea di trasmissione. Si possono avere così modem che operano in tre modi:
Modem puramente asincroni, sia lato DTE sia lato linea;
Modem puramente sincroni, sia lato DTE sia lato linea; essi devono scambiare con il DTE i clock di trasmissione e di ricezione tramite gli appositi circuiti dell'interfaccia V24/28;
Modem che operano in asincrono lato DTE ed in sincrono lato linea. Questi ultimi devono comprendere un convertitore asincrono/sincrono.
I modem più recenti possono operare, a seconda delle necessità, sia con sia con la seconda, sia con la terza delle modalità sopra citate e quindi possono interfacciare sia DTE asincroni che DTE sincroni;
I modem possono essere non intelligenti oppure intelligenti. Il modem è passato da semplice convertitore digitale/analogico, in grado di eseguire un solo tipo di modulazione e di offrire pochissime prestazioni aggiuntive, a vero e proprio sottosistema di comunicazione, controllato da un microprocessore. Alcune caratteristiche di questi modem sono le seguenti:
Sono programmati via software, attraverso un apposito set di comandi;
Possono operare con più tipi di modulazione e vengono perciò definiti modem multistandard; si adattano automaticamente alla velocità del modem remoto e possono quindi connettersi con modem che operano a velocità diverse, senza la necessità di dover intervenire sulla programmazione. Possono anche effettuare conversioni di velocità tra DTE, permettendo a quelli che operano con velocità diverse di scambiarsi comunque dati;
Dispongono di funzioni per la chiamata automatica (autodial) e la risposta automatica (autoanswer), essi possono quindi operare in modo completamente automatico. I modem professionali implementano anche delle funzioni di sicurezza per impedire collegamenti non autorizzati (password, richiamata di sicurezza, ecc.). Nel caso di collegamenti su linea dedicata possono anche prevedere il "backup" su linea commutata: nel caso in cui la linea dedicata venga interrotta per un guasto, il modem chiama automaticamente un numero telefonico predefinito e ripristina la connessione utilizzando la rete telefonica commutata, fino alla riattivazione del collegamento dedicato;
Implementano la rivelazione e correzione degli errori, rendendo così affidabile il collegamento su linea telefonica. Gli standard normalmente adottati nella pratica sono due: MNP 4 (Microcom Networking Protocol classe 4) e ITU-T V.42. Essi effettuano la rivelazione e correzione degli errori con il metodo ARQ e impiegano un protocollo del tipo HDLC.
implementano la compressione dei dati. Anche in questo caso vi sono due standard: MNP 5 (Microcom Networking Protocol classe 5) e ITU-T V.42bis.
Modulazione in banda fonica
Sui modem fonici il segnale digitale viene prima filtrato per ridurre lo spettro di potenza e poi traslato all'interno della banda fonica. Tutto ciò si ottiene modulando una portante analogica. Il segnale dati trasmesso dall’apparato dati modula la portante analogica, generata dal modem, producendo un segnale analogico di frequenze comprese nella banda fonica e aventi forme dipendenti dalla tecnica di modulazione utilizzata.
Ci sono vari tipi di modem fonici catalogabili in base a :
Velocità di trasmissione dei dati e tipo di modulazione;
Tipo di esercizio e tipo di linea.
Di seguito vengono prese in esame le principali caratteristiche dei vari tipi di modulazione.
Modulazione di frequenza
La modulazione di frequenza FSK , Frequency Shift Keying, trasforma il segnale dati in un segnale analogico che assumerà due valori di frequenza diversi in funzione del segnale dati (fig. 1). Questa tecnica di modulazione viene utilizzata su modem a bassa velocità di solito fino a 1200 bit/s.
Modulazione di fase
La modulazione di fase PSK, Phase Shift Keying, o di fase differenziale DPSK, DifferentialPhase Shift Keying, associa la variazione di fase del segnale analogico trasmesso, alla variazione del valore binario del segnale dati (Fig 2).Questa tecnica viene utilizzata di solito su modem a media velocità fino a 4800 bit/s.
Modulazione di ampiezza
La modulazione di ampiezza ASK, Amplitude Shift Keying, permette la trasmissione del segnale binario dopo averlo trasformato in un segnale analogico che assume ampiezze diverse in funzione del valore binario, 1 o 0, del segnale dati (Fig. 3) Associando la modulazione di ampiezza alla modulazione di fase, tecnica QAM Quadrature Amplitude Modulation, è possibile ottenere velocità di trasmissione superiori a 4800 bit/s.
