Modem

 Le modem (mot-valise, pour modulateur-démodulateur), est un périphérique servant à communiquer avec des utilisateurs distants par l'intermédiaire d'un réseau analogique (comme une ligne téléphonie). Il permet par exemple de se connecter à Internet.

Techniquement, l’appareil sert à convertir les données numériques de l’ordinateur en signal modulé, dit « analogique», transmissible par un réseau analogique et réciproquement. Depuis l'avènement de la voix sur IP, ces données modulées peuvent être également transmise dans une communication voix encodée sans aucun type de compression.

Technologie

C’est un dispositif électronique, en boîtier indépendant ou en carte à insérer dans un ordinateur, qui permet de faire circuler (réception et envoi) des données numériques sur un canal analogique. Il effectue la modulation : codage des données numériques, synthèse d’un signal analogique qui est en général une  fréquence porteuse modulée. L’opération de démodulation effectue l’opération inverse et permet au récepteur d’obtenir l’information numérique.On parle de modem pour désigner les appareils destinés à faire communiquer des machines numériques (ordinateurs, systèmes embarqués) à travers un réseau analogique (réseau téléphonique commuté, réseau électrique, réseaux radios…). En automatisme industriel, on parle aussi beaucoup de modems pour les "machines" : Machines d'emballage, chaudières collectives, stations d'épuration,... Dans ce cas précis, on vient, via Internet, modifier à distance le programme des automates de gestion de ces "machines". Elle se fait par le biais de modem-routeurs souvent associés à un logiciel assurant une liaison sécurisé (VPN). Exemples de produits permettent l'accès via modem : eWON avec Talk2M, Severa,...

Toutes ces catégories de modem servent bien souvent à accéder àInternet (ou à envoyer ou recevoir des  télécopies, à se connecter à des services Minitel…), ou même à faire de la téléphonie numérique.

Depuis la fin des années 1990, de nombreuses normes de télécommunications sont apparues et, donc autant de nouveaux types de modems : RNIS ( ou ISDN), ADSL, GSM, GPRS, Wi-Fi, Wimax...

Histoire

Les modems ont été utilisés pour la première fois dans le système de défense aérien SAGE à la fin des  années 1950. Le but était de connecter des terminaux situés sur des bases aériennes, des sites de radars et les centres de commande et de contrôle aux centraux SAGE éparpillés aux E-U et au Canada. SAGE utilisait un système de lignes dédiées mais les équipements à leur extrémités étaient similaires aux modems modernes.

IBM était le principal fournisseur de SAGE pour les ordinateurs et les modems. Quelques années plus tard, une rencontre entre le CEO d'American Airlines et un manager régional d’IBM permit de donner naissance à un mini-SAGE utilisé comme système automatique de billetterie, pour lequel les terminaux placés dans les agences vendant les billets, étaient reliés à un ordinateur central chargé de gérer les disponibilités et le  calendrier. Le système, connu sous le nom de « Sabre » était un parent éloigné du système moderne Sabre.

Durant des années le développement de nouvelles technologies de communication a permis une large multiplication des modems de manière indirecte. La France fut par exemple durant près d’une décennie le  pays disposant du nombre de modems par habitant le plus important, cela par l’intermédiaire de la quasi-omniprésence du Minitel. Le Fax a lui aussi joué dans cette évolution.

Caractéristiques

 La principale caractéristique d’un modem, c’est sa vitesse de transmission. Celle-ci est exprimée en bits par seconde (bit/s ou bps) ou en kilobits par seconde (kbit/s ou kbps). Quand il se connecte le modem fait un bruit reconnaissable.

Remarques :

• on trouve dans certains documents Kbit/s au lieu de kbit/s ; le symbole correct est k ; en effet, K est utilisé en informatique pour représenter 1 024 (2¹⁰).
• ne pas confondre bps (bits par seconde) et Bps (bytes par seconde, c’est-à-dire octets par seconde)

Il a existé des modems travaillant à 150, 300, 600, 1 200 bit/s, 4.8, 9.6, 14.4, 28.8, et 33,6 kbit/s. Depuis plusieurs années, la norme 56 kbit/s constitue le standard. À cette vitesse, on arrive près des limites théoriques de débit d’information pour une ligne téléphonique utilisant une seule fréquence porteuse. Pour des débits plus élevés, des systèmes utilisant des porteuses multiples ont été mis au point, tels l'ADSL. Ces techniques nécessitent bien évidemment l’utilisation de modems spécifiques.

Structure d’un modem

Un modem comporte les blocs suivants :

• un modulateur, pour moduler une porteuse qui est transmise par la ligne téléphonique ;
• un démodulateur, pour démoduler le signal reçu et récupérer les informations sous forme numérique ;
• un circuit de conversion 2 fils / 4 fils : le signal du modulateur est envoyé vers la ligne téléphonique alors que le signal arrivant par la ligne téléphonique est aiguillé vers le démodulateur ; c’est grâce à ces circuits, disposés de part et d’autre de la ligne téléphonique, que les transmissions peuvent se faire en duplex intégral (full duplex, c’est-à-dire dans les deux sens à la fois) ;
• un circuit d’interface à la ligne téléphonique (DAA, Data Access Arrangement) constitué essentiellement d’un transformateur d’isolement et de limiteurs de surtensions.

Ces circuits seraient suffisants pour transmettre des informations en mode manuel ; toutes les opérations telles que décrochage de la ligne, composition du numéro… sont alors effectuées par l’utilisateur. Afin de permettre un fonctionnement automatisé, où toutes les tâches sont effectuées sous le contrôle d’un logiciel de communication, les modems comportent généralement quelques circuits auxiliaires :

• un circuit de composition du numéro de téléphone ; on peut généralement spécifier composition par impulsions ou par tonalités (DTMF, Dual Tone Multiple Frequency) ;
• un circuit de détection de sonnerie ; ce circuit prévient l’ordinateur lorsque le modem est appelé par un ordinateur distant ;
• un détecteur de tonalités, qui détecte les différentes tonalités indiquant que la ligne est libre, occupée, en dérangement…
• un circuit d'identification de l'appelant ou caller-ID

Procédure typique d’émission

À titre d’exemple, montrons comment ces différents signaux peuvent être utilisés :

• avant de démarrer une transmission de données, l’ordinateur A vérifie que le modem A est sous tension en vérifiant le niveau de DSR
• l’ordinateur A donne l’ordre au modem A de former le numéro de téléphone
• le modem appelé, que nous nommerons B, détecte la sonnerie et prévient l’ordinateur B auquel il est raccordé en activant sa ligne RI
• quand l’ordinateur B est prêt à recevoir les données, il active sa ligne RTS
• le modem B active alors sa porteuse
• le modem A détecte la porteuse et prévient l’ordinateur A en activant CD
• l’ordinateur A active RTS pour demander s’il peut commencer la transmission
• le modem A répond en activant CTS, et la transmission des données peut commencer.

Modem nul

Pour transmettre des informations entre deux ordinateurs se trouvant dans la même pièce, il suffit de déconnecter les deux modems et de placer entre les deux ordinateurs un boîtier muni de deux connecteurs DB-25 ou DB-9 ; ce boîtier, dont la fonction est de remplacer les deux modems est appelé modem nul (Null Modem). À l’intérieur du boîtier, les broches des deux connecteurs sont reliées de la façon suivante.

• la broche émission A est raccordée à la broche réception B
• la broche émission B est raccordée à la broche réception A
• les broches CTS et RTS sont court-circuitées de chaque côté
• DTR A va vers DSR B
• DTR B va vers DSR A
• la masse signal A va vers la masse signal B
• parfois RTS A va aussi vers CD B et RTS B vers CD A
• parfois, DTR A va aussi vers RI B et DTR B vers RI A