Les jeunes de moins de 20 ans n'ont sûrement jamais entendu la "douce mélodie" d'un modem 56K, pour tous les autres, l'évocation de cette "mélodie" fera sûrement remonter une pointe de nostalgie.

Je vous propose de découvrir à l'aide d'une infographie le protocole de connexion d'un modem, ces échanges qui généraient cette fameuse "mélodie".

Protocole de connexion

Cliquez sur l'infographie pour retrouver toute la description du protocole.

Caractéristiques

La principale caractéristique d’un modem, c’est sa vitesse de transmission. Celle-ci est exprimée en bits par seconde (bit/s, b/s ou bps) ou en kilobits par seconde (kbit/s, kb/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.

Types de modulation

Différents types de modulation sont utilisés dans les modems :

  • la modulation d’amplitude (AM, Amplitude Modulation) ; celle-ci sera par exemple réalisée à l’aide d’un multiplicateur analogique recevant sur une entrée la porteuse, sur l’autre le signal numérique à transporter ;
  • la modulation de fréquence (FSK, Frequency Shift Keying) ; les diverses fréquences peuvent être obtenues à l’aide d’un VCO (Voltage-Controlled Oscillator, peu précis) ou par traitement numérique d’un signal produit par une horloge à quartz (division de fréquence, synthèse numérique…) ;
  • la modulation de phase différentielle (DPSK, Differential Phase Shift Keying) : à la fin de chaque cycle de la porteuse, un changement de phase de 180° représente un bit 0, pas de changement de phase un bit 1 ; ceci peut être obtenu en plaçant à la sortie de l’oscillateur générant la porteuse un inverseur et un commutateur qui sélectionne, à chaque passage par 0 de la porteuse, soit la sortie directe, soit la sortie inversée ;
  • modulation d’amplitude et de phase combinées (QAM, Quadrature Amplitude Modulation) : on crée deux sinusoïdes de même fréquence mais déphasées de 90° ; les deux signaux sont combinés en leur donnant des amplitudes adéquates ; une des normes précise seize combinaisons possibles (trois niveaux d’amplitude, douze déphasages) ; l’ensemble des combinaisons constituent ce que l’on appelle une constellation ; une constellation de 16 points permet de transmettre l’état de 4 bits simultanément, c’est ce qui permet une cadence plus élevée que les autres systèmes décrits ci-dessus, qui ne transmettent qu’un bit à la fois ;
  • une variante de la QAM est le codage en treillis ; on utilise ici une constellation de 32 états, ce qui devrait permettre la transmission simultanée de 5 bits ; mais le 5e bit est un bit de vérification, qui assure une protection renforcée contre les erreurs de transmission ; on transmet donc, comme en QAM, l’état de 4 bits.
  • les modems 56 kbit/s sont conçus pour travailler dans l’environnement des réseaux numériques ; ils utilisent la modulation par impulsions codées (PCM, Pulse Code Modulation) pour convertir le signal modulé en séquence numérique : l’amplitude est mesurée 8 000 fois par seconde, avec une résolution de 8 bits ; le débit théorique devrait atteindre 64 kbit/s, mais le débit réel se situe généralement entre 40 et 56 kbit/s, selon l’état de la ligne de transmission.

La musique ...

Après l'explication visuelle, et pour les les plus nostaligue, je vous propose cette ressource audio (mp3, 229Ko).