Программный модем , обычно называемый программным модемом , представляет собой модем с минимальным аппаратным обеспечением, который использует программное обеспечение , работающее на главном компьютере, и ресурсы компьютера (особенно центральный процессор , оперативную память и иногда обработку звука ) вместо аппаратного обеспечения обычного модема.
Софтмодемы также иногда называют винмодемами из-за ограниченной поддержки платформ, отличных от Windows . По аналогии, линмодем — это софтмодем, который может работать на Linux . [1] [2]
Иногда программные модемы используются в качестве примера жесткой системы реального времени . Передаваемые аудиосигналы должны вычисляться в узких интервалах (порядка каждых 5 или 10 миллисекунд); их нельзя вычислять заранее, и они не могут запаздывать, иначе принимающий модем потеряет синхронизацию.
Первые поколения аппаратных модемов (включая акустические соединители ) и их протоколы использовали относительно простые методы модуляции, такие как FSK или ASK на низких скоростях. В этих условиях модемы могли быть построены с использованием технологии аналоговых дискретных компонентов , использовавшейся в конце 70-х и начале 80-х годов.
По мере разработки более сложных схем передачи, схемы существенно усложнялись. Новая модуляция требовала смешивания аналоговых и цифровых компонентов и, в конечном итоге, включения нескольких интегральных схем (ИС), таких как логические вентили, ФАПЧ и микроконтроллеры . Более поздние методы, используемые в современных протоколах V.34 , V.90 и V.92 (например, 1664-точечное созвездие QAM ), настолько сложны, что их реализация с помощью дискретных компонентов или универсальных ИС стала непрактичной.
Кроме того, в новейших протоколах были введены улучшенные схемы сжатия и исправления ошибок, что потребовало дополнительной вычислительной мощности в самом модеме. Это сделало невозможным создание модема с преимущественно аналоговыми/дискретными компонентами. Наконец, совместимость со старыми протоколами, использующими совершенно другие схемы модуляции, потребовала бы, чтобы модем был изготовлен с использованием дискретной электроники, чтобы содержать несколько полных реализаций.
Первоначально решение состояло в использовании микросхем LSI ASIC , что позволило сократить различные реализации до небольшого числа компонентов, но поскольку стандарты продолжали меняться, возникла необходимость в создании модемов, которые можно было бы модернизировать.
В 1993 году Digicom выпустила на рынок Connection 96 Plus — модем на базе DSP , который программировался приложением при запуске. Поскольку программа была заменяемой, модем можно было модернизировать по мере улучшения стандартов. Digicom назвала эту технологию SoftModem , возможно, отсюда и название. [3]
Аналогично, термин «Winmodem» был придуман профессором Парваизом Ахтаром в 1996 году в связи с разработкой оборудования компанией USRobotics' Sportster Winmodem , аналогичной модернизируемой конструкцией на базе DSP. [4]
В 1996 году на рынок начали поступать два типа модемов: хост- модемы, которые перекладывали часть работы на центральный процессор хоста, и программные модемы, которые переносили всю работу на центральный процессор хост-системы. [5] В 1997 году стандарт AC'97 для компьютерного звука ввел каналы для использования модема, сделав технологию программного модема распространенной в ПК.
С тех пор некоторые программные модемы были созданы как отдельные программные проекты, использующие стандартные интерфейсы звуковых карт, такие как экспериментальный программный модем с открытым исходным кодом для выделенной линии связи на 96 кбит/с под названием AuDSL, выпущенный в 1999 году [6] , и проект Minimodem, реализующий несколько стандартов модемов FSK. [7]
Программные модемы можно разделить на два класса: безконтроллерные модемы и чисто программные модемы.
Модемы без контроллера используют DSP на самом модеме для выполнения модуляции , демодуляции и других задач. [3] Некоторые, известные как «хост-ориентированные» модемы, могут по-прежнему использовать некоторую часть мощности ЦП хоста для некоторых задач. [5]
Чисто программные модемы выполняют все задачи модема на центральном процессоре хост-компьютера , в то время как аппаратное обеспечение обеспечивает только аналого-цифровое преобразование и подключение к телефонной сети. [5]
Первоначально заявленная цель программного модема на базе DSP заключалась в обеспечении возможности модернизации, что было актуально в эпоху быстрой смены стандартов модемов. Эту функцию предлагают как DSP, так и чисто программные модемы.
Недостатком любого типа программного модема является необходимость предоставления драйверов, а термины «программный модем» и «винмодем» приобрели негативную коннотацию, особенно в сообществе разработчиков ПО с открытым исходным кодом, поскольку драйверы для Linux часто опускаются или предоставляются только в виде неподдерживаемых двоичных файлов. [8]
В то время как программные модемы на базе DSP обычно требуют внимания хоста только во время запуска, чисто программные модемы потребляют некоторые циклы ЦП на хосте, что может предположительно замедлить прикладное программное обеспечение на старых компьютерах. Это было серьезной проблемой в 1990-х годах, когда ЦП были далеко не такими мощными, как сегодняшнее типичное оборудование.
Хотя "softmodem" обычно применяется к модемам PSTN , существуют некоторые программные DSL- модемы или даже маршрутизаторы , которые работают по тем же принципам, но с более высокой пропускной способностью и с более сложными схемами кодирования. Одним из первых программных DSL-модемов был чипсет SoftDSL компании Motorola . [9]
Термин WinDSL был придуман для описания этого типа технологии. [10] Программные модемы DSL обычно требуют тех же интерфейсов, что и программные модемы PSTN, такие как USB или PCI .
AuDSL - экспериментальный программный модем для низкоскоростного подключения к Интернету по выделенным медным линиям с использованием звуковых карт ПК в качестве линейного интерфейса. Аббревиатура AuDSL означает Audio Digital Subscriber Line.
Он действует как универсальный программный модем FSK и включает поддержку различных стандартных протоколов FSK, таких как Bell103, Bell202, RTTY, TTY/TDD, NOAA SAME и Caller-ID.