Das Wort Modem ist eine Abkürzung für Modulator/Demodulator. Modems werden zum modulieren, oder mathematisch gesprochen zum verteilen, des Datensignals auf ein Trägersignal benutzt. Dabei wird für den Transport ein Medium benutzt, auf dem Datensignale ursprünglich gar nicht vorgesehen waren. In diesem Falle hier sprechen wir spezifisch über Modems um serielle Cumputerdaten auf einem Audio Trägersignal zu modulieren, die dann über Telefonleitungen übertragen werden. Modems werden aber auch für verschiedene andere Aufgaben eingesetzt, z.B. Kabelmodems.
Ein Modem ist ein eigener kleiner Computer mit zwei unterschiedlichen Betriebsarten. Es kann "online" sein, es besteht also eine Verbindung zur Gegenstelle, dann werden alle Daten dorthin geschickt und Antworten an den eigenen Rechner weitergegeben. Oder es ist im "Befehlsmodus". Dann nimmt es Daten als Befehle für sich selber an und antwortet auch darauf. Die Befehle beginnen üblicherweise mit "AT" und irgendwelchen Buchstaben/Ziffern-Kombinationen. Das Modem antwortet hoffentlich mit "OK" oder auch mit "ERROR", oder es gibt die gewünschten Infos zurück. Beispiele sind "ATZ" oder "ATDP" oder "AT&V".
Einmal hat man ein Programm, das einem die Daten der Gegenstelle anzeigt und eigene Tastenanschläge zur Gegenstelle schickt, das Terminalprogramm oder der Internet-Dialer , die selbst über Konfigurationsmöglichkeiten verfügen. Andererseits hat ein Modem keine eigene Tastatur (sieht man von einigen rudimentären DIP-Schaltern mal ab), und muss so ebenfalls durch das Terminalprogramm "hindurch" konfiguriert werden. Und drittens müssen sich Terminalprogramm und Modem dann auch noch über die eine oder andere Einstellung einig sein.
Der Anfänger muss allerschnellstens lernen, wann er das Modem, wann die Gegenstelle und wann sein eigenes Programm "bearbeitet". Sonst hat er verloren!
Die meisten Terminalprogramme und Internet-Dialer können nun freundlicherweise solche Modemkommandos speichern und "automatisch" an das Modem senden, damit sich der Tastaturquäler nicht die ganzen AT-Kommandos merken muss. Nur muss auch das einstellbar sein, und daher die Verwirrung: Das Eintragen von AT-Befehlen in irgendwelchen Menüs, Masken oder Scripts des Terminalprogramms oder des Dialers, ändert noch nichts an den Einstellungen des Modems! Die gespeicherten AT-Befehle werden erst zu gegebener Zeit (vielleicht auch gar nicht!) vom Terminal an das Modem geschickt (und erst dann spielen sie eine Rolle). Während man in den Menüs herumklickt, geht nichts ans Modem!
Ausserdem hat natürlich auch ein Internet-Dialer/Terminalprogramm Optionen. Die beeinflussen aber nicht das Modem sondern höchstens die Zusammenarbeit der beiden. Beispiele hierfür sind der COM-Port, die Geschwindigkeit, Fehlerkontrolle usw. Diese stellt man in Menüs ein, die über die erreicht werden.
Dem Anfänger sei empfohlen, statt in diversen bunten Menüs herumzuklicken, sich zunächst mit dem (meist schwarzen) leeren Terminal-Bildschirm zu begnügen und von Hand einige AT-Kommandos einzutippen. Dabei beobachte man die LED's am Modem und schaue sich die Antworten des Modems an. Man kann - wenn man mag - fast ausschliesslich so arbeiten. Das ist bei auftretenden Fehlern empfehlenswert, da man so genau weiss, welche Befehle an das Modem gegangen sind. Bei einigen Terminalprogrammen ist nämlich nicht ersichtlich, was sie wann am Modem herumkonfigurieren. Wenn man das Zusammenspiel verstanden hat, kann man dann immer wiederkehrende Sequenzen in Scripts speichern.
Hat man selber oder mit Hilfe des Internet-Dialer/Terminalprogramms gewählt und bekommt CONNECT, ist man mit der Gegenstelle verbunden. Ab jetzt gehen eingetippte Zeichen nicht mehr als Kommando an das eigene Modem, sondern als Daten zur Gegenstelle, was die dann damit macht, ist verschieden. Normalerweise erscheint in irgend einer Form eine Loginprozedur.
Danach werden die eingentlichen Aufgaben erledigt (z.B Internet-Verbindung über PPP oder ein Download aus einer Mailbox). Nach dem Auflegen (NO CARRIER) gehen die getippten Tasten wieder als Befehl an das eigene Modem. Wer unbedingt will, kann auch während einer Verbindung in den Kommandomodus schalten. Dazu wartet man einige Sekunden, tippt dann +++ ein und wartet auf OK. Nun kann man dem Modem wieder Befehle erteilen, nicht aber mit der Gegenstelle arbeiten. Mit ATO gelangt man wieder in den Übertragungsmodus. Benutzen kann man das zum Auflegen (Pause - +++ - Pause - AT H0), oder um bei einigen Modems Daten der Verbindungsqualität abzufragen.
Damit ist das eigentliche (ursprüngliche) Modem (Modulator/Demodulator) gemeint. Bei dieser Technik ist man heute an der Grenze des Machbaren angelangt. Der neueste Standard hier (V.90), macht sich bereits den Vorteil zu Nutze, dass viel Telefonbetreiber ihr Netz komplett digital betreiben. Dabei erreicht man bis zu 56kBit Downstream und 33,6 kBit Upstream.
Bei den allerersten Modems begann das ganze ziemlich primitiv, indem einfach ein langsamer, einfacher Datenstrom in eine Reihe von 2 verschiedenen Tönen umgewandelt wurde. Einer dieser Töne drückt eine binäre 1, der andere eine binäre 0 aus (z.B. 440Hz als 1 und 880Hz als 0). Ein serieller Datenstrom aus dem Computer würde dann so übersetzt:
1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 440 880 880 880 440 440 440 880 440 880 440 440 880 440 880 440
Die dabei verwendete Methode wird Frequency shift keying (FSK) genannt. Am anderen Ende braucht der Demodulator nur 2 Töne zu erkennen, nämlich 440Hz und 880Hz. Daraus wird das binäre Signal wieder aufgebaut und an den angeschlossen Computer weitergeleitet. Dieses einfache Beispiel zeigt die grundlegende Modemtheorie.
Damit liessen sich aber im normalen Frequenzbereich der Telefonleitung (300Hz – 3400Hz) höchstens 1200 Bits per Sekunde (bps) übertragen. Um höhere Datenraten zu erreichen, wurde die sogenannte Bit-Codierung verwendet.
Für ein einfaches Beispiel von Bit-Codierung verwenden wir 4 Töne um 2 Bits zu codieren. Dies könnte so geschehen:
bit1 bit2 Frequenz 0 0 440Hz 1 0 880Hz 0 1 1320Hz 1 1 1760Hz
Damit würde der Datenstrom aus Beispiel1 folgendermassen über die Telefonleitung geschickt:
1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / 880 440 1760 880 880 1760 1320 1320
Dabei sieht man, dass die 16 Töne, die wir im 1. Beispiel noch benötigten bereits auf die Hälfte geschrumpft sind. Diese einzelnen Töne werden auch Baud genannt. Bereits hier sieht man, dass die immer noch weitverbreitete Rede von Baud im Zusammenhang mit Modems nur ganz zu Beginn die eigentliche Datenrate wiedergab. Deswegen sollte man nur Bits pro Sekunde (bps) verwenden. Diese Codierungsart liesse sich natürlich beliebig ausbauen, wenn wir 8 verschiedene Töne verwenden kann das obige Beispiel mit 4 Baud übetragen werden, mit 16 Frequenzen sogar mit 2 Baud. Dies tönt alles wunderbar, aber dabei wird es natürlich für den Demodulator immer schwieriger die verschiedenen Töne auch auseinanderhalten zu können. Denken wir nur an die Störungen die auf einer Telefonleitung entstehen können.
Um die Einflüsse solcher Störungen zu minimieren, werden die einzelnen Töne in heutigen Modems mittels zwei unterschiedlichen Dimensionen, der Frequenz und der sogenannten Phase, gesendet. Diese Verfahren ist dem UKW Radio ziemlich ähnlich. Beim Radio können gleichzeitig 2 Signale unterschiedlich moduliert (ein Mittelwellen- und ein UKW-Programm) auf der gleichen Trägerfrequenz ausgestrahlt werden. Genauso können auch bei Modems 2 Signale verschieden moduliert werden, damit ist es möglich noch mehr unterschiedliche Ebenen auf dem Trägersignal unterzubringen. Die schon erwähnte Kombination von unterschiedlicher Amplitude und Phase für jedes Baud wird quadratische Amplituden Modulation (QAM) genannt.
Die historische Entwicklung der Modems hat sich in einer ganzen Reihe von Protokoll-Standards niedergeschlagen, welche durch die International Telecommunication Union (ITU) herausgegeben und betreut werden. Für ein 2400 bps Modem zum Beispiel, heisst dieses genormte Protokoll V.22bis, dieser arbeitet mit einem 16 Ebenen Modell, dadurch werden 4 Bits pro Baud übertragen. Die Daten werden mit 2400 bps, jedoch mit 600 Baud, übertragen. Bei V.32 wird ebenfalls mit 16 Ebenen, aber mit 2400 Baud gearbeitet, was dann 9600 bps ergibt. Im folgenden sind die wichtigsten dieser Standards aufgeführt.
| V.21 | 300 bps |
| V.22 | 1200 bps |
| V.22bis | 2400 bps |
| V.32 | 9600 bps |
| V.32bis | 14400 bps |
| V.34 | 28800 bps |
| V.34bis | 33600 bps |
| V.90 | 56000/33600bps |
Neuere Protokolle ab V.32 haben einen Mechanismus, der es erlaubt bei ständigen Fehlern, verursacht durch schlechte Leitungsbedingungen, auf eine niedrigere Datenrate zurück zu schalten. Dies geschieht weil man annimmt, dass die weniger engen Grenzwerte eines langsameren Protokolls weniger Fehler erzeugt und die Übertragung insgesammt trotzdem schneller vor sich geht, da nicht ständig Daten auf Grund von Fehlern wiederholt gesendet werden müssen. Deswegen kann es jederzeit passieren, dass die Verbindung zwar mit V.34 (28800) zu Stande kommt, aber schon bald nur noch mit 26400 oder 24000 bps übertragen wird. Ganz eklatant sieht man dies bei den aktuellen V.90 Modems. Da kommen sehr selten Verbindungen über 50kBit zustande, die Regel liegt bei 44kBit – 48kBit. Dies weil für V.90 die analoge Leitung von der Telefonzentrale bis zum Modem optimal verlegt und nicht mehr als 2km betragen sollte, damit wirklich eine 56kBit-Verbindung zustande kommt.
Dazu muss in der Schweiz unbedingt bei der Swisscom anrufen und verlangen, dass der Taximpuls ausgeschaltet wird. Denn solange dieser eingschaltet ist, kommt eine V.90 Verbindung wahrscheinlich überhaupt nicht zu stande, da dieser immer wiederkehrende Ton die Modulation natürlich erheblich stört und viele Modemhersteller die Fallbackraten nicht vollständig implementiert haben. V.34-Verbindungen sind wahrscheinlich ebenfalls nur mit reduzierter Geschwindigkeit möglich (z.B. 24kBit).
Die 2 aktuellsten Protokolle werden nachfolgend kurz vorgestellt:
Die momentan schnellste Art wie 2 analoge Modems Daten übertragen können. Obwohl viele Verkäufer gerne etwas anderes erzählen! Dies dürfte sehr warscheinlich auch der letzte rein analoge Standard gewesen sein. Die maximalen Daten-Raten betragen 28,8kBit (V.34) und 33,6kBit (V.34bis). Dabei beherrscht das Protokoll mehrere sogenannte Fallback-Raten (26,4/24/21,6 bis hinunter auf 2,4 kBit) auf die die Verbindung im Fall von schlechten Telefonleitungen automatisch zurückgestuft wird.
Der Unterschied gegenüber V.34 besteht darin, dass das Signal beim Downstream nur einmal von Digital nach analog konvertiert wird, nämlich in der letzten Zentrale vor dem Modem. Dies ergibt sehr wenig Konvertierungsverluste. Dabei wird das zu sendende Signal vom Server ähnlich dem ISDN digital ins Netz gespeist. Dabei kann die Download-Rate max. 56kBit und die Upload-Rate wie bei V.34bis max. 33.6kBit erreichen. Dabei sind diese 56kBit Downstream ein ziemlich theoretischer Wert, der zwar technisch gesehen funktionieren sollte, aber in der Praxis sieht man bis heute eher Raten um die 45kBit.
Bei Fax gibt's gelegentlich Verwirrung mit GRUPPE und KLASSE.
Gruppe 3 (G3 14,4/12/9,6/7,2/4,8/2,4 kBit) bezeichnet die Art der Übertragung der Bilddaten, ihre Auflösung, die Kompression usw.
CLASS x bezeichnet die Art der Befehle, die zum Faxen an das Modem gehen. Also den AT-Satz.
Derzeit ist Fax nach G3 üblich. G4 steht für ISDN-Fax.
Nachfolgend werden kurz die Merkmale der verschiedenen Befehlssätze betrachtet.
Der erste Standard. Dabei wird die ganze Fax-Verbindung von der Software gesteuert. Dies ist für den Rechner aufwendiger als bei Class2. Die Verbindung Rechner Modem wird mit Software-Handshake betrieben. Früher war dies bei Multitasking-Systemen oft mit Schwierigkeiten verbunden, weil das Faxprogramm den Rechner während der Übertragung praktisch lamlegte. Bei den heutigen Rechnerleistungen kein Problem mehr.
KEINE Norm, aber verbreitet. Das Modem macht die Vereinbarungen selber. Jeder Modemhersteller interpretiert CLASS 2 nach eigenen Vorstellungen, daher kann es Inkompatibilitäten geben. Die Verbindung Rechner Modem wird mit Hardware-Handshake betrieben.
Genormt, aber selten, ähnlich CLASS 2. Haben meist etwas "bessere" Modems (USR, Zyxel, Elsa).
Faxprogramme haben manchmal etwas "Eigenleben", sie verändern gerne ziemlich viele Einstellungen am Modem (z.B. stellen sie auf XOn/XOff um, ändern - bei CLASS 2 nötig - die Baudrate auf 19200 usw.). Wenn nach dem Versand eines Faxes die Internet-Verbindung nicht mehr richtig will, sollte man mal nachsehen, was das Faxprogramm so alles in's Modem geschrieben hat.
Fast alle Faxgeräte senden einen Kennton (CNG), wenn sie gewählt haben. Der beträgt üblicherweise 1300 Hz. Diesen kann eine Faxweiche nutzen: Sie hebt beim Ankommen eines Rufs ab (ab jetzt zahlt der Anrufer!) und "horcht". Kommen die Kenntöne, klingelt sie auf dem angeschlossenen Fax, kommen sie nicht, klingelt sie auf Telefon/Anrufbeantworter. Eine Identifizierung über irgendwelche zwischen den Rufsignalen übertragenen Zusatzinfos ist nur in Amerika möglich, die Swisscom hat sowas nicht. Die automatische Fax-Erkennung anhand der Kenntöne funktioniert nicht ganz zuverlässig, denn einige Faxe und besonders Faxmodems senden keine oder nur wenige Kenntöne. Oder die Kenntöne kommen zu leise an... Die Erkennung eines Datenanrufs geschieht ebenfalls über einen Kennton (1100 Hz), aber erst Modems der "neueren Geneartion" ab ca.1994 senden ihn (etwa ab V.32bis Geräten). Bei einigen Rockwell-Typen (Creatix z.B.) kann man mit "^" vor der Nummer im Wahlstring den Ton ein- bzw. ausschalten, wobei die Voreinstellung (an/aus) bei anderen Modems unterschiedlich ist.
Es gibt auch noch eine sog. passive Faxweiche, die so funktioniert: Der Anruf geht normal an das Telefon. Man hebt ab, und wenn man die Kenntöne des Faxes hört, legt man einfach innehalb einer bestimmten Zeit wieder auf. Die Weiche merkt das und legt den Ruf (mit neuer Rufspannung) auf das Fax. Das ist zwar zuverlässig, jedoch klappt das nur, wenn man zuhause ist, und einen das Klingeln des Telefons nicht stört. Mit einem Anrufbeantworter wird das aber nichts. Besser geht aber meistens die automatische Unterscheidung zwischen Fax- und Datenanruf. Wenn die Software das unterstützt... Das Modem sollte erst die Daten- und dann die Faxcarrier senden (um auch den Faxgeräten eine Chance zu lassen, die keine CNG-Töne senden).
Beim Erkennen eines Faxrufs (entweder am CNG-Ton oder an einer passenden Antwort auf die Fax-Sequenz) sendet das Modem statt CONNECT <ZAHL> entweder CONNECT FAX (Zyxel) oder +FCON.
Beim Integrated Service Digital Network (ISDN) werden die Signale von Endgerät zu Endgerät volldigital geführt. Ein ISDN-Anschluss besitzt drei Kanäle. 2 Datenkanäle à 64kBit und 1 Servicekanal mit 16kBit. Dabei können die beiden Datenkanäle unabhängig von einander oder zusammen benutzt werden, was auch als Kanalbündelung bezeichnet wird. Dazu erhält man 5 Nummern, das ganze kostet Fr.50.-/Monat. ISDN hat sich inzwischen - auch dank Förderung der Telefongesellschaften - in Westeuropa stark verbreitet. In der Schweiz erleben wir in den letzten Monaten (Einführung von ISDN light - nur 3 Nummern für Fr.37.-/M.) einen eigentlichen Umrüstboom.
Derzeit ist in verschiedenen Artikeln von selbsternannten EDV-Journalisten zu lesen, dass ISDN bereits veraltet sei und keine Zukunft habe. Da wird wieder einmal alles 1:1 weitergegeben was uns die Amerikaner weismachen wollen! Die Gründe dafür sind, dass ISDN eben keine US-Entwicklung ist und dass viel Telecom-Infrastruktur in den USA nicht gut genug dafür ist. Diese Leute vergessen, dass die Investitionen die in Europa für ISDN in die Infrastruktur gemacht wurden, ein Vorteil sind, wenn in naher Zukunft der Frequenzbereich massiv erhöht wird (siehe ADSL). Die Mehrfachnummern ohne grosse Zusatzeinrichtungen und Kosten sind bis heute ebenfalls nur mit ISDN möglich.
Sicher werden in Zukunft auch die ISDN-Datenraten durch die Erhöhung des genutzten Frequenzbereichs (heute 120 kHz) massiv erhöht.
Die gebrächlichsten Übertragungs-Protokolle für ISDN sind X.75, V.110 und V.120
Diese spezielle Art wird von den Fernseh-Kabelnetzbetreibern (z.B. CableCom) benötigt die neuerdings auch im Internetboom mitmischen wollen. Diese Systeme sind in der Schweiz momentan in verschiedenen Gemeinden in der Pilotphase. Die eigentliche flächendeckende Versorgung soll bei der CableCom bis mitte 2000 realisiert werden. Damit sollen vorallem Hochgeschwindigkeits-Internet-Anbindungen realisiert werden. Auch bei diesem Verfahren ist der eingehende Kanal bedeutend grösser gehalten als der Upload-Kanal. Als Datenraten geben die Hersteller 10-30MBit für download und 19.2kBit - 10MBit für upload an.
Der Ausbau der Infrastruktur für diese Dienste kostet sehr viel. Die Cablecom in der Schweiz wälzt diese Kosten sehr direkt auf die Kunden ab, was an den massiv gestiegenen Gebühren in den letzten 2 Jahren unschwer zu erkennen ist. Der Beinahe-Monopolist lässt grüssen!
Eine neuartige Modulationstechnik, Discrete Multitone (DMT) genannt, erlaubt die Übertragung von Daten in 60-180facher Geschwindigkeit der heutigen Analog-Verbindungen. Das ist etwa die Hälfte des heutigen 10MBit Ethernet. Alle bisherigen Steigerungen der Übertragungsgeschwindigkeit gründen auf besserer Nutzung des schmalen POTS (Plain Old Telphone Service) -Bereichs. Einerseits entwickelten Nachrichtentechniker zunehmend aufwendigere Modulationen, die immer mehr Bits pro Übertragungsschritt transportieren konnten, und andererseits sank durch zunehmende Digitalisierung des Telefonnetzes der Stör- und Rauschpegel der Telefonleitung. Der Schlüssel zu drastischen Steigerung der Übertragungsleistung lag bislang in der ISDN-Technik (DSL-Verfahren), die eine Bandbreite von bis zu 120 kHz nutzt. ADSL arbeitet hingegen mit rund 1 MHz und erzielt so Übertragungsraten von mehreren Megabit pro Sekunde. Dabei wird die Bandbreite in viele Unterkanäle aufgeteilt.
Mit der Einführung der DSL-Technologien ergeben sich für Telefongesellschaften Vorteile: Die benötigten Kupferdoppeladern sind fast überall vorhanden, so daß die meisten Haushalte ohne große Investitionen mit einem breitbandigen xDSL-Zugang ausgestattet werden können. Die Bandbreite läßt sich dabei in weiten Grenzen variieren, um die unterschiedlichen Ansprüche von Privat- und Geschäftskunden zu bedienen.
Die verschiedenen Bezeichnungen der Protokolle führen schnell zu Verwirrungen; alle tönen ähnlich, unterscheiden sich tatsächlich aber erheblich von einander und eignen sich ferner nur unter spezifischen Umständen. Auch von der technischen Umsetzung her bestehen verschiedene Anforderungen an die Infrastruktur, je nachdem, welches Protokoll verwendet wird. Diese Umstände bringen es mit sich, dass für den breiteren Einsatz der xDSL-basierten Datenübertragung vorläufig ausschliesslich ein Protokoll eignet, das als UDSL (Universal Digital Subscriber Line) oder G.lite bzw. ADSL.lite bezeichnet wird. Der Einfachheit halber wird es nachfolgend UDSL genannt. Die weiteren Verfahren nennen sich ADSL (siehe unten) HDSL (High Data Rate Digital Subscriber Line), SDSL (Single Line Digital Subscriber Line) und VDSL (Very High Data Rate Digital Subscriber Line). Das letztere ist ein absoluter Sprinter, erreicht es doch 2,3 Mbs im Upstream und 52 Mbs ! im Downstream, doch dies ist doch noch ein bisschen sehr futuristisch. Die zwei in naher Zukunft auf uns zukommenden Techniken werden nachfolgen ein weniger näher unter die Lupe genommen.
Im November 1998 hat die ITU einen provisorischen Standard für UDSL-Modems festgelegt. Der Standard nennt sich G.992.2 und soll bis im Juni 1999 endgültig verabschiedet werden. Hier wurde offensichtlich eine Lehre aus dem Theater gezogen, den es bei den 56kbs Modems durch vorpreschende einzelne Hersteller gab (56k-flex/x2). Mit diesem neuen Protokoll werden Datenraten von bis zu 1,5Mbs im Downstream und 128kbs im Upstream erreicht.
UDSL ist eine Untervariante von ADSL das nachfolgend beschrieben wird. Hinsichtlich der technischen Umsetzung bei den Internet Service-Providern ist diese Technologie nicht sehr aufwendig. In der Schweiz soll dieser Highspeed-Access schon bald Realität werden.
Das Schweizer Telefonnetz eignet sich von seiner Struktur her bestens für die Einführung der UDSL-Übertragung. Die Distanzen von den Telefonsteckdosen in den Gebäuden bis zu den Unterverteilern (Access-Points) beträgt im Durchschnitt um die 3km, in diesem Bereich liegen über 80% der Anschlüsse. Über solche Distanzen soll UDSL äusserst zuverlässig arbeiten. Bei grösseren Distanzen stösst man aber schnell an physikalische Grenzen wie Kabeldurchmesser und Hintergrundrauschen.
Die technische Aufrüstung der Unterverteiler gestaltet sich relativ einfach, da sie einfach mit genügend UDSL-Modems ausgestattet werden müssen. Sogenannte Splitter (siehe ADSL) sind nicht nötig, da beim verwendeten Frequenzbereich Überlagerungen mit den bestehenden Signalen praktisch ausgeschlossen werden können. Erste Testversuche werden von der Swisscom Anfang 1999 in Zürich und Genf, zusammen mit ausgewählten Firmen, gefahren. Nach der definitiven Standardisierung von UDSL werden dann die Access-Points je nach Nachfrage flächendeckend aufgerüstet.
Ein weiterer Vertreter der asymetrischen Verbindungstechnik ist das ADSL-Protokoll (Asymmetric Digital Subscriber Line). Hier sticht sofort die Geschwindigkeit ins Auge: Im Downstream bis zu 8 Mbs, im Upstream bis zu 1,5 Mbs. Dies muss sich mit dem Nachteil erkauft werden, dass auf beiden Seiten der Verbindung sogenannte Splitter die Trennung der Frequenzen für Gesprächs- und Datenübertragung vornehmen müssen. Der Einsatz dieses Protokolls bedingt also zusätzliche Installationen wie wir das bereits von ISDN her kennen. Der maximale Datendurchsatz wird bei Distanzen zwischen Gebäude und Unterverteiler bis zu 3,5 km erreicht.
Aus heutiger Sicht wären die Provider gar nicht in der Lage eine Menge solcher Verbindungen auch zu versorgen, weil ihre Anbindung ans Netz diese Datenraten gar nicht liefern kann. Das kann sich aber bekanntlich schnell ändern. Der Speed einer solchen Verbindung reicht z. B. locker für die Übertragung von Video on Demand.
Die ITU-Untergruppe «Network Technologies Center» (Sitz in Genf) führt zur Zeit zusammen mit Swisscom und Alcatel sowie internen ITU- und UNO-Stellen einen Testversuch mit ADSL durch. Man erhofft sich dadurch praktische Erfahrung zur Umsetzung dieser Verbindungstechnik.
Das Modem/den ISDN-Adapter in ein eigenen Gehäuse zu verpacken ist heutzutage die verbreitetste Bauform. Die allermeisten dieser externen Geräte werden über eine serielle RS232 Schnittstelle mit dem Rechner verbunden. Dies ganz einfach, weil heute jeder Rechner über mindestens einen RS232-kompatiblen Anschluss verfügt. Einige Hersteller bieten auch Geräte an die an der Parallel -Schnittstelle des PC betrieben werden können. Doch dies erfordert für jedes Betriebssystem einen eigenen Treiber, deshalb ist klar, dass solche Lösungen auf Windows9x/NT Maschinen beschränkt bleiben.
In der nächsten Zeit dürften immer mehr Hersteller dazu übergehen, ihre Geräte mit dem USB (Universal Serial Bus) auszurüsten. Diese Schnittstelle ist inzwischen bei allen neuen PC's und MacIntosh vorhanden.
Ein immer grösseres Segment nehmen die PCMCIA- (PC-Card) Adapter ein. Diese Schnittstelle ist genormt und wird inzwischen in praktisch jeden neuen Notebook-, Handheld- und Palmcomputer eingebaut. Bei diese PC-Cards trifft man die unterschiedlichsten Kombinationen an. Im Moment kommen gerade die ersten dieser Winzlinge auf den Markt die 4 Funktionalitäten in sich vereinen (Modem/ISDN/GSM/Ethernet).
Bei diesen Geräten muss beachtet werden, dass man einerseits für die PCMCIA-Schnittstelle und für das eigentliche Gerät entsprechende Treiber braucht.
Bei kombinierten Geräten ist zu beachten, dass man diese meistens nicht einzelnen abschalten kann, also einen einzigen Treiber für die ganze Karte haben. Dies kann zum Beispiel bei der Internetanbindung zu Problemen zwischen dem Ethernetteil und dem Modem- oder ISDN-Teil führen (Multihoming).
Die interne Bauform trifft man vor allem bei ISDN-Adaptern als ISA/PCI-Steckkarte oder bei Notebooks als fest eingebautes Modem an. Immer seltener werden zum Glück die ISA-Modem-Steckkarten. Diese haben nämlich gravierende Nachteile die selten erwähnt werden. Die wichtigsten sind die elektromagnetischen Bedingungen die im PC ohne besondere Massnahmen ziemlich schlecht sind. Weiter braucht solch ein Gerät zwingend einen Treiber um eine serielle Schnittstelle zu emulieren, dies kostet Rechenleistung und kann instabil sein.
Die günstigsten ISDN-Adapter sind oft interne Geräte, diese belasten meist die CPU über Gebühr, desweiteren trifft man die abenteurlichsten Treiberkonstruktionen an, die natürlich nur für Win9x vorhanden sind! Bei solchen Geräten lohnt es sich vorher genau abzuklären, was die Karte kann und was nicht.
In Notebooks eingebaute Geräte sind in der Regel problemlos, da sie vom Hersteller optimal an die übrige Hardware angepasst wurden. Zu beachten gilt es auch hier die Treiber-Situation, oft wird nur Unterstützung für die Windows-Betriebssysteme geboten.
Analoge Telefonleitungen werden über zwei Kupferadern übertragen, bezeichnet mit a und b. Die Telefonkabel und -Stecker verfügen jedoch meistens über vier oder mehr Adern, von denen die restlichen jeweils nicht benutzt werden.
Die Aufgabe des Telefonkabels ist es nun, die richtigen zwei Kontakte in der Telefonsteckdose mit den entsprechenden zwei in der Buchse des Modems zu verbinden. Dies ist z.B. in den USA kein Thema, da dort sowohl bei der Wandsteckdose als auch beim Modem derselbe Stecker Verwendung findet und die Kontakte 1:1 durchverbunden werden.
Anders sieht es in der Schweiz aus. Hier werden drei verschiedene Stecker verwendet, wobei bei einem davon noch die Belegung variieren kann. Deshalb ist es nicht selbstverständlich, dass die Kontakte richtig verbunden werden.
Dies ist der Steckertyp, der heute üblicherweise bei Neuinstallationen verwendet wird. Er hat 6 Kontakte und sieht so aus:
Beachten Sie bitte, dass es möglich ist, diesen um 180° gedreht in die Buchse einzustecken, wenn der grüne Stift entfernt wurde, der genau das verhindern soll. In diesem Fall wird das Modem auch mit einem korrekt verdrahteten Kabel nicht auf die Telefonleitung zugreifen können.
Dieser ältere Stecker wird heute nicht mehr eingebaut, ist aber noch bei vielen bestehenden Installationen vorhanden. Üblicherweise wird für den Anschluss eines Modems an eine solche Dose ein Zwischenstecker verwendet, der auf der anderen Seite wieder eine TT-83 Buchse zur Verfügung stellt. In diese können danach die Telefon- und Modemkabel, die heute meistens mit einem TT-83 Stecker versehen sind, eingesteckt werden. Da diese Dose mit dem erwähnten Zwischenstecker genau gleich wie eine TT-83 Dose zu verwenden ist, wird im folgenden Text nicht mehr speziell darauf eingegangen.
Dies ist nun der Stecker, dessen Belegung Verwirrung stiftet. Er wurde ursprünglich vor allem in den USA verwendet. Dort sind alle Telefonsteckdosen in den Haushalten, Büros etc. mit diesem Stecker ausgerüstet. Ebenso verfügen alle Telefone, Telefaxgeräte und natürlich auch Modems über eine Buchse dieses Formats. Deshalb sind die dort verwendeten Telefonkabel sehr einfach, an beiden Enden befindet sich derselbe Stecker, dessen Kontakte normal verbunden sind. Beim Stecker sind meistens nur 4 der 6 möglichen Positionen mit leitenden Kontakten versehen, auch 6P4C (6 Positions 4 Conductors) genannt:
Da Modems, wie bei Computertechnik nicht unüblich, zuerst von US-Firmen in grösserem Umfang für den Massenmarkt hergestellt wurden, hat sich die Verwendung der RJ-11 Buchsen bei Modems als weltweiter Standard etabliert.
Seit einigen Jahren wird dieser Stecker auch in der Schweiz bei moderneren Telefonen eingesetzt, d.h. viele der neu gekauften Telefone haben wie ein aus den USA importiertes Modem oder Telefon ebenfalls eine RJ-11 Buchse im Gehäuse, die mit einem Kabel mit der Wandsteckdose verbunden werden muss.
Das grosse Problem ist nun, dass die SWISSCOM und andere Telefonhersteller in ihrer unendlichen Weisheit für diese in der Schweiz hergestellten Geräte eine eigene Belegung der RJ-11 Buchse eingeführt haben, anstatt einfach die US-Amerikanische zu übernehmen. Dies hat zur Folge, dass im Handel zwei verschiedene Varianten von TT-83-zu-RJ-11 Kabel erhältlich sind. Die eine, genannt Telefonkabel, wird mit in der Schweiz hergestellten Telefonen benutzt, die andere wird mit Modems und anderen Geräten bentutzt, die die US-Belegung benutzen. Diese werden Modemkabel genannt...
Wie weiter oben schon erwähnt geht es darum, ob die zwei Adern, auf denen die Telefonsignale übertragen werden, an die richtigen zwei Kontakte im Modem geführt werden.
Auf der Seite des TT-83-Steckers sind es die beiden Kontakte a1 und b1.
Auf der Seite des RJ-11 Steckers sind es:
Konkret sehen die Zuordnungen wie folgt aus:
Die beiden Typen lassen sich äusserlich nicht unterscheiden. Wenn man aber den RJ11-Stecker genauer betrachtet, erkennt man in den meisten Fällen die genannten Belegungen an den Farben weiss und blau auf den Kontakten 2/3 oder 3/4. Wenn Sie in einem Warenhaus oder sogar beim Telefon- oder Computerfachhandel ein Kabel kaufen, ist es sehr wahrscheinlich, dass Sie eines mit CH-Belegung bekommen. Ihr Modem mit US-Belegung wird damit nicht funktionieren! Die einzige Ausnahme ist, wenn in die Telefonsteckdose ein zusätzlicher Verbindungsdraht zwischen zwei Kontakten eingebaut wurde. In der Schweiz gekaufte BAKOM-geprüfte Modems werden immer mit einem passenden Kabel ausgeliefert. Obschon BAKOM-Vorschriften sonst eher ein Ärgernis sind, haben sie hier den angenehmen Nebeneffekt, dass dem Modem sicher ein passendes Kabel beiliegt. Im Ausland gekaufte Modems, vor allem aus den USA selbstimportierte, haben praktisch nie ein Kabel dabei, welches in der Schweiz benutzt werden kann.
Die serielle Schnittstelle dürfte heute die mit Abstand verbreitetste Verbindungsart von Modem und Rechner sein. Diese Schnittstelle birgt aber einige Stolpersteine, im Folgenden wird auf ein paar davon näher eingegangen.
In älteren PC's machten vor allem noch die sogenannten UART's (Universal Asynchronous Receiver and Transmitter) Probleme, da diese Bausteine von INTEL fehlerhaft waren. Seit ungefähr vor 3-4 Jahren der Typ 16550A auf den Markt kam, ist dieses Problem gelöst.
Ständige Fehlerquelle ist jedoch das Kabel. Davon gibt es unzählige Varianten. Langezeit war es möglich, dass man nichtsahnend ein solches Kabel kaufte und dann nach langem probieren und testen festellen musste, dass aus Spargründen viele Pins nicht verbunden waren! Oft waren die RS32-Ports an den Modems auch so geschaltet, dass man ein sogenanntes Nullmodem dazwischen schalten musste, um eine Verbindung zu erstellen. Heutzutage sind diese Dinge zum Glück nur noch selten anzutreffen. Wichtig zu wissen ist jedoch, dass im Zusammenhang mit der Modemanbindung an Rechner 2 unterschiedliche sogenannte Handshaking-Methoden Verwendung finden. Einerseits das Hardware-Handshaking, das wie der Name schon sagt, über 2 Leitungen der Schnittstelle, die nötigen Informationen austauscht. Die zweite Form wird Software-Handshaking genannt, dieses arbeitet mit den ASCII-Zeichen 17 und 19 im Datenstrom. Das bedeutet aber, dass diese Zeichen nirgends sonst im Datenstrom vorkommen dürfen, da sonst das ganze Protokoll durcheinandergerät. Aus diesem Grund werden die ASCII-Werte 17 und 19 aus dem Datenstrom herausgefiltert und maskiert. Software-Handshaking ist weniger zuverlässig und erzeugt natürlich mehr Overhead. Es wird bei den meisten Macintosh und UNIX-Workstations verwendet. Bei PC's wird normalerweise das effizientere Hardware-Handshaking eingesetzt. Aber auch für Mac's gibt es Möglichkeiten mit HW-HS zu arbeiten, dies erfordert allerdings spezielle Kabel, vorallem das neue Apple Remote Access erfordert eine neue Belegung. Die folgenden Leitungen sollten für ein einwandfreies Funktionieren der Verbindung geschaltet sein:
Die wichtigsten Kabel werden nachfolgend kurz vorgestellt:
 |
 |
| 25 PIN D-SUB
FEMALE zum Computer |
25 PIN D-SUB
MALE zum Modem |
| Female | Male | Richtung | |
| Shield Ground | 1 | 1 |  |
| Transmit Data | 2 | 2 |  |
| Receive Data | 3 | 3 |  |
| Request to Send | 4 | 4 | |
| Clear to Send | 5 | 5 | |
| Data Set Ready | 6 | 6 | |
| System Ground | 7 | 7 | |
| Carrier Detect | 8 | 8 | |
| Data Terminal Ready | 20 | 20 | |
 |
|
| 8 PIN
MINI-DIN MALE zum Computer. |
25 PIN D-SUB
MALE zum Modem |
| Mac | Richtung | Modem | ||
| HSKo | 1 | |
4 | RTS |
| HSKi | 2 | |
5 | CTS |
| TxD- | 3 | |
2 | TxD |
| RxD- | 5 | |
3 | RxD |
| GND+RxD+ | 4+8 | |
7 | GND |
| 6+20 | DSR+DTR |
|
|
| 8 PIN
MINI-DIN MALE zum Computer. |
25 PIN D-SUB
MALE zum Modem |
| Mac | Dir | Modem | ||
| HSKo | 1 | |
4+20 | RTS+DTR |
| HSKi | 2 | |
5 | CTS |
| TxD- | 3 | |
2 | TxD |
| RxD- | 5 | |
3 | RxD |
| GND+RxD+ | 4+8 | |
7 | GND |
| GPi | 7 | |
8 | DCD |
Dieses Kabel wird von Apple für die Benutzung speziell mit Remote Access, empfohlen. Die nachfolgende Beschreibung stammt aus einem Apple-Report zu diesem Thema.
One consequence of using this cable is that DSR (or DCD) from the modem is no longer connected to the Macintosh. This does not let your Macintosh communications software use the DSR (or DCD) signal to detect carrier loss. And, since the Macintosh Serial driver does not support the GPi input... you are sort of stuck, unless your communications software does use the GPi input, or Apple builds GPi support into the serial driver.
Since DTR and RTS are connected together, the modem must be configured to ignore DTR (usually the &D0 command) when using this cable with other communications applications. Otherwise, when RTS handshaking from the Macintosh is used, the modem will drop connection the first time the Macintosh de-asserts RTS.
If there is a need to use DTR to make the modem disconnect, RTS handshaking cannot be used to control the flow of data from the modem to the Macintosh. CTS handshaking (from the modem to the Macintosh) is available. This is what ARA does so it can force the modem to hang up, and at the same time the modem can signal the Macintosh to stop sending data. This assumes that the Macintosh will always be able to accept data from the modem. This will not be true if the Macintosh is talking to the modem at 57.6KBps with V.32bis & V.42Bis. There will be times when the Macintosh will need to signal the modem to stop sending data.
In summary, with this cable:
Modems mit paralleler Schnittstelle sind eher selten. Sie wurden vor allem im Hinblick auf die begrenzte Leistungsfähigkeit der seriellen Schnittstelle entwickelt. Da die aktuellen seriellen Ports jedoch viel leistungsfähiger geworden sind (128 kBit schaffen praktisch alle), ist die Notwendigkeit, diese teurere Anbindung einzusetzen, nicht mehr gegeben. Durch das Aufkommen der neuen USB-Interfaces dürfte die parallele Anbindung für Modems komplett vom Markt verschwinden. Aktuelles Beispiel eines Produktes mit einer solchen Schnittstelle ist das Zyxel 2864.
Da praktisch alle Software, die Modems benützen, einen seriellen Port verlangt, müssen betriebssystemspezifische Treiber eingesetzt werden um für die Kommunikations-Software den Parallelport als serielle Schnittstelle zu emulieren. Aus diesem Grund sind diese Produkte nur im PC-Bereich mit Windows anzutreffen.
Januar 1999, Nick Heim, ETHZ ID-AWU