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A softmodem ( soft ware Modem ) ist ein Modem mit minimaler Hardware, das Software verwendet, die auf dem Hostcomputer ausgeführt wird, und die Ressourcen des Computers (insbesondere die zentrale Verarbeitungseinheit, zufällig) Speicherzugriff und manchmal Audioverarbeitung) anstelle der Hardware in einem herkömmlichen Modem. Softmodems werden manchmal als winmodems bezeichnet, da die ersten nur auf IBM PC-kompatiblen Computern mit einem Microsoft Windows-Betriebssystem funktionierten.
Die Herstellung von Softmodems ist günstiger als bei herkömmlichen Modems, da sie weniger Hardware haben. Sie teilten jedoch die begrenzten Ressourcen des Computers mit anderen Aufgaben, wodurch die für die primären Aufgaben des Computers verfügbaren Ressourcen und manchmal auch deren Leistung reduziert wurden.
Softmodems werden manchmal als Beispiel für ein hartes Echtzeitsystem verwendet. Die zu übertragenden Audiosignale müssen in einem engen Intervall (in der Größenordnung von jeweils 5 oder 10 Millisekunden) berechnet werden. Sie können nicht im Voraus berechnet werden und sie können nicht verspätet sein oder das empfangende Modem verliert die Synchronisation.
Evolution und Technologie [ edit ]
Mit fortschreitender PSTN-Hardware-Modem-Technologie wurden die Modulations- und Codierungsschemata immer komplexer, so dass die von den Modems selbst verwendete Hardware zunahm Komplexität.
Die ersten Generationen von Hardwaremodems (einschließlich akustischer Koppler) und ihrer Protokolle verwendeten relativ einfache Modulationstechniken wie FSK oder ASK bei niedrigen Geschwindigkeiten und mit ineffizienter Nutzung der Bandbreite der Telefonleitung. Unter diesen Bedingungen könnten Modems mit der analogen diskreten Komponententechnologie gebaut werden, die in den späten 70er und frühen 80er Jahren verwendet wurde.
Als komplexere Übertragungsschemata entwickelt wurden, wuchsen die Schaltkreise erheblich an Komplexität. Das Modem erforderte das Mischen von analogen mit digitalen Teilen und beinhaltete schließlich mehrere ICs wie logische Gatter, PLLs und Mikrocontroller. Spätere Techniken, die in modernen V.34-, V.90- und V.92-Protokollen (wie 1024-QAM) verwendet werden, sind so komplex, dass die Implementierung eines Modems, das sie mit diskreten Komponenten oder Universal-ICs unterstützt, sehr unpraktisch wäre. Stattdessen muss dedizierter DSP oder ASIC verwendet werden, wodurch das Modem selbst zu einem spezialisierten eingebetteten System wird.
Des Weiteren wurden in den neuesten Protokollen verbesserte Komprimierungs- und Fehlerkorrekturschemata eingeführt, die eine Verarbeitungsleistung durch das Modem selbst erfordern. Dies machte den Aufbau eines hauptsächlich analogen / diskreten Komponentenmodems unmöglich, insbesondere wenn versucht wurde, Kompatibilität mit älteren Protokollen zu erreichen, die völlig andere Modulationsschemata verwenden.
Daher wurden Hardware-Modems, die diese Standards unterstützen, selbst immer komplexer und kostspieliger, ganz zu schweigen von der Tatsache, dass mehrere widersprüchliche Standards in den Anfängen der verschiedenen Protokolle 33.6K (V.34) und 56K zu Inkompatibilitäten und dem Aufbau führten von Modems mit aufrüstbarer Firmware, die die gesamte Verarbeitung über einen programmierbaren DSP ausführte.
Vorteile [ edit ]
Indem Sie die gleiche Funktionalität wie ein Hardwaremodem zu einem Bruchteil des Preises anbieten (oder behaupten, es anzubieten), und (theoretisch) eine Kapazität für unbegrenzte Upgrades. Die Vorteile von Software-basierten Modems wurden überzeugend. Um mit den Hardwaremodems hinsichtlich Leistung und Zuverlässigkeit mithalten zu können, sind jedoch noch erhebliche Fortschritte bei der CPU-Leistung von Heim-PCs erforderlich.
Da die meisten Modulationsfunktionen an Software delegiert wurden, bietet dies den Vorteil einer einfacheren Aufrüstung auf neuere Modemstandards. Dies ist jedoch ab 2005 kaum von Vorteil, da das neueste V.92 56K-Protokoll praktisch die maximal erreichbare Leistung für ein normales PSTN-Modem und eine Telefonleitung bietet und keine bedeutenden zukünftigen Verbesserungen / Verbesserungen möglich erscheinen. Dies ist jedoch noch nicht der Fall bei den neueren Software-basierten DSL-Modems, deren einfache Aufrüstbarkeit immer noch von Vorteil sein kann. Häufiger jedoch sind Softmodem-Treiber in Bezug auf ihre Leistung verbessert, um mögliche Softwarefehler zu beseitigen.
Ein praktischerer Vorteil von Softmodems besteht darin, dass die Produktionskosten, die Anzahl der Komponenten, die Größe, das Gewicht und der Stromverbrauch im Vergleich zu einem Hardwaremodem (extern oder intern) erheblich gesenkt werden, und zwar so, dass die meisten in tragbaren Modems integrierten Modems verwendet werden Computersysteme (einschließlich High-End-Laptops und PDAs) sind Softmodems.
Da sie so wenig selbst tun, könnte ein Computerprogramm ein Softmodem als etwas anderes als ein Modem verwenden. B. einen Anrufbeantworter oder einen Signalgenerator emulieren. [1]
Die meisten seriellen PC-Anschlüsse, die traditionelle Schnittstelle für externe Hardwaremodems, sind aufgrund von UART-Beschränkungen auf 115.200 Bit pro Sekunde begrenzt. Einige Ports sind jedoch für 230.400 Bit / s ausgelegt. V.92-Modems mit V.44-Komprimierung können einen effektiven Durchsatz von bis zu 300.000 Bit / s haben. [2] Da ein V.92-Hardwaremodem intern eine V.44-Komprimierung durchführt, kann die Geschwindigkeit eines seriellen Anschlusses die eines Hardwaremodems einschränken Gesamtgeschwindigkeit; Dies ist für Softmodems kein Problem, da der Host-PC eine V.44-Komprimierung durchführt und die serielle Schnittstelle emuliert. V.92 / V.44-Softmodems sind daher möglicherweise in der Lage, Hardwaremodems zu übertreffen, wenn das Hardwaremodem an eine langsame Schnittstelle wie die serielle Schnittstelle eines PCs angeschlossen ist. [3] Diese Einschränkung gilt nicht, wenn das Hardwaremodem über eine schnellere Verbindung angeschlossen ist Schnittstelle wie ISA, PCI, PCI Express oder USB.
Nachteile [ edit ]
Winmodems haben eine gewisse Berühmtheit erlangt, weil sie ihre Host-Computersysteme verlangsamen und fehlerhafte Fahrer haben, obwohl dieser Ruf während des Einführungszeitraums größtenteils gewonnen wurde auf dem Massenmarkt, woraufhin sie geeignet waren, minderwertige Treiber zu verwenden und in Einstiegscomputern mit langsamen CPUs zu finden. Ein solcher Ruf hat jedoch ihre Popularität auf dem Markt nicht gestoppt; Die meisten internen 56k-Modems, die seit 1998 hergestellt wurden, waren softwarebasiert.
Mit modernen CPUs und besseren Treibern besteht heutzutage der größte Nachteil darin, dass sie betriebssystem- und maschinenabhängig sind. Sie können nicht immer auf anderen Betriebssystemen und Host-Rechnern verwendet werden, da die Treiberunterstützung viel mehr Aufwand erfordert.
Sie verbrauchen einige CPU-Zyklen auf dem Computer, an den sie angeschlossen sind, was die Anwendungssoftware auf älteren Computern verlangsamen kann. Sie werden manchmal als "Interface-on-a-Stick" bezeichnet.
Der Vorteil der Software-Aufrüstbarkeit wurde verringert, als viele neuere Hardwaremodems die Möglichkeit hatten, die Firmware zur Unterstützung neuer Standards zu aktualisieren. Modems, wie die von US Robotics hergestellten, verwendeten eine generische DSP-Architektur, die die Flexibilität von Softmodems erreicht, ohne die Kompatibilität zu beeinträchtigen.
Kategorien [ edit ]
Softmodems lassen sich in zwei klare Klassen einteilen: Controller-freie Modems und reine Softwaremodems. Controller-freie Modems, wie sie beispielsweise von Lucent und Motorola hergestellt werden, erledigen einen Großteil der Modemarbeit auf der Karte und benötigen nur wenig CPU-Leistung, um den Vorgang abzuschließen. Der HCF-Standard von Conexant fällt ebenfalls in die Kategorie "Controllerless". Reine Softwaremodems führen die gesamte Emulation eines Hardwaremodems auf der Haupt-CPU durch, wobei der HSF-Standard von Conexant der häufigste ist.
US. In der Robotikliteratur wird derzeit "Winmodem" für steuerungslose Modems und "Softmodem" für reine Softwaremodems verwendet. [4]
Eine andere Möglichkeit, Softmodems zu klassifizieren, ist die Kommunikation mit dem Host-Computer Desktop-Systeme Die gebräuchlichste Option ist eine interne PCI- oder ISA-Erweiterungskarte, die sich leicht von einem internen "Hardware" -Modem durch die deutlich verringerte Größe und Anzahl der Komponenten unterscheiden lässt.
Softmodems können auch in MiniPCI- und PC-Karten zur Verwendung in einem tragbaren Computer, z. B. einem Laptop oder einem Palmtop-Computer, integriert oder über USB angeschlossen werden.
DSL-Softmodems [ edit ]
Obwohl der Begriff traditionell verwendet wurde, um die traditionellen "analogen" PSTN-Softwaremodems zu bezeichnen, gibt es einige softwarebasierte DSL-Modems oder sogar Router. die nach den gleichen Prinzipien arbeiten wie ihre PSTN-Vorfahren, jedoch nur mit einer größeren Bandbreite und mit einem komplexeren Signal. Einer der ersten auf Software basierenden DSL-Modem-Chipsätze war Motorolas SoftDSL-Chipsatz, für den ähnliche Überlegungen wie "normale" PSTN-Modems gemacht werden können. Der Begriff WinDSL hat sich zu diesem Trend auf Technologiestandorten wie Slashdot gezeigt. [5] DSL-Softmodems erfordern im Allgemeinen die gleichen Schnittstellen wie PSTN-Softmodems wie USB oder PCI.
Die zunehmende Beliebtheit von Heimnetzwerken schränkte jedoch die Aussichten für DSL-Softmodems ein. In vielen Haushalten und kleinen Unternehmen ist ein Router mit dem DSL-Modem verbunden, und alle ihre Computer sind über verschiedene Arten von drahtgebundenen oder drahtlosen Netzwerken mit diesem Router verbunden. Aus diesem Grund sind die meisten Breitbandmodems (Kabel und DSL) heutzutage externe Geräte mit entweder Ethernet-Verbindungen für einzelne PCs oder Router oder eingebaute eigene Router. Diese Schnittstellen erfordern eine vollständige Hardware-Implementierung. Die meisten aktuellen Breitbandmodems mit USB-Buchsen haben auch Ethernet-Buchsen und sind daher Vollhardware-Modems.
Allgemeine Beschreibung [ edit ]
Oft wird der Begriff "Winmodem" oder "Softmodem" abwertend verwendet, im Gegensatz zu Hardware- oder "echten" Modems. Das Argument ist, dass ein Softmodem kein echtes Modem ist, sondern eine einfache elektrische Schnittstelle zwischen Computer und Telefonleitung, die sich auf grundlegende Funktionen wie Spannungs- / Stromanpassung beschränkt und im Wesentlichen wie ein DAC / ADC arbeitet eine Soundkarte, die reine PCM- und analoge Signale von und zur Telefonleitung verarbeitet, während die CPU des Hosts die eigentliche Aufgabe übernimmt, alle erforderlichen Wellenformen (Träger, Wähltöne) zu synthetisieren oder zu analysieren und alle erforderlichen DSP-Techniken (FSK, QAM, PSK) anzuwenden usw.) zu einem "virtuellen" Signal, um eingehende oder ausgehende Daten zu codieren und zu decodieren.
Dies bedeutet, dass zumindest das einfachste Softmodem nichts anderes als eine spezielle Soundkarte mit Mono-DAC / ADCs und einer Telefonleitungsschnittstelle ist, während alle eigentlichen Signalkodierungen (sowie Komprimierung / Dekomprimierung, Fehlerkorrektur usw.) ) wird von der Hostmaschine ausgeführt, daher die Ausdrücke HAM (19459011) H ost A ssisted M odulation) oder HSP [ H ost S ignal P (Verarbeitung). Viele der neuesten Softmodem-Chipsätze, z. B. der Intel Ambient, sind sogar um eine standardmäßige AC'97 -Audio-Codec-Schnittstelle (19459018) herum gebaut.
Software- und Soundkartenprojekte [ edit ]
Die ersten mit Softmodems zusammenhängenden Ankündigungen wurden von Motorola, Intel und anderen Unternehmen im Jahr 1997 gemacht und behaupteten, dass eine normale Soundkarte und einige davon vorhanden seien Die CPU-Leistung würde ausreichen, um die Funktionalität eines echten Modems zu emulieren, obwohl "Soundkarten-Telefonadapter" und zugehörige Software niemals veröffentlicht wurden oder zumindest nie aufgegriffen wurden.
Gründe dafür könnten 1997 das Fehlen standardisierter und voll funktionsfähiger Audiokartenstandards sein (AC'97 war noch nicht standardisiert, und die meisten Soundkarten waren teilweise funktionsfähige "Soundblaster-Klone", die nicht über Vollduplex-Fähigkeiten verfügten) und die Mangel an CPU-Leistung bei Einsteiger-PCs.
Der Ansatz der Verwendung einer Standard-Soundkarte wurde 1999 von einem experimentellen Open-Source-96-Kbit / s-Lease-Line-Softmodem namens AuDSL verwendet.
Winmodem als Markenname [ edit ]
"Winmodem" ist ein Markenname von US Robotics. Inzwischen ist der Begriff jedoch ein beliebiges softwarebasiertes Modem So bezieht sich Xerox auf einen Kopierer in einigen Teilen der Welt. Seit 2007 [update] verwendet US Robotics nicht mehr "Winmodem" als Modemmarke. [6] Stattdessen verwenden sie den Begriff generisch für Modems, die ohne Controller sind, aber alle anderen Modemfunktionen in Hardware beibehalten. Dies schließt alle aktuellen Markenmodems ein, die keine Vollhardware-Modems sind. [4]
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