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Bis Mitte der achtziger Jahre war es in Deutschland wie in vielen anderen Ländern nicht erlaubt, andere als posteigene Modems an die Telefonleitung anzuschließen. Das Modem zählte als Netzabschluss, der wie die Leitung auch zum Telefonnetz und damit zum Hoheitsbereich der staatlichen Deutschen Bundespost gehörte. Als trotzdem zunehmend private Modems benutzt wurden, weil diese erheblich billiger, schneller und auch noch benutzerfreundlicher waren als die Post-Modems, ließ sich das Modem-Monopol nicht mehr aufrechterhalten und wurde aufgehoben.

Die Deutsche Bundespost verlangte außerdem, dass die an ihre Modems angeschlossenen Geräte eine Zulassung des Fernmeldetechnischen Zentralamts besaßen. Da das speziell bei größeren Rechnersystemen nur schwer zu realisieren war, gingen einige Hersteller dazu über, sogenannte Modemadapter zu bauen. Diese Geräte waren bis auf einige Leuchtdioden zum Anzeigen der Modem-Steuersignale praktisch funktionslos, erhielten aber problemlos die Zulassung (siehe Bild rechts mit dem MODAP der Firma DEC unter dem DS 200 S).

Modulationstechniken

* Kabel: Halbduplex (ein Adernpaar), Duplex (zwei Adernpaare)

Modem-Varianten

Wählmodem

Telefonmodem für POTS-Anschlüsse

Anschlüsse an einer digitalen Vermittlungsstelle erweitern dieses Band auf 0 bis 4000 Hz.

Die ersten Telefonmodems für den Computer-Massenmarkt wurden noch nicht elektrisch ans Telefonnetz angekoppelt, sondern stellten die Verbindung mittels geeigneter Schallwandler – der sogenannten Akustikkoppler – über den Hörer eines vorhandenen Telefons her. Dieser wurde mechanisch am Modem befestigt. Nebengeräusche führten schnell zu Übertragungsfehlern, 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 den Standards für die serielle Datenübertragung auf Leitungen (V.24 bzw. RS-232) kodiert waren, ergab sich in der Praxis eine geringere effektive Datenrate. Diese frühen Modem-Typen mussten für die Zulassung einer Typmusterprüfung der Deutschen Bundespost unterzogen werden.

Die Ungleichung „Datenrate ist kleiner als Baudrate“ wurde erst durch die Realisierung von intelligenteren Modems mit eingebauter Datenkompression aufgehoben. In dieser Zeit wurde durch die Telekommunikationsfirma Hayes auch der heutige De-facto-Standard für Modems, der sogenannte AT-Befehlssatz, implementiert, der später von zahlreichen Herstellern übernommen und erweitert wurde. Leistungsfähigere Modulationsverfahren wie PSK und QAM sowie eine intelligente Messung und Aushandlung der für die Leitung und die Gegenstelle maximal möglichen Baudrate nach dem Verbindungsaufbau steigerten die erreichbare Übertragungsgeschwindigkeit weiter.

Aufgrund der immer größeren Leistungsfähigkeit der Modemprozessoren gibt es heute weitere Leistungsmerkmale, die aber 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 das computergestützte Telefonieren erlauben. Die Unterstützung schlägt sich durch zusätzliche Befehle im Rahmen des AT-Befehlssatzes nieder. Darüber hinaus existieren Modems mit integrierten Fax- und E-Mail-Protokollen (POP3/SMTP) sowie SMS-Funktionalität zum autonomen Versand und Empfang von Nachrichten.

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 Wandlertakt der Vermittlung. Die sendende Gegenstelle, z. B. ein Einwahlknoten, muss dafür 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 Modemwählverbindungen sind z. B. BTX, Datex-P oder die analoge Einwahl ins Internet über einen 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. Dennoch liest man häufig die falsche Bezeichnung ISDN-Modem für ein ISDN-Anschlussgerät oder eine ISDN-Karte .

Während in der Frühphase vor allem Fernschreiberaufgaben an 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 Vermittlungsschicht. Heute dominiert in der Vermittlungsschicht vor allem IP für den Datenaustausch per Telefonmodem.

Faxmodem

Faxmodems beherrschen neben der gewöhnlichen Funktion zur Datenübertragung auch ein Protokoll zur Übertragung von Faxen. Die meisten Faxmodems können Faxe mit 14400 bit/s übertragen. Die Übertragung erfolgt dabei über gewöhnliche Telefonleitungen.

Mit Hilfe eines Faxmodems kann man einen Computer also als Faxgerät verwenden – oft nur zum Senden, aber auch Empfangen ist möglich.

Softmodem/Winmodem

Softmodems sind spezielle Modems, bei denen einige Teile der Hardware-Funktionalität in den Gerätetreiber ausgelagert wurden. Meistens werden aus Kostengründen Hardwarebestandteile weggelassen, und die dadurch entstehende Lücke muss durch Software geschlossen werden. Winmodems sind Softmodems, die insbesondere für Microsoft Windows hergestellt wurden. Sie funktionieren meistens nur mit den zur Zeit ihrer Herstellung aktuellen Windows-Versionen. Auf alternativen Betriebssystemen wie z. B. Linux können sie nicht oder nur mit Schwierigkeiten verwendet werden, da hier meist keine Treiber existieren.

Standleitungsmodem

Standleitungsmodem

Standleitungen werden meistens von Banken und Großunternehmen genutzt.
Vergleichbare kostengünstigere Lösungen für den Heimbereich sind meistens nur Quasi-Standleitungen, da der Anbieter oft eine Zwangstrennung der Verbindung im Tageszyklus vorsieht.

Während die Bandbreite im analogen Telefonnetz aus technisch-wirtschaftlichen Überlegungen heraus begrenzt ist, erlauben die normalen – teilweise aber zusätzlich geschirmten – Zweidraht-Telefonleitungen in diesem Fall durchaus höhere Bandbreiten.

DSL-Modem

DSL-Modems ermöglichen wesentlich höhere Übertragungsraten. Um das herkömmliche Telefonsignal und das zusätzliche Hochgeschwindigkeitssignal auf derselben Leitung gleichzeitig übertragen zu können, wird das Hochgeschwindigkeitssignal in einen höher gelegenen Frequenzbereich hochmoduliert, ehe beide Signale dann auf dieselbe Leitung gelegt werden. Auf der Empfängerseite werden die Signale durch einen sogenannten Splitter (eine Frequenzweiche) wieder getrennt und das Hochgeschwindigkeitssignal der Demodulierung im dortigen Modem zugeführt.

{{Hauptartikel|DSL-Modem}}

Kabelmodem

{{Hauptartikel|Kabelmodem}}

Stromleitungsmodem

Auch die Modulation von Datensignalen auf Stromleitungen ist möglich. Ein spezieller, aber einfacher Anwendungsfall ist die so genannte Rundsteuertechnik der Energieversorgungsunternehmen, mit denen z. B. die Umschaltung der Stromzähler zwischen Tag- und Nachtstrom bewerkstelligt wird.

In jüngerer Vergangenheit wurden auch Vermarktungsversuche für Hochgeschwindigkeitsmodems (meistens bis etwa 1 MBit/s) unter dem Sammelbegriff PLC (PowerLine Communication) unternommen, die aber über die Erprobungsphase nie hinauskamen und im Endeffekt nicht an das Preis-Leistungs-Verhältnis sowie die Übertragungssicherheit der DSL-Technik heranreichen konnten. Auch die durch diese Technik erzeugten HF-Störungen sind nicht unproblematisch. Die Technik nutzt dabei typischerweise zahlreiche einzelne Trägerfrequenzen im Bereich zwischen 500 kHz und 10 MHz zur Modulation und Demodulation der Nutzdaten.

Funkmodem

Funkmodem

Oft sind Funkmodems in anderen Geräten – etwa in Mobiltelefonen – integriert, und der jeweilige Kanal wird mehrfach genutzt (z. B. bei Tonrufsystemen für Sprache und Daten).

Im Funkbereich existieren zahlreiche Anwendungen, mit denen Fernwirk- oder Fernsteuerungsaufgaben per Modulation gelöst werden. Ein Beispiel sind Funkfernsteuerungen im Modellbau. Es handelt sich hierbei aber nicht um die Übertragung von Datenströmen, sondern von in Echtzeit produzierten Einzelinformationen.

Das GSM-, UMTS- und LTE-Netz benutzen für die Datenübertragung per Funk Modulationsverfahren mit digitaler Modulation, während das Vorgängersystem C-Netz noch analoge Modulation verwendete. Digital ist hierbei das Nutzsignal, das vom Modulator in ein Funksignal umgesetzt wird. Hierdurch wird die Übertragung deutlich unempfindlicher gegen Störungen, da das digitale Nutzsignal im Gegensatz zum kontinuierlichen analogen Signal nur bekannte, diskrete Werte annehmen kann, auf die der Empfänger auch bei (nicht zu starken) Störungen in der Übertragung noch schließen kann.{{Internetquelle|url=http://www.nari.ee.ethz.ch/teaching/GLF/GLF_KT_35.pdf|titel=Fachpraktikum Digitale Modulation|hrsg=ETH Zürich|autor=A. Wittneben|datum=2011-02-18|zugriff=2011-11-14}}

Die in zunehmendem Maß verbreiteten UMTS-Datenkarten sind ebenfalls Funkmodems.

Satmodem

{{Hauptartikel|Internetzugang über Satellit}}

Modem-Bauformen

Das typische PC-Modem ist ein externes Gerät in flacher Bauform mit serieller Schnittstelle. Es wird meist per RS-232 oder zunehmend durch USB mit einem Rechner verbunden. Die Stromversorgung erfolgt normalerweise durch ein Steckernetzteil. Zur Statusanzeige befindet sich an der Vorderseite oft eine Zeile mit Leuchtdioden, die den Zustand der Schnittstellenleitungen anzeigen.

Im professionellen Bereich gibt es daneben auch eine Bauform, die den Einbau in 19-Zoll-Gehäuse erlaubt. Im industriellen Bereich hat sich für Modems ein Gehäuse für die DIN-Hutschienenmontage im Schaltschrank etabliert.

Eine alternative Bauform für Modems ist die Steckkartenform für einen standardisierten Steckplatz (i. a. PCI bei stationären PCs, Mini-PCI oder PCMCIA bei Notebooks) oder einen proprietären Sockel. Hier ist meistens noch eine zusätzliche Kapselung oder Schirmung vorhanden, um eine gegenseitige Störung von PC und Telefonleitung zu vermeiden. Die Statusanzeige eines solchen Modems wird meistens durch Computersoftware am Bildschirm des Rechners realisiert.

Modems können auch in die Hauptplatine eines Rechners integriert werden. Das ist jedoch nur begrenzt empfehlenswert, da es je nach Region nicht unwahrscheinlich ist, dass ein Modem durch Überspannungen auf der Telefonleitung beschädigt wird. Als Folge kann dann der gesamte Rechner Schaden nehmen. Im Gegensatz dazu erlauben modulare Systeme eine wesentlich differenziertere und folglich kostengünstigere Fehlerbehandlung. Um jede Beschädigung des Rechners auszuschließen, gibt es auch Steckerleisten mit einem Überspannungsschutz für die Telefonleitung.

Hersteller von Modem-Hardware

* ZyXEL

Siehe auch

{{Wiktionary|Modem}}

* RJ-XX

Weblinks

Quellen

Kategorie:Kofferwort

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