Почему звук dial-up модема именно такой?

     Если вы когда-нибудь подключались к интернету через dial-up модем, вы, вероятно обращали внимание на своеобразный звук при подключении. Он возвращает нас в конец 1990-х — начало 2000-х, заставляя с ностальгией вспоминать времена медленного интернета и вечно занятого телефона. Несмотря на то, что этот звук знаком каждому, для большинства людей остается загадкой происхождение этих тонов. [Oona Räisänen] — инженер-электронщик, блогер и, как она себя называет - signals hacker, составила наглядную частотно-временную диаграмму звука подключения dial-up модема. Девушка подписала и дала описание каждому из участков этой диаграммы.

Те, кто забыл этот удивительный звук, может послушать его в блог-посте [Oona Räisänen]: The sound of the dialup, pictured.

     Как многие уже знают то, что мы слышим при подключении через dial-up модем часто называется рукопожатием (handshake) — процедура начала общения между двумя модемами. Модемы пытаются найти общий язык и определить недостатки телефонного канала, изначально предназначенного для передачи человеческой речи.

     Первый звук, который мы слышим — это гудок, такой же гудок можно услышать подняв трубку стационарного телефона. Теперь модем знает, что он подключен к телефонной сети и можно набирать номер. Номер может передаваться с помощью тонового или импульсного набора. В данном примере используется двухтональный многочастотный аналоговый сигнал (DTMF), т. е. тоновый набор. При наборе номера в стационарном телефоне мы слышим те же звуки. Удаленный модем отвечает отдельным тоном, который наш модем может распознать. Затем они обмениваются короткими пакетами двоичных данных для определения приемлемого типа протокола. Это называется V.8bis транзакцией.

     Теперь модемы должны решить проблему подавления эхо-сигнала. Во время обычного телефонного разговора, как правило, один из собеседников говорит, в то время как другой слушает. Телефонная сеть использует этот факт и временно приглушает обратный канал для подавления каких-либо эхо шумов от голоса говорящего. Однако модемам это свойство не нужно, так как они совершенно нормально могут обмениваться информацией одновременно в режиме полного дуплекса. Удаленный модем отвечает специальным тоном, который отключит цепи подавления эхо в линии. Этот тон имеет периодические фазовые сдвиги (на 180°).

     Далее модемы обмениваются списками поддерживаемых модуляций и пытаются выбрать известную для обоих. Также модемы посылают в сеть тестовые сигналы на разных частотах и пытаются определить насколько сильно подавляется сигнал. Они обмениваются полученными результатами и исходя из них выбирают подходящую скорость.

     После этого модемы переходят к скремблированию данных. Они применяют к данным специальную скремблирующую формулу перед передачей, чтобы сделать распределение мощности более ровным. Затем они обмениваются двоичными данными и настраивают свои эквалайзеры для получения оптимальной формы входного сигнала. Вскоре после этого динамик нашего модема затихает и данные начинают передаваться по сети.

     Но для чего нам все это слышать? Телефонные сети разрабатывались для передачи голоса. И только с появлением модема были приспособлены для передачи данных. Первые модемы даже использовали телефонную трубку, как это делают люди, разговаривая в микрофон, пока не были разработаны модемы, которые могли напрямую подключатся к телефонной линии. Новые модемы все же по-умолчанию остались с громкоговорителем. И если стационарный телефон поднимался еще кем-то для разговора, то этот факт можно было услышать и успеть забрать телефонную трубку.