一、调制解调器（Modem）概述
普通电话Modem是一种利用电话线和公用电话网PSTN接入Internet的技术。目前的电话入户线基本上是模拟信号，而计算机处理和传输信息是数字化的，因此计算机入网通信时必须要有能将数字信号转换为模拟信号（调制）和模拟信号转换成数字信号（解调）的转换装置。把调制和解调两种功能做到同一台设备上，就叫做调制解调器。
应该理解，如果B-ISDN实现，那么整个接入网络就全部是数字化了，模拟信道由数字信道取代，Modem就不需要了。所以，Modem技术是现在模拟信道存在的条件下而使用的一种技术手段。
二、Modem的分类
1、按照Modem的形态和安装方式分类
1.1 外置式Modem
放于机箱外，通过串行通信口与主机连接，需要额外的电源和电缆（一般用RS-232）。
1.2 内置式Modem
占用主板上的扩展槽，无需额外的电源和电缆，需要对中断和COM口进行设置，安装繁琐。
1.3 PCMCIA插卡式Modem
用于笔记本电脑，体积小，可直接插在笔记本电脑的标准PCMCIA插槽中。
1.4 机架式Modem
相当于把一组Modem集中于一个箱体或外壳里，并由统一电源供电。主要用于Internet/Intranet、电信局等网络的中心机房。
2、按照Modem结构分类
Modem在核心结构上主要由处理器和“数据泵”组成。处理器负责Modem的指令控制（主要是AT指令），“数据泵”负责Modem的底层算法。在传统的Modem内部，有两个独立的功能模块，一个负责模拟/数字信号处理的信号处理模块，而另一个用于数据流控制的控制模块。Modem的控制模块负责提供Modem必需的通信协议、差错控制、维持连接以及数据压缩等功能。根据这些控制功能是否固化在Modem卡上，可将Modem分为软Modem和硬Modem。
软Modem：只是利用电脑CPU强大的运算能力，用软件来接替原来Modem控制模块的功能。首先可以省掉Modem的控制芯片及相关电路，降低成本，其次可有效利用系统资源。软Modem必须借助CPU来完成对通信数据流的控制，因此，它会占用CPU。
硬Modem：控制功能固化到Modem上的控制芯片中。
另外有一种介于两者之间的Modem，没有处理器，但是具有硬的“数据泵”，复杂数据算法在卡上实现，简单的控制命令交给计算机处理。
3、按照Modem速率分类
速率在600b/s以下的为低速，在1200-9600b/s之间的为中速，在9600bps以上的为高速。
4、按照调制方法分类
频移键控FSK、相移键控PSK、相位幅度键控PAM
5、按照先进性分类
手动拨号Modem、自动拨号Modem、智能Modem
三、Modem的结构和原理
调制解调器由发送、接收、控制、接口、操纵面板及电源等部分组成。数据终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据，经接口转换为内部逻辑电平送入发送部分，经调制电路调制成线路要求的信号向线路发送。接收部分接收来自线路的信号，经滤波、反调制、电平转换后还原成数字信号送入数字终端设备。
调制解调器如何与计算机连接？这是数据电路通信设备DCE（Data Circuitterminating Equipment）与数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）之间的接口问题。DCE与DTE之间的接口是计算机网络使用上的一个重要问题。任何一个通信站总要包括DCE与DTE，因此确定一个统一的标准接口，特别是对公用数据网有重要的意义。CCITT建议V系列和X系列，对DTE和DCE之间的连接线和信号电平等做了规定，凡符合标准的设备均可互连。同时，美国EIA也制定了RS系列接口标准，与CCITT的V系列和X系列是兼容的。这样，有利于国际间不同厂家产品之间的相互连接。（DTE与DCE之间的连接标准有CCITTV.10/X.26，与EIARS-423-A兼容，是一种半平衡电气特性接口。CCITTV.11/X.27，相当于EIA-RS-422-A标准，属于平衡性电气特性接口。CCITT-V.24与EIA-RS-232-C兼容，是一种非平衡电气特性接口。
数据终端设备DTE是产生数字信号的数据源或接收数字信号的数据宿，或者是两者的结合，像计算机终端、打印机、传真机等就是DTE。将数据终端设备DTE与模拟信道连接起来的设备就叫数据电路通信设备DCE，像Modem就是DCE。
四、Modem的传输协议
Modem的传输协议包括调制协议、差错控制协议、数据压缩协议和文件传输协议。
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附录：
一、引 言
在通信领域中,协议(Protocol)指的是通信双方应遵守的一套共同的技术规则或规范。如果这套规则或规范被较多的用户接受,便可以称为标准(Standard)。由某一生产厂家发明出一种新的技术,并应用这种技术生产出为较多的用户接受的产品时,这种技术便成为一种标准,习惯上称为工业标准。但并不排除别的厂家也研制出类似效果的其它技术,成为一种并行的工业标准。除工业标准外,国际电讯界的一个权威性组织CCITT（国际电话电报咨询委员会,现已更名为ITU-T,即国际电讯联盟技术标准部）颁布的一系列技术文件则成为更令人瞩目的国际标准。由于历史和市场的原因,现今的Modem产品往往支持多种技术标准,包括国际标准和工业标准。
Modem最基本的功能是调制和解调,近年来已发展出一系列技术标准;此外,现今的Modem产品为提高传输速度,大都还将压缩和纠错技术引入其中。本文主要介绍这两个方面的技术标准。
二、调制解调技术的标准
调制解调器的基本功能是在计算机提供的二进制数字信号与电话网支持的模拟信号之间进行转换,使计算机可以利用电话网进行远距离的数据通信。调制解调技术的核心就是如何在带宽有限(≤4KHz)的电话信道中提高数字信息的传输速度,这个速度常以比特率,即每秒钟传输的二进制位数(bits per second,简写为bps)来衡量。
最早的调制解调器可以追溯到1958年由AT&T公司推出的数据电话,用于将终端设备与远地的主机连接起来。这种Modem的技术标准称为Bell103,它采用了简单的调频技术FSK(Frequency Shift Keying),仅提供300bps的传输速度。CCITT根据Bell103颁布了一个类似的技术标准V.21。
此后,调制解调技术发展缓慢,直到70年代才出现第二个较有影响的Modem标准:AT&T的Bell212。Bell212采用调幅与调相结合的4-DPSK技术,实现了1200bps的传输速度。CCITT的一个类似标准称为V.22。
Bell103(V.21)和Bell212(V.22)现在已很少使用,但为了与早期的Modem兼容,不少Modem仍将这两项技术集成在产品中,作为选项。
进入80年代中期,随着微机的广泛普及和Modem专用芯片的推出,调制解调技术进入了一个飞速发展的时期。首先是CCITT V.22 bis(bis是法语“第二个”的意思)标准被大多数Modem厂家采用,它的16-QAM(12个相位角和4个调幅相的正交调制)调制技术实现了2400bps的传输速度。接下来,CCITT又颁布了采用32-TCM(格栅编码调制)技术,可实现9600bps速度的V.32标准。尽管开始时有些厂家,如Hayes、 Telebit和Motorola等,从技术垄断的目的出发,推出了依靠自己专利技术实现的9600 bps的Modem产品,但最终都统一到了V.32标准。此后,CCITT加强了Modem标准的研究力度,于1991年颁布了V.32bis标准。V.32bis采用128-TCM调制技术,可以实现最高14400bps的传输速度,并能根据线路质量的变化,退至12000 bps、 9600bps、7200bps和4800bps等4个速度档进行工作。1993年,CCITT推出V.FAST试用标准,并随后修正为正式标准V.34,可实现28800bps的最高速度,这也是迄今为止Modem能够达到的最高线路速度。该标准还可按28.8K/26.4K/21.6K/19.2K/16.8K/14.4K/12K/9600/7200/4800bps等多个速度档降速工作。
除了上述主流的调制解调标准外,还有一些适用于美式四线制电话和专用于传真机的协议标准,如V.26bis、 V.27bis、 V.29、 V.33等,在此不多介绍。
三、压缩纠错技术的协议标准
为了进一步提高Modem对数据的传输速度,除了上述对调制解调技术的不断改进之外,数据压缩技术也在近年来被引入Modem。纠错技术则是随着压缩技术的采用而被引入的。因为当Modem中增加了压缩和解压的处理之后,对线路传输中的误码变得敏感起来,线路中的一点微小的传输错误可能导致解压时一长串的数据错误。
美国Microcom公司是使用纠错和压缩技术的先驱。Microcom的纠错和压缩协议常简写为MNP(Microcom Network Protocol),它由一系列独立的纠错和压缩协议组成。其中,MNP1～MNP4和MNP10是纠错协议,MNP5和MNP7是压缩协议。由于大多数Modem厂家都购买了MNP专利技术的使用许可证,并在他们的Modem产品中实现,因此,MNP已成为压缩纠错技术的工业标准。MNP1和MNP2采用面向字符的纠错方法,因其纠错能力较差且降低传输效率,现已很少采用。MNP3是面向比特的全双工纠错协议,它将Modem送来的异步格式的数据转换成同步格式的帧,加上CRC检错码,然后采用同步帧的检错和重发纠错的方法进行处理。而MNP4则在MNP3的基础上增加了自适应帧长的特性,进一步提高了传输效率,因而成为一种广泛使用的Modem纠错协议。MNP10是一个纠错能力更强的协议,它适用于像蜂窝电话网(大哥大)这样的噪音环境,但一般的Modem不支持这种协议。
1988年,CCITT开始介入Modem纠错领域,颁布了V.42纠错标准。V.42采用的纠错技术称为LAP-M(Link Access Procedure for Modem),实际上是将X.25网的链路协议LAP-B引入Modem, 实现类似的纠错处理。同时,V.42也将MNP4作为它的一个选项。如果两台Modem中的一台支持V.42,另一台支持MNP4,则二者可以自动协商执行MNP4的纠错处理。
在数据压缩协议方面,MNP5和V.42bis最为流行。MNP5使用了两种压缩算法,一种是霍夫曼编码(Huffman Code),另一种为运行长度编码(Run-Length Code)。对于普通的ASCII字符型文本文件,MNP5可获得2∶1的压缩比,即经压缩后实现传输的数据量仅为原来的一半。MNP7在MNP5的基础上更进了一步,增加了按“字符对”的出现频率进行霍夫曼编码的压缩处理 ,压缩比提高到3∶1。CCITT 于1989年颁布的V.42bis是一种更为有效的压缩协议。V.42bis采用自适应字典算法Lempel-Ziv,对典型的ASCII码文本可达到4∶1的压缩比,而且实时性比MNP5要好。如果传输的文件已经先作过压缩(如用ARC、LHA、PKZIP),则最好不要在Modem中选用MNP压缩协议。因为此时Modem的MNP压缩不仅不能产生实际的压缩效果,反而要耗费一定的处理时间。但是,由于V.42bis具有自动测试功能,可以通过在线测试自动地在压缩模式与透明模式(不作压缩处理)之间进行切换,因此V.42bis的适应性比MNP5要好。如果可能,建议尽可能使Modem工作在V.42bis协议。值得指出的是,压缩技术与纠错技术是紧密相关的,如果选择了V.42bis压缩协议,则Modem将自动启用V.42纠错协议;而如果用MNP5压缩,则自然采用MNP纠错。