Central do Assinante - Matrix Internet

O modem (modulador/demodulador) é uma invenção antiga, mas ainda fundamental para o mundo dos computadores. Iniciamos perguntando sobre qual seria a maneira mais fácil de fazer a comunicação entre dois computadores distantes ? É claro que a resposta óbvia é via linha telefônica. Quase todos têm acesso a uma e já existe uma sofisticada rede de interconexão propiciada pelas companhias telefônicas. O problema reside no fato das linhas telefônicas terem sido preparadas para o tráfego da voz e não para os sinais digitais dos computadores. A informação digital dos computadores precisa de ser convertida em sinais adequados para o tráfego pela rede telefônica pública. O aparelho responsável por essa conversão é o modem.
A palavra modem é também usada para designar dispositivos usados em transmissão exclusivamente digital, como por exemplo os dispositivos que recebem as informações digitais originados em um computador e os adequam para uma linha telefônica digital, como a ISDN (Rede Digital de Serviços Integrados).
Os modems são sempre usados aos pares, um em cada extremidade do caminho de transmissão. Para garantir a comunicação, o usuário deve assegurar-se de que tanto o modem transmissor como o receptor usem o mesmo protocolo, que são as regras que descrevem precisamente o formato dos dados, o esquema de modulação e a velocidade de transmissão.
Antes de um estudo mais aprofundado, serão esclarecidos alguns conceitos. O primeiro conceito é o termo canal. Toda vez que se faz a comunicação entre dois pontos, diz-se que essa comunicação acontece através de um canal. Por exemplo, quando duas pessoas falam através do telefone comum, elas usam o canal telefônico. Outro conceito muito importante e também bastante intuitivo é o do ruído. Em toda comunicação, existe ruído presente. É claro que, quanto maior o ruído, maior é a chance de acontecerem erros nessa comunicação. Todo canal é corrompido pelo ruído. A potência do ruído, de forma absoluta, não traz muita informação, o que interessa é a comparação da potência do ruído com a potência do sinal que passa pelo canal. Por isso, o ruído é caracterizado através do que se chama Relação Sinal/Ruído (SNR), que normalmente é medida em dB (decibel). Quanto maior for a SNR, melhor será a comunicação.
Gerneralidades
A Figura abaixo apresenta uma típica conexão usando modem, onde um usuário acessa um provedor Internet (ISP, “Internet Service Provider”) através da rede telefônica pública (PSTN, “Public Switch Telephone Network”). O enlace digital entre o computador e o modem é transformado por este último em um enlace analógico, que chega até a central telefônica. Já o enlace entre as centrais é feito de forma digital, exceto as centrais muito antigas. Algumas grandes instituições, como os bancos, alugam linhas privadas digitais e, com isso, têm, desde a origem até o destino, um enlace completamente digital e podem então comunicar-se a grandes velocidades. Os principais problemas da conexão entre computadores surgem no enlace analógico, que foi originalmente projetado para trabalhar com voz na faixa de 300 até 3 kHz. Bem, se o problema está nas linhas telefônicas analógicas, não seria possível substituí-las por enlaces digitais ? Provavelmente não, pois ficaria muito caro. É preciso contentar-se com as velhas linhas telefônicas.

Representação do enlace entre dois computadores.

Protocolos
Quem já trabalhou com modems com certeza já viu uma lista de especificações: v.90, v.34, v.32, v.22, bell 212A, etc.. Essas especificações dizem respeito aos protocolos que um modem pode cumprir. Os modems, assim como as pessoas, precisam de uma linguagem comum para que cada um entenda o outro. No começo dos anos 70, a Bell era a maior projetista e produtora de modems e, por isso, seus modems acabavam virando padrões.
Esses padrões foram mais tarde adotados como recomendações de uma organização de padrões mundiais, denominada “Comité Consultatif International de Telegraphie et Telephonie”, abreviada como CCITT. Ela foi mais tarde renomeada para “International Telecommunications Union - Telecommunication Standardization”, abreviada como ITU-T, que em português seria traduzido como União Internacional de Telecomunicações, com sede em Genebra, na Suiça.
Diversos padrões para comunicação de dados sobre rede telefônica, em especial para modems, foram desenvolvidos pela ITU-T. Esses padrões estão nomeados com siglas que começam com a letra V e, por isso, são conhecidos como padrões e recomendações da série V. A ITU-T pode ser facilmente acessada através do seu site: http://www.itu.int/

A que velocidade pode chegar um modem?
A Rede Telefônica Pública (PSTN) foi projetada para trabalhar na faixa de freqüências (Banda Passante - W) de 300 a 3 kHz. As informações são transmitidas através da linha telefônica com o uso das variações (modulação) de um determinado sinal, chamado de portadora. Quanto maior for o número de variações por segundo, maior será a quantidade de informação transmitida, ou seja, maior será a taxa de bits. A taxa de bits é medida em bps, que significa bits por segundo.
Em 1928, um matemático que trabalhava nos laboratórios da Bell, Harry Nyquist, estabeleceu uma relação entre a banda passante de um canal e a máxima taxa de bits que o canal poderia transportar. Esse teorema estabelece que esta taxa máxima é igual a 2 x W, onde W é a banda passante do canal. Dessa forma, o teorema de Nyquist leva a uma aparente limitação da máxima taxa de transmissão para um canal de voz. Uma comunicação unidirecional estaria limitada a 3.000 bps e, para um canal bidirecional, ela seria de 1.500 bps. Dessa forma, em 1985, um modem de 1.200 bps era considerado estado da arte e vendido por US$ 500. Agora, como explicar que existem modems trabalhando de forma bidirecional a 33.600 bps, ou mais ?
Olhando de forma mais cuidadosa para o teorema de Nyquist, nota-se que ele se refere às mudanças da portadora e especificamente à taxa de transmissão. Isto significa que, se for associado um bit para cada variação da portadora sinal, é possível atingir taxas de transmissão mais altas.
Nos antigos tempos da transmissão telegráfica, foi definida a unidade Baud, que especifica a quantidade de mudanças do sinal por segundo. Ela também é referenciada à taxa de modulação na qual os sinais estão sendo transmitidos. Se os sinais puderem assumir apenas dois valores, por exemplo, 5V para o bit 1 e 0V para o bit 0, então a taxa de modulação em Baud é igual à taxa de transmissão em bits por segundo. Porém, se os sinais assumirem 4 valores, por simplicidade 0; 1,66; 3,33 e 5V, pode-se associar 2 bits para cada um desses valores. Agora, para cada variação da portadora, transmitem-se dois bits, ou seja, a taxa de transmissão em bits por segundo é igual ao dobro da taxa de modulação. Os primeiros modems trabalhavam de forma muito simples, usando apenas dois tons: um bit para cada tom.
A fórmula para calcular-se a máxima taxa de transmissão R de um modem, em bits por segundo, supondo que se saiba a taxa de modulação B, em Baud, e que o sinal pode ter D estados distintos, é:

Como observado, um modem que module a portadora através de 4 níveis distintos pode associar 2 bits para cada nível e, em conseqüência, dobra a taxa de transmissão. Um modem desses, trabalhando a 1.200 bps, é equivalente a uma taxa de modulação de 600 Baud. De forma similar, um modem de alto desempenho associa 6 bits para cada uma das 64 possíveis transições da portadora e então aumenta bastante a taxa de transmissão, ainda mantendo baixa a taxa de modulação. Resumindo, aumentar o número de bits associado a cada nível da portadora efetivamente aumenta a taxa de transmissão.
Volta-se novamente à pergunta: então qual é o limite teórico para a taxa de transmissão quando se usa um canal de largura de banda igual a W ? É claro que não se pode aumentar indefinidamente o número de bits associado a cada variação da portadora. À medida que se aumenta essa quantidade de bits, torna-se cada vez mais difícil distingüir um sinal do outro e agora passa a entrar em cena o ruído. Se o mundo fosse perfeito e não houvesse ruído, então não haveria limite para a quantidade de bits associada a cada transição da portadora. Mas as coisas não funcionam assim e a quantidade de ruído dita o limite para essa quantidade de bits. Em 1949, Claude Shannon, um outro matemático dos Laboratórios da Bell, postulou uma relação entre a máxima taxa de transmissão, a largura de banda do canal e a quantidade de ruído:

Onde:

C é a máxima capacidade do canal em bps;
W é a largura de banda do canal medida em Hz;
S é a potência do sinal em Watts;
N é a potência do ruído em Watts; e
Log2 é o logaritmo na base 2.

Esta relação determina a máxima taxa de transmissão teórica para um dado canal. A figura 2 apresenta essa relação calculada para o canal de voz telefônico, que tem uma banda de 3.000 Hz e uma relação sinal/ruído entre 30 e 40 dB. Tomando-se como típica uma SNR = 35 dB, chega-se a um limite de 35.000 bps. Os modems comerciais, para trabalhar com linha discada, usualmente chegam a 33.600 bps, o que está próximo ao limite teórico. É comum que as linhas ofereçam uma relação sinal ruído abaixo de 30 dB e isso explica porque os modem 33.6K freqüentemente oferecem uma conexão abaixo dessa velocidade. Agora uma outra pergunta: se o limite é de 35Kbps, como pode funcionar um modem de 56K ?

Relação de Shannon para um canal com banda de 3.000 Hz.

Os modems de 56 K
No início de 1997, surgiram no mercado os modems 56 Kbps. Conhecendo o limite de 33.600, muitos se perguntaram sobre a veracidade desse lançamento. Esses modems, durante muito tempo, estiveram baseados em protocolos particulares. Tinha-se, de um lado, a US Robotics com o X2 e, do outro lado, a Rockwheel com o K56Flex. Os órgãos internacionais, em particular a ITU-T, demoraram para definir uma normalização e as duas companhias não entrararam em acordo. Assim, durante um bom tempo, houve confusão e incompatibilidades nessa área. Felizmente, já existe a recomendação v.90 da ITU-T que padronizou os protocolos.
O protocolo 56K é um projeto assimétrico onde a transferência do usuário para o servidor Internet, chamado de caminho de subida, acontece no máximo a 33.600, enquanto que transferências do servidor para o usuário, chamado de caminho de descida, funcionam a 56.600. Isso é bem aceitável pois, em geral, as transmissões do computador do usuário para o provedor consistem de pequenos pacotes, enquanto que o tráfego é bem pesado no sentido do provedor para o computador do usuário, consistindo de texto, gráficos e arquivos multimídia.
Já foi visto que o principal limitante da velocidade é o ruído presente na linha telefônica. Esse ruído tem várias causas e, dentre elas, a que mais interessa é o ruído proveniente da quantização, que surge quando se digitaliza o sinal analógico para entrar na rede pública telefônica (PSTN). Sempre comete-se um erro ao transformar um sinal analógico em um sinal digital e esse erro tem um papel semelhante ao ruído, sendo por isso chamado de ruído de quantização. O processo inverso, ou seja, o de transformar o sinal digital em analógico, não introduz ruído. Assim, parte do ruído que limita a velocidade de transmissão é proveniente dessa quantização.
Normalmente, os servidores Internet (ISP) conectam-se à rede telefônica pública através de linhas digitais, onde não se faz a quantização. Assim, no caminho ISP, o ruído é bem menor e, por isso, pode-se transmitir a 56K. Já no caminho inverso, antes do sinal analógico do usuário entrar na rede pública, é feita uma conversão de analógico para digital. Em conseqüência, aumenta-se a quantidade de ruído, limitando portanto a velocidade em 33,6K.
O modem 56K trabalha muito bem em laços locais. Porém, nos locais onde a companhia telefônica faz a multiplexação dos sinais e lança mão de um concentrador, ele vai encontrar problemas com o ruído de quantização. Ramais locais também devem encontrar problemas, pois os PABX atuais fazem sua própria digitalização e multiplexação.

Os Modems 56 K v.92
Esse (relativamente) novo padrão de modems trás basicamente três novidades em relação aos modems 56 Kbps tradicionais, que utilizam a padronização V.90.
A primeira novidade é uma maior velocidade de upload. Nos modems 56 Kbps V.90, a taxa de download (transferências no sentido provedor/usuário) máxima é de 56 Kbps, porém a velocidade máxima de upload (transferências no sentido usuário/provedor) é de 33.600 bps. Nos modems V.92, a taxa máxima de upload foi aumentada para 48.000 bps, agilizando o envio de e-mails, upload de arquivos e videoconferência. A taxa de download continua a mesma (56 Kbps). Para você aproveitar dessa maior velocidade, o seu provedor de acesso terá de possuir modems V.92, caso contrário a taxa máxima de upload continuará sendo de 33.600 bps.
A segunda novidade é o sistema chamado modem em espera (MOH, Modem On Hold). Através desse sistema, o computador avisa quando alguém está tentando ligar para você enquanto você estiver conectado na Internet, permitindo que você atenda a ligação. A conexão com o seu provedor de acesso não cai, ela permanece ativa, porém pausada. Assim que você terminar a sua conversa telefônica, você poderá continuar navegando normalmente. Para esse serviço funcionar, você precisará habilitar um serviço chamado chamada em espera junto à sua companhia telefônica.
Em vários outros lugares você verá escrito que essa tecnologia permite a você navegar e conversar ao telefone ao mesmo tempo. Isso não é verdade. Quando você atende a ligação telefônica, a sua conexão com a Internet é pausada. Você só poderá voltar a navegar quando você terminar a conversa telefônica. Somente linhas telefônicas como a ISDN (DVI) e a ADSL é que permitem que você converse e navegue ao mesmo tempo, por possuírem mais de um canal de comunicação. A linha telefônica convencional possui apenas um canal de comunicação, tornando impossível navegar e conversar ao mesmo tempo.
A princípio você também pode usar o circuito de identificação de chamadas do modem (Caller ID) para ver, na tela do computador, o número da pessoa que está ligando, para você decidir se atenderá a ligação ou continuará navegando na Internet. Acontece que esse sistema não funciona em todas as linhas telefônicas. O que ocorre é que o modem utiliza o sistema de identificação de chamadas usando o padrão norte-americano, chamado Caller ID. No Brasil, usamos um sistema de identificação de chamadas projetado nacionalmente, chamado BINA (B Identifica Número de A), que é incompatível com o sistema Caller ID norte-americano. Algumas centrais telefônicas permitem trabalhar no sistema norte-americano, porém não são todas. Portanto, para saber se a sua linha aceita ser programada para usar o sistema Caller ID norte-americano, você deve consultar a sua companhia telefônica.
O terceiro recurso disponível em modems V.92 chama-se conexão rápida (quick connect). O processo de hand-shaking - aqueles ruídos que escutamos sempre que conectamos o nosso micro à Internet - de modems V.90 demora cerca de 20 segundos. Em modems V.92, ele "aprende" as condições da linha telefônica onde ele está instalado na primeira vez que você se conecta ao provedor. Da 2ª vez em diante, ele não executará novamente suas rotinas de verificação da linha, pois ele já a "conhece". Assim, o tempo de hand-shaking cai pela metade, demorando apenas cerca de 10 segundos. Note que se você trocar o modem de linha, o primeiro hand-shaking voltará a demorar 20 segundos, já que ele terá de aprender sobre as condições dessa nova linha.
Alguns modems V.90 permitem ser atualizados para V.92 por software. Você deve consultar a página do fabricante do seu modem na Internet para saber se ele permite esse upgrade.

Outros tipos de modems:
Para transmissões acima de 56 Kbps (ou melhor dizendo 53 Kbps), obrigatoriamente devemos utilizar algum tipo de linha digital com o provedor de acesso, já que a linha telefônica comum (linha analógica) é incapaz de transmissões acima dessa taxa.
Há vários tipos de linhas digitais que podem ser utilizadas por usuários finais; muitas delas já estão disponíveis no Brasil, porém ainda não são usadas em larga escala pelo custo, ainda muito alto.
RDSI / ISDN
O RDSI (Rede Digital de Serviços Integrados) é a versão nacional do ISDN (Integrated Services Digital Network). Ambos são sinônimos. Esse é o tipo de linha digital para usuários finais mais conhecido. Utiliza uma ligação digital entre a casa do usuário e a central telefônica, através de um par de fios de cobre. Embora utilize um par de fios de cobre similarmente às linhas analógicas, não podemos instalar telefones, aparelhos de fax ou modems comuns à essa linha diretamente (já que esses componentes são analógicos). Para a utilização dessa linha para voz e fax são necessários aparelhos telefônicos ISDN e faxes ISDN (ou seja, aparelhos "digitais"). Além disso, na maioria das vezes os fios telefônicos já existentes na rede telefônica não funcionam corretamente para linhas RDSI, pois em vários pontos da rede telefônica analógica são utilizadas bobinas de carga que ajudam a diminuir o ruído da linha telefônica. Esses componentes impedem o tráfego de sinais digitais. Com isso, há a necessidade de mudança da rede telefônica.
A linha RDSI básica é formada por três canais. Dois canais do tipo "B", de 64 Kbps cada e um canal do tipo "D", de 16 Kbps, utilizado para controle. Com isso, podemos obter comunicações entre 64 Kbps e 128 Kbps através do RDSI. Para utilizar esse tipo de linha com o micro (para acessar a Internet), você precisará de um modem ISDN instalado no micro.
Também existe a tecnologia B-ISDN, que utiliza conexões através de fibra ótica e transmissão ATM (Asynchronous Transfer Mode).
HDSL
Esse é o tipo de linha digital mais utilizado atualmente, sobretudo pelos provedores Internet para a comunicação do provedor com o backbone Internet. Teoricamente nada impede que você tenha uma ligação desse tipo com o seu provedor Internet - a não o alto custo, obviamente.
A linha HDSL (High bit rate Digital Subscriber Line) é ligada através de dois pares de fio de cobre. Sua taxa de transferência típica é de 2 Mbps, através de uma linha conhecida como E1. Se você não precisar de uma conexão tão rápida, poderá ter uma linha E1 fracionária, que cresce em incrementos de 64 Kbps. Ou seja, você pode ter uma linha desse tipo de apenas 64 Kbps.
Para utilizar esse tipo de linha para a transmissão de dados você precisa de um modem HDSL. Está sendo implementado o padrão HDSL-2, que utiliza, em vez de dois pares de fio, apenas um par.
ADSL
A tecnologia ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line) possui diversas vantagens sobre as tecnologias ISDN e HDSL. Para começar, utiliza a mesma rede telefônica já existente, não necessitando mudanças nos cabos. Entretanto, há necessidade de mudanças na companhia telefônica de modo a comportar essa nova tecnologia. Algumas companhias telefônicas nacionais - como a TeleBahia - já estão disponibilizando linhas ADSL para usuários.
A linha ADSL possui três canais: um canal de alta velocidade que funciona somente no sentido provedor-usuário (para download de arquivos e visualização de páginas), capaz de atingir taxas entre 1,6 Mbps e 6,1 Mbps; um canal duplex de média velocidade, que atinge de 16 Kbps a 640 Kbps; e um canal de voz, para a utilização da linha ADSL para telefonia convencional. A telefonia é conseguida através de um conversor existente nos modems ADSL.
A distância entre o modem do usuário e a companhia telefônica é fator decisivo para a taxa de transferência que conexões ADSL atingem. Por exemplo, um modem a até 2,7 Km da central telefônica consegue atingir os 6,1 Mbps. Já em um modem a 4,6 Km da central, a taxa cai para 2 Mbps.
A grande novidade para usuários finais é a utilização da rede de TV a cabo para a transmissão de dados. Como a largura de banda utilizada nas transmissões da TV a cabo é bem maior que a largura de banda obtida na rede telefônica convencional, transmissões via rede de TV a cabo conseguem atingir uma taxa máxima teórica de 30 Mbps - a maior de todas as tecnologias que vimos até agora. Para a utilização da rede de TV a cabo para a transmissão de dados de computador necessita de modems para TV a cabo, também conhecidos como cable modems.
No Brasil, segundo a Embratel, a utilização da rede de TV a cabo para a comunicação de dados depende somente de regulamentação da Agência Nacional de Telecomunicações (Anatel) - o que deve acontecer ainda neste ano.
DTH
Outra solução de alta taxa de transferência para usuários finais é a utilização de comunicação via satélite, chamada DTH (Direct to Home). Esse tipo de comunicação já é utilizada no Brasil em TVs por assinatura, onde você precisa de uma pequena antena parabólica de 60 cm para receber os sinais do satélite. A utilização dessa tecnologia para a comunicação de dados ainda está em fase de implementação.
Mais modems
Alguns fabricantes estão fabricando placas um tanto ou quanto esdrúxulas, com várias interfaces de modem acopladas. Desta forma, a velocidade de comunicação pode aumentar proporcionalmente ao número de modems integrados à placa. O problema, entretanto, é que cada placa necessita de uma linha telefônica e todas precisam estar conectadas ao provedor de acesso. A tecnologia Shotgun da Diamond, por exemplo, permite que você utilize dois modems conectados simultaneamente a um mesmo provedor de acesso, dobrando a velocidade de conexão. Se os dois modems forem de 56 K, a taxa máxima teórica de download passaria a ser de 112 Kbps (você também pode usar dois modems de outras velocidades; os modems, inclusive, não precisam ser iguais). A grande vantagem dessa tecnologia é que não necessita de nenhum tipo de linha telefônica especial nem de nenhum periférico caro. Outra vantagem é que o provedor de acesso não necessita de nenhuma mudança estrutural para o funcionamento dessa tecnologia.
Curiosidade: se as linhas telefônicas estiverem configuradas para avisar que há alguém tentando ligar para você (essa configuração é um serviço da companhia telefônica e existe no Brasil; é um sinal "bip bip" que escutamos quando estamos conversando com alguém e há outra pessoa ligando para o mesmo número), o modem detecta automaticamente essa condição, liberando a linha telefônica para que você possa atender à chamada telefônica. Detalhe: a sua conexão com a Internet não é perdida, já que o outro modem continuará conectado ao provedor de acesso (obviamente a velocidade de conexão cai). Após o término da conversa telefônica, você poderá reconectar-se, voltando atingir a taxa máxima de transferência.
Tabela Comparativa
A tabela compara as taxas de transferência máxima teórica de todas as tecnologias discutidas

Tecnologia	Taxa de transferência máxima teórica (Kbps)
Modem 33.600 bps	33,6
Modem 56 K	56
Shotgun	112
RSDI (ISDN)	128
HDSL (E1)	2048
ADSL	6246,4
TV a cabo	30720

Instalação:
Se você precisar instalar um modem, atualizar um driver ou até mesmo se quer aprender detalhadamente sobre suas configurações consulte as partes 1 e 2 dos tutoriais que tratam a respeito do assunto num passo a passo, de maneira muito didática, na home page de Laércio Vasconcellos:
Instalação de modems - Parte 1/2
Instalação de modems - Parte 2/2

Hardmodems x Softmodems: Entendendo as diferenças
Atualmente podem ser encontrados no mercado dois tipos bem diferentes de modems: hardmodems e softmodems, estes últimos também chamados de Winmodems, modems HCF, HSP ou HSF, controlados pelo hospedeiro etc..
Resumindo, os hardmodems são os modems completos que executam todas as funções de envio e recebimento de dados, correção de erro, controle de fluxo etc., são modems completos. Os softmodems por sua vez, funcionam apenas como uma interface de ligação com a linha telefônica, todas as tarefas são executadas pelo processador principal, o que claro degrada bastante o desempenho global do micro.
Como são compostos por muito menos componentes, os softmodems são muito mais baratos que os hardmodems. Tomando por base os preços de mercado da metade do ano 2000, encontramos softmodems de 56k por até 9 dólares, enquanto um hardmodem também de 56k, no caso um Sportster da US Robotics não sai por menos de 50 dólares em versão OEM.
Componentes
Um hardmodem possui todos os componentes necessários ao seu funcionamento. Por isso pode funcionar (salvo limitações relacionadas com o plug-and-play) em qualquer micro PC, e em qualquer sistema operacional. Caso o modem utilize um slot ISA de 8 bits e possa ser configurado através de jumpers, você poderá utilizá-lo até num XT se quiser.
Um softmodem por sua vez depende inteiramente do trabalho do processador. Para que o modem funcione é necessário instalar o programa que o acompanha, que coordenará suas funções. Como o programa precisa ser reescrito para que possa ser usado em vários sistemas operacionais, em geral o modem só funcionará dentro do Windows 95/98/2000. Nunca no Linux ou MS-DOS por exemplo. Enquanto escrevo este livro, existia um único softmodem com driver para Linux, com chip Lucent. mesmo assim a instalação dele Linux não era das mais simples.
Na ilustração a seguir, temos um diagrama que mostra os componentes que compõem um hardmodem, no caso um US Robotics de 56k modelo PCI (sim, nem todos os modems PCI são softmodems).

UART : O circuito que coordena o envio e recebimento de dados através da porta serial.
Buffer : Armazena os dados recebidos, permitindo transmiti-los apenas quando o processador estiver ocioso (evitando qualquer degradação de performance)
DSP : Um processador relativamente poderoso, de 92 MHz que coordena o funcionamento do modem e executa as funções de correção de erros.
CODEC : Transforma os sinais digitais nos sinais analógicos a serem transmitidos através da linha te-lefônica e faz a decodificação dos sinais recebidos.
Memória Flash : Armazena o firmware do modem
Relay : Conecta fisicamente o modem à linha telefônica. É ele quem "pega" e "solta" a linha.
Transformador : Isola o computador da linha tele fônica, impedindo que qualquer surto de voltagem oriundo da linha possa danificar o modem.
MOV : Atua como um fusível, servindo como uma proteção adicional contra surtos de voltagem.
Speaker : Emite os sons que o modem faz ao conectar
Capacitores : Evitam que falhas momentâneas no fornecimento de eletricidade atrapalhem o funcionamento do modem.
Num softmodem a UART, o buffer, o DSP, CODEC e a memória flash são substituídos por um único chip, chamado "DAA", que atua como uma interface entre a linha telefônica e o processador principal, que é quem fará o trabalho dos demais componentes. Veja os diagramas de dois softmodems, um PC-Tel de 56k (acima) e um US Robotics Winmodem, também de 56k:

Pelos diagramas podemos ver que mesmo entre os softmodems existem bons e maus produtos. O modem da PC-Tel possui apenas o DAA e o Relay, apenas os dois componentes necessários para o modem "funcionar". Veja que não temos nem o transformador, nem o MOV, o que significa que qualquer variação de tensão na linha telefônica irá atingir o resto do equipamento. Isto é muito perigoso. Quando um raio cai próximo dos fios telefônicos e a corrente trafega através dos fios até o modem, o capacitor juntamente com MOV, bloqueiam a corrente; muitas vezes o modem queima, mas o resto do PC fica protegido. Sem esta dupla a corrente passa direto pelo modem, podendo danificar gravemente a placa mãe, módulos de memória, processador, placa de vídeo, etc.
No softmodem da US Robotics já temos tanto o transformador quanto o MOV e o speaker. Ou seja, além de "funcionar" o modem da US já traz o kit básico de segurança.
Desempenho
É inevitável que o micro fique mais lento ao ser utilizado um softmodem. Resta saber se a economia feita na hora de comprar o modem compensará a diferença. Se você tiver algo a partir de um Pentium II 300 e usar a Internet para navegação e e-mail, não sentirá muita diferença entre um softmodem (desde que de boa qualidade) ou um hardmodem. Porém, se você gosta de jogos online ou tem um processador mais simples, provavelmente um hardmodem seria a melhor escolha.
Mesmo entre os softmodems existem grandes diferenças de qualidade, que se refletem no nível de utilização do processador e nos tempos de resposta (pings). Existem dois motivos para isso, diferenças de qualidade nos chips DAA e do Relay, e na qualidade dos drivers emuladores.
Desenvolver o projeto de um softmodem é relativamente simples, praticamente é preciso definir quais componentes serão usados, com base no preço e qualidade que se pretendem para o produto. Porém, desenvolver os drivers demanda muito mais tempo e dinheiro. Como é o driver que controla todo o funcionamento do softmodem, eles são programas complexos e caros de se desenvolver. Quanto melhores forem os drivers melhor será o desempenho do modem, mas mais caro vai custar para o fabricante.
Vamos à algumas comparações: Comparando um US Robotics Sportster 56k (hardmodem) com um Diamond Supra Max (softmodem) em um Celeron 300A, temos praticamente os mesmos pings jogando Quake 3, com diferenças de 2 ou 3 ms, praticamente um empate técnico. Porém, usando um softmodem PC-Tel, um produto de qualidade mais baixa, no mesmo sistema, foram obtidos pings até 40 ms mais altos, o que corresponde a quase 30% a mais.
Usando um US Robotics Winmodem de 56k num Pentium 133, a utilização do processador oscilou entre 18 e 22%. Usando um softmodem Winstorn de 56k da Boca Research, a taxa de utilização ficou entre 19 e 24%. Porém, usando um PC-Tel a taxa de utilização oscilou entre 31 e 48%!
Quanto à configuração do micro, eu recomendaria um Pentium 166 como mínimo absoluto e um Pentium II 300 como ideal. Se você tiver um processador muito fraco, o softmodem não terá como obter todo o processamento de que necessita enquanto estiverem sendo executados outros programas, fazendo com que as transferências tornem-se mais lentas e as quedas de linha sejam freqüentes, sem falar na lentidão geral do sistema. Softmodems em micros 486 então nem pensar.
Instalação
O processo de instalação dos softmodems não é muito diferente dos de uma placa de vídeo ou som. O "novo hardware" será detectado e bastará fornecer os drivers.
Em muitos casos é exigido um processador Pentium como requisito mínimo. Nada mais natural, já que de qualquer forma o modem não funcionaria à contento em um 486. Porém, existem casos de erros de instalação em micros com processadores K6 ou Cyrix rodando o Windows 95. O Windows 95 possui um pequeno bug, (que pode ser corrigido através de um patch disponibilizado pela MS) que faz o sistema reconhecer estes processadores como sendo 486s. Isso não afeta o desempenho, é apenas um erro de identificação. Porém como o programa se baseia nas informações dadas pelo Windows, em alguns casos acaba por abortar a instalação alegando que o processador não atende o requisito mínimo.
Reconhecendo
Apenas observando o "jeitão" do modem, e vendo se existem ou não a UART, DSP e os outros componentes que descrevi acima, é possível perceber facilmente se trata-se de um hardmodem ou de um softmodem. Mas se mesmo assim restarem dúvidas, verifique a caixa e o manual de instruções; se por exemplo estiver escrito que é preciso um processador Pentium ou Pentium MMX, ou que o modem só funciona no Windows 98 e NT, com certeza trata-se de um Softmodem.
Outro indicativo é a necessidade de instalar algum programa para que o modem funcione. Um modem tradicional só precisa que seja instalado um arquivo .INF (um arquivo de texto com as configurações e especificações do modem) para funcionar. Um softmodem por sua vez precisará que o programa emulador seja instalado.

Manutenção de modems
Apesar de os modems estarem tornando-se cada vez mais baratos, ninguém gosta de perder um modem numa tempestade. Muitos defeitos podem ser facilmente solucionados, outros nem tanto, mas sempre vale à pena tentar. Qualquer um que utilize a Internet a bastante tempo, já deve ter perdido pelo menos um ou dois modems durante alguma tempestade. Estes acidentes são extremamente comuns, pois as linhas telefônicas, por serem metálicas, acabam servindo como verdadeiros pára-raios. Os modems são componentes relativamente frágeis, que se queimam facilmente ao receber uma destas descargas e ao mesmo tempo, as linhas telefônicas não oferecem uma proteção contra descargas tão boa quanto a rede elétrica (que já não é tão confiável assim).
Existem basicamente duas possibilidades neste caso. Se a descarga for fraca, será queimado apenas o Relay, o componente do modem responsável por "pegar" a linha. Neste caso o modem continuará sendo reconhecido e instalado normalmente pelo Windows, porém, ao discar ele dirá que não existe tom de discagem, justamente devido à queima do Relay. Neste caso, o conserto é relativamente simples, você precisaria apenas substituir o componente queimado por outro bom. O Relay é aquela caixinha branca, preta ou azul que fica próxima ao conector para a linha.
Em alguns modems ele é dividido em dois componentes. Para quem tem alguma experiência com soldagem, a substituição é fácil, já que o Relay é geralmente preso por apenas 4 pontos de solda.
A dificuldade maior é encontrar este componente para vender separadamente. Em geral que trabalha com manutenção de modems mantém um estoque de modems velhos ou queimados, que servem como doadores de componentes. Você pode adquirir modems queimados nos sucatões de informática, ou com os próprios clientes, quando forem troca-los por novos.
Se o modem receber uma descarga mais forte, além do Relay serão queimados (nesta ordem) o transformador (caso o modem tenha um) e o Mov. Se por acaso a descarga chegar a atingir o chip DAA ou o DSP, o modem não será mais nem reconhecido pelo Windows, ficará completamente morto. Neste caso não existe conserto, pois não há como soldar estes circuitos manualmente.
Consertar modems pode ser uma boa fonte de renda, pois existe uma grande demanda, e ao mesmo tempo pouca gente que faz este tipo de conserto. Se você já trabalha com manutenção, especializar-se nesta área pode trazer algum ganho extra. Veja que apesar de serem mais baratos, os softmodems também costumam ser mais fáceis de se consertar, pois têm menos componentes. Outro ponto é que no Brasil, a maioria dos softmodems são Pctel ou Lucent, o que facilita na hora de conseguir peças de reposição.
Veja na foto abaixo um diagrama com a localização dos principais componentes de um modem. Este diagrama se refere a um hardmodem, ou seja, um modem completo. Num softmodem a UART, o buffer, o DSP, CODEC e a memória flash são substituídos por um único chip, chamado "DAA", que atua como uma interface entre a linha telefônica e o processador principal, que é quem fará o trabalho dos demais componentes.
Veja o que faz cada um dos componentes:
UART: O circuito que coordena o envio e recebimento de dados através da porta serial.
Buffer: Armazena os dados recebidos, permitindo transmiti-los apenas quando o processador estiver ocioso (evitando qualquer degradação de performance).
DSP: Um processador relativamente poderoso, de 92 MHz que coordena o funcionamento do modem e executa as funções de correção de erros.
CODEC: Transforma os sinais digitais nos sinais analógicos a serem transmitidos através da linha te-lefônica e faz a decodificação dos sinais recebidos.
Memória Flash: Armazena o firmware do modem.
Relay: Conecta fisicamente o modem à linha telefônica. É ele quem "pega" e "solta" a linha.
Transformador: Isola o computador da linha tele fônica, impedindo que qualquer surto de voltagem oriundo da linha possa danificar o modem.
MOV: Atua como um fusível, servindo como uma proteção adicional contra surtos de voltagem.
Speaker: Emite os sons que o modem faz ao conectar.
Capacitores: Evitam que falhas momentâneas no fornecimento de eletricidade atrapalhem o funcionamento do modem.