Was ist ein Modem?

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Modem

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Ein Modem (zusammengesetztes Wort aus Modulator/Demodulator) dient dazu, digitale Daten in ein für eine vorhandene analoge Leitung geeignete Signale umzuwandeln und auf der anderen Seite wieder in digitale Daten zurückzuwandeln. Die dafür verwendete Modulation ist auf die analoge Leitung abgestimmt.


[DLMURL="http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Modem_Schema.png"]
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Mit einem Modem werden digitale Daten durch Modulation eines analogen Signals über analoge Kommunikationsnetze (Telefonnetz, Kabel-TV), Standleitungen und per Funk übertragen werden. Am anderen Endpunkt der Kommunikation werden die digitalen Daten durch Demodulation aus dem analogen Signal wieder zurückgewonnen.

Inhaltsverzeichnis // [AnzeigenVerbergen] 1 Geschichte des Modems

2 Modulationstechniken

3 Modem-Varianten

3.1 Telefonmodems


3.1.1 Faxmodems
3.1.2 Voicemodems



3.2 Standleitungsmodems


3.2.1 Kabelmodems
3.2.2 xDSL-Modems
3.2.3 Kabelnetz-Modems (über Kabel-TV-Netze)



3.3 Funkmodems
3.4 Stromleitungsmodems



4 Modem-Bauformen

5 Hersteller von Modem-Hardware

6 Siehe auch

7 Weblinks

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Geschichte des Modems

Modulationsverfahren wurden seit langem in der Rundfunktechnik und später in der Trägerfrequenztechnik der ehemaligen Deutschen Bundespost eingesetzt (wireless modulation). Inzwischen werden sie auch sehr stark in der leitergebundenen Kommunikation verwendet (wireline modulation).

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Modulationstechniken


  • Telefon: ITU-T- (bis 1992 CCITT-) Standards, Datenraten
  • Kabel: 2x Simplex (ab 2 Adernpaare), Halbduplex, Duplex (benötigen nur 1 Adernpaar)
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Modem-Varianten

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Telefonmodems

Telefonmodem sind Modems, die an die Besonderheiten des Telefonnetzes angepasst sind. Für die Übertragung steht allein das Frequenzband von 300 Hz...3400 Hz zur Verfügung. Anschlüsse an einer digitalen Vermittlungsstelle erweitern dieses Band auf 0...4000 Hz. Die ersten Telefonmodems für den Computer-Massenmarkt enthielten noch keine Bauteile der Telefontechnik und keine Telefonbuchse sondern koppelten per Schall mit dem Telefonnetz. Deshalb musste also ein sogenannter Akustikkoppler mechanisch an einem Telefon-Handapparat befestigt werden um eine Modem-Verbindung herzustellen. Damit konnten Nebengeräusche schnell zu Übertragungsfehlern führen, weshalb die Schalen der Akustikkoppler oft in Kissen eingehüllt wurden. Dabei wurde mit 110 baud, später 300 baud mit dem Modulationsverfahren FSK übertragen. Da die zu übertragenden Daten typischerweise gemäß dem Standard der der seriellen Datenübertragung auf Leitungen V.24 bzw. RS232 codiert waren ergab sich in der Praxis eine geringere effektive Datenrate. Diese frühen Modem-Typen mussten damals von der Deutschen Post Typ-geprüft werden, um sie legal mit dem Telefonnetz koppeln zu dürfen.

Die Ungleichung Datenrate ist kleiner als Baudrate wurde erst durch die Realisierung von intelligenteren Modems mit eingebauter Datenkompression bei entsprechenden Kommunikationsstandards aufgehoben. In dieser Zeit wurde auch eine durch die Telekommunikationsfirma Hayes der heutige De-Facto-Standard für Modems, der sogenannte AT-Befehlssatz implementiert, der später von zahlreichen Herstellern nachgeformt und erweitert wurde. Die Umsetzung von anderen Modulationsverfahren wie PSK und QAM und intelligenter Ermittlung und Aushandlung der für die Leitung und die Gegenstelle maximal möglichen Baudrate.

Da die Prozessoren von Modems immer leistungsfähiger und damit intelligenter geworden sind, gibt es heute weitere Leistungsmerkmale die den Grundrahmen des Modem-Konzepts sprengen. Zu nennen sind insbesondere die Fax-Funktion (Faxmodem) und die Anrufbeantworter-Funktion (Voice-Modem). Es gibt sogar Modelle die sogar das computergestützte Telefonieren erlauben. Die Unterstützung schlägt sich durch zusätzliche Befehle im Rahmen des AT-Befehlssatzes nieder. Die direkte Unterstützung von Short Message Service(SMS)-Funktionalität, wie sie mittlerweile von ISDN-TAs per AT-Befehl zur Verfügung gestellt wird, ist für Modems, wie für alle anderen analogen Telefonnetz-Endgeräte, derzeit eher nicht zu erwarten.

Im analogen Telefonnetz, in dem die Übertragungsbandbreite auf 3,1 kHz begrenzt ist, ist nach dem Shannon-Theorem die maximale Datenübertragungsrate bei üblicher Leitungsqualität auf 30 bis 40 kbit/s begrenzt. Eine Download-Datenrate von 56 kbit/s (V.90, V.92) ist im Telefonnetz nur bei einem Analoganschluss möglich, der an eine digitale Vermittlungsstelle gekoppelt ist. Dabei synchronisiert sich das Modem mit dem Wandler-Takt der Vermittlung. Die sendende Gegenstelle, z.B. ein Einwahlknoten, muss hierzu jedoch voll digital sein. Die Upload-Geschwindigkeit bleibt jedoch weiterhin analog begrenzt.

Modemverbindungen per Telefonnetz werden auch oft als Dial-Up-Verbindung bezeichnet, da vor der Herstellung der Datenverbindung ein Wählvorgang notwendig ist. Beispiele für Modem-Wählverbindungen sind z.B. BTX, Datex-P oder die analoge Einwahl ins Internet über einen sogenannten Internet-Provider. Die Einwahl per ISDN unterscheidet sich davon insofern, als dort alles digital abläuft, also nicht mehr moduliert wird und somit auch kein Modem mehr beteiligt ist.

Während in der Frühphase eher Fernschreiber-Aufgaben an die Modems delegiert wurden, kam es später zur Entwicklung der Mailboxszene, die mit Protokollen, wie Kermit oder Z-Modem arbeitete. Daneben fand sich im kommerziellen Bereich X.25 als Daten-Vermittlungsschicht. In heutiger Zeit dominiert vor allem TCP/IP als Vermittlungs- und Sicherungsschicht für den Datenaustausch per Telefonmodem.

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Faxmodems

Ein Faxmodem ist ein Modem, das neben seiner gewöhnlichen Funktion zur Datenübertragung auch ein Protokoll zur Übertragung von Faxen beherrscht. Die meisten Faxmodems können Faxe mit 14400 bps (Bits pro Sekunde) übertragen. Die Übertragung erfolgt dabei über gewöhnliche Telefonleitungen.

Mit Hilfe eines Faxmodems kann man einen Computer (meist ein Personal Computer oder auch ein Macintosh) also als Faxgerät verwenden – oft nur zum Senden, aber auch das Empfangen ist möglich.

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Voicemodems

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Standleitungsmodems

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Kabelmodems

Im Gegensatz zu den Telefonmodems bieten Standleitungsmodems eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Sie sind also fest mit immer der selben Gegenstelle verbunden. Ein Wählvorgang vor der Verbindungsaufnahme entfällt somit. Standleitungen werden meist von Banken und Großunternehmen genutzt. Die hierzu vergleichbaren, kostengünstigeren Lösungen für den Heimbereich sind meist nur quasi-Standleitungen, da der Anbieter meist eine Zwangstrennung der hergestellten Verbindung im Tageszyklus vorsieht.

Während die Bandbreite im analogen Telefonnetz aus technisch wirtschaftlichen Überlegungen heraus begrenzt ist, erlauben die normalen (teilweise geschirmten) Zweidraht-Telefonleitungen durchaus höhere Bandbreiten.

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xDSL-Modems

Mit der geeigneten Gegenstelle sind so wesentlich höhere Übertragungsraten möglich. Dies wird bei DSL in den Varianten ADSL und SDSL umgesetzt. Das Endgerät beim Nutzer ist weiterhin ein Modem, wenn auch mit erheblich größerer Bandbreite. Um die analoge und digitale Telefonie auf der selben Leitung weiter nutzen zu können wird die Leitung dabei frequenzmässig durch einen sogenannten Splitter in zwei Teile aufgespalten. Gebräuchliche Datenraten bei DSL gehen bis 2 MBit im Download. Der Upload ist meist künstlich auf einen niedrigeren Wert begrenzt. Die Datenrate kann bei großem Abstand zur Vermittlungsstelle aus technischen Gründen Begrenzungen unterliegen. An der Vermittlungsstelle wird meist an einen rein digitalen Netzwerk-Backbone angekoppelt.

Für Details siehe: DSL-Modem

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Kabelnetz-Modems (über Kabel-TV-Netze)

Im weitesten Sinne sind auch die in Deutschland noch selten anzutreffenden Kabel-TV-Modems als eine Abart der Standleitungsmodems zu werten, wobei teilweise auch normale Telefonmodems mitverwendet werden um einen Rückkanal zu ermöglichen, wenn das vorliegende Kabel-TV-Netz keine bidirektionale Übertragung erlaubt.

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Funkmodems

Modems zur Datenübertragung per Funk unterscheiden sich zwar nicht prinzipiell von ihren Leitungs-Vettern, sind jedoch als Einzelobjekt wesentlich seltener anzutreffen. Meist sind Funkmodems in anderen Geräten integriert und der jeweilige Kanal wird mehrfach genutzt für Sprache und Daten, z.B. bei Tonrufsystemen.

Insbesondere im Funk-Bereich finden sich zahlreiche Anwendungen mit denen Fernwirk- oder Fernsteuerungsaufgaben per Modulation gelöst werden, unter anderem bei Funkfernsteuerungen im Modellbau. Es handelt sich hier in der Mehrzahl der Fälle nicht um die Übertragung von Datenströmen sondern vielmehr um die Übertragung von in Echtzeit produzierten Einzelinformationen.

Datenübertragung per Funk findet sich z.B. im Richtfunk, aber auch im Packet Radio Netz der Funkamateure oder auch im CB-Funk. Auch das GSM-Netz benutzt ebenso wie UMTS Modulation, wobei hier oftmals von digitaler Modulation gesprochen wird, um von der analogen Modulation im Vorgängersystem, dem C-Netz zu unterschieden. Der Unterschied bewegt sich hierbei in der Beschaffenheit des Eingangssignals in den Modulator bevor dieses in ein Funk-Signal umgesetzt wird während der Funk-Kanal der ganz normalen Wellen-Physik gehorcht.

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Stromleitungsmodems

Auch die Modulation von Datensignalen auf Stromleitungen ist möglich. Der weit verbreitetste Anwendungsfall sind die sogenannten Rundsteuergeräte der E-Werke, mit denen z.B. die Umschaltung der Stromzähler zwischen Tag- und Nachtstrom bewerkstelligt wird.

In jüngerer Vergangenheit wurden auch Vermarktungsversuche für Hochgeschwindigkeitsmodems (meist bis etwa 1 MBit) unter dem Sammelbegriff PLC unternommen, die aber über die Erprobungsphase nie hinauskamen und im Endeffekt nie an das Preis/Leistungsverältnis (höherer Aufwand bei niedrigerer Leistung) sowie die Übertragunsssicherheit der DSL-Technik heranreichen konnte. Die Technik nutzt dabei typischerweise zahlreiche einzelne Trägerfrequenzen im Bereich zwischen 500 kHz und 10 MHz zur Modulation und Demodulation der Nutzdaten.

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Modem-Bauformen

Das typische PC-Modem ist ein externes, serielles Gerät, das in flacher Bauform daherkommt. Es wird typisch per RS232, mittlerweile auch oft per USB, datentechnisch an einen Rechner angebunden, durch ein Steckernetzteil versorgt und hat in manchen Fällen einen Netzschalter. Zur Statusanzeige befindet sich an der Vorderseite meist eine Zeile mit Leuchtdioden, die Dinge wie Empfangsbereitschaft, Datenfluss und ähnliches melden.

Eine alternative Bauform für Modems ist die Steckkartenform für einen standardisierten PC-Steckplatz oder einen proprietären Sockel. Hier ist meist noch eine zusätzliche Kapselung oder Schirmung vorhanden, um die Störstrahlung des PC-Inneren von der Aussenwelt und die Störungen der Telefonleitung vom PC-Inneren zu trennen. Die Statusanzeige eines solchen Modems wird meist durch Computersoftware am Bildschirm des Rechners realisiert.

Modems können auch in die Hauptplatine eines Rechners intergriert werden. Dies ist jedoch nur begrenzt empfehlenswert, da es je nach Region durchaus möglich und nicht unwahrscheinlich ist, dass ein Modem durch Überspannungen auf der Telefonleitung beschädigt wird und somit der gesamte Rechner schadhaft wäre und ersetzt werden müsste. Modulare Systeme erlauben dagegen eine wesentlich differenziertere und kostengünstigere Fehlerbehandlung.

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Hersteller von Modem-Hardware




Ein Stapel verschiedener Wählleitungsmodems


Folgende Hersteller und Marken haben bzw. haben früher Modems bzw. Komponenten produziert:


  • Conexant (ehemals Rockwell), liefert insbesondere Chipsätze
  • Hayes
  • USRobotics/3Com mit der Marke Courier
  • ZyXEL
  • Diamond Multimedia mit der Marke Supra und Modellen wie Supra Express
  • miro
  • IBM
  • Baycom, Hersteller von Amateurfunk-Modems
  • devolo (früher ELSA)
  • Sprint
  • [DLMURL="http://de.wikipedia.org/wiki/INSYS"]INSYS[/DLMURL], Hersteller von industriellen Modems
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Siehe auch


  • Computer
  • Personal-Computer
  • Kommunikation
  • ISDN
  • Augendiagramm
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Weblinks


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