Τα ηλεκτρικά σήματα που χειρίζεται ο ηλεκτρονικός υπολογιστής και που αντιστοιχούν στα δυαδικά ψηφία "0" και "1" είναι ορθογώνιοι παλμοί όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα:
Με αυτή τη μορφή όμως, η ψηφιακή πληροφορία δεν μπορεί να μεταδοθεί γρήγορα και σε μεγάλες αποστάσεις γιατί αυτά τα σήματα εξασθενούν και παραμορφώνονται κατά μήκος της γραμμής σε τέτοιο βαθμό που καθίστανται μη αναγνωρίσιμα στο άλλο άκρο της γραμμής.
Το modem (στα ελληνικά διαποδιαμορφωτής), από τη μεριά του αποστολέα της πληροφορίας είναι η συσκευή που μετατρέπει τα παραπάνω σήματα σε μία άλλη μορφή (αναλογική) κατάλληλη για μετάδοση. Άλλο ένα modem υπάρχει και στην πλευρά του δέκτη, στο άλλο άκρο της γραμμής. Εκεί το modem λαμβάνει τα αναλογικά σήματα, τα μετατρέπει σε ψηφιακά και τα δίνει στον υπολογιστή του δέκτη. Η μετατροπή αυτή συνίσταται σε μία, από πριν συμφωνημένη μεταξύ των δύο επικοινωνούντων μερών, μεταβολή του πλάτους ή της συχνότητας ή της φάσης ενός ημιτόνου (φέρον σήμα) ανάλογα με τα δυαδικά ψηφία που θέλουμε να μεταδώσουμε.
Μεταξύ των δύο υπολογιστών μπορεί να μεσολαβούν πολλοί ενδιάμεσοι κόμβοι όπως συμβαίνει και στις τηλεφωνικές συνδιαλέξεις. Αυτή είναι η σημασία του ενδιάμεσου νέφους που απεικονίζεται στο γραφικό.
Εφαρμογή 1
Στείλτε τα δυαδικά ψηφία "00" στον υπολογιστή που βρίσκεται στα δεξιά πατώντας στο αντίστοιχο κουμπί στην επιλογή "Αποστολή Δυαδικών Ψηφίων". Καταγράψτε: α) τη μορφή που έχει το ψηφιακό σήμα που βγαίνει από τον υπολογιστή που βρίσκεται στα αριστερά καθώς κινείται προς το modem, β) τη μορφή που έχει το ψηφιακό σήμα καθώς μετακινείται από το modem που βρίσκεται στα δεξιά στον εκεί υπολογιστή.
Παρατηρήστε ότι τα σήματα που καταγράψατε στο α) και β) έχουν την ίδια μορφή. Αυτό σημαίνει ότι το δεξί modem, ελέγχοντας τη ληφθείσα αναλογική κυματομορφή, ορθώς "αποφάσισε" ότι ο αποστολέας έστειλε τα ψηφία "00".
Κάνετε το ίδιο και για τους άλλους τρεις συνδυασμούς. Συμβαίνουν κάποια λάθη στη μετάδοση των δεδομένων που να οδηγούν το δεύτερο modem να αποφασίζει λανθασμένα για τα απεσταλμένα bits;
Εφαρμογή 2
Καταγράψτε τις τέσσερις κυματομορφές που αντιστοιχούν στους τέσσερις διαφορετικούς συνδυασμούς των δύο bits, στέλνοντας διαδοχικά κάθε συνδυασμό από την επιλογή "Αποστολή Δυαδικών Ψηφίων".
- Σε τι διαφέρει η κυματομορφή που αντιστοιχεί στο "00" από την κυματομορφή που αντιστοιχεί στο "01";
- Ποια είναι η διαφορά των κυματομορφών στις περιπτώσεις απόστολής του "00" και "10";
- Με βάση τις διαφορές των κυματομορφών που διαπιστώσατε, σε αυτόν τρόπο διαμόρφωσης που χρησιμοποιούν τα modems του αντικειμένου, ποια χαρακτηριστικά του ημιτόνου μεταβάλλονται; Το πλάτος, η συχνότητα, η φάση ή κάποιος συνδυασμός αυτών;
Εφαρμογή 3
Στείλτε τον χαρακτήρα "n" στον που βρίσκεται στα δεξιά. Παρατηρήστε ότι ο αντίστοιχος κωδικός αποτελείται από οκτώ (8) bits ή ισοδύναμα από τέσσερις (4) συνδυασμούς των δύο bits. Παρατηρήστε ότι η αποστολή του χαρακτήρα γίνεται με το να αποστέλλονται διαδοχικά τα αναλογικά σήματα που αντιστοιχούν στις τέσσερις επιμέρους δυάδες από τις οποίες αποτελείται ο χαρακτήρας των οκτώ (8) bits.
Διευρεύνηση 1
Το modem του αντικειμένου λέγεται modem ακουστικών συχνοτήτων γιατί το ημίτονο, το φέρον την ψηφιακή πληροφορία έχει συχνότητα/συχνότητες μέσα στο φάσμα συχνοτήτων της ανθρώπινης φωνής που εκτείνεται από περίπου 0 έως 4kHz. Η σύμπτωση αυτή δεν είναι τυχαία. Για την μεταφορά ψηφιακής πληροφορίας από το τηλεφωνικό καλώδιο παλιότερα χρησιμοποιούσαμε ακουστικές συχνότητες, δηλαδή παρόμοιες με τις συχνότητες της ανθρώπινης φωνής τις οποίες και μετέδιδε αξιόπιστα το χάλκινο τηλεφωνικό καλώδιο. To μικρό όμως εύρος συχνοτήτων συνεπάγεται και μικρή ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων. Έτσι, η θεωρητικά μέγιστη ταχύτητα αυτών των modem είναι 56 kbit/sec (kbps).
Σήμερα, τα modems ADSL τι συχνότητες χρησιμοποιούν; Τι τάξης μεγέθους είναι η ταχύτητα του ADSL; Αναζητήστε πληροφορίες στον ιστότοπο της βικιπαίδεια (https://el.wikipedia.org/wiki/ADSL), στο λήμμα για το ADSL .
Διευρεύνηση 2
Παρατηρήστε, ότι με την κάθε κυματομορφή να φέρει πληροφορία των δύο bits, χρειαζόμαστε τέσσερις διαφορετικές κυματομορφές για να μπορέσουμε να καλύψουμε τους συνολικά τέσσερις διαφορετικούς συνδυασμούς των δύο bits που υπάρχουν. Βάζοντας περισσότερα bits σε κάθε κυματομορφή, μπορούμε στον ίδιο χρόνο να μεταδώσουμε περισσότερα bits. To μειονέκτημα όμως είναι ότι τότε η πιθανότητα το modem να αποφασίσει λανθασμένα για τα ληφθέντα bits μεγαλώνει.
Πόσες διαφορετικές κυματομορφές χρειαζόμαστε με την κάθε κυματομορφή να περιέχει 3 bits;
Διευρεύνηση 3
Στην εφαρμογή 1, θα διαπιστώσατε ότι το modem που βρίσκεται στα δεξιά, αποφασίζει ορθά για τα ψηφία που έστειλε ο υπολογιστής που βρίσκεται στα αριστερά σε όλους των συνδυασμούς των δύο bits. Γενικά όμως, συμβαίνουν περιστασιακά λάθη στη λήψη των δεδομένων που μπορεί να οφείλονται σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές που αλλοιώνουν τα ηλεκτρικά (ή οπτικά) σήματα κατά τη μετάδοσή τους από το ένα άκρο στο άλλο. Πώς αντιμετωπίζονται αυτά τα λάθη από τα σημερινά πρωτόκολλα επικοινωνίας υπολογιστών TCP/IP;
Διευρεύνηση 4
Αν το φέρον ημίτονο έχει συχνότητα 1000 Hz (όπως τα modems της δεκαετίας του 1970 ή 1980) τότε κάθε δυάδα bits αποστέλλεται σε χρόνο μίας περιόδου του ημιτόνου, δηλαδή σε χρόνο 1/1000 = 1 ms.
Πόσος χρόνος χρειάζεται για να αποστείλουμε ένα αρχείο 1 ΜB;
Συγκρίνετε τον χρόνο αυτό με τον χρόνο, από την εμπειρία σας, που χρειάζεται σήμερα για να "ανεβάσετε" ένα τέτοιο αρχείο με το ADSL.