모뎀
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1. 개요
모뎀은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전화선, 케이블 또는 무선 통신 회선을 통해 데이터를 전송하고 수신하는 장치이다. 1920년대에 등장하여, 1950년대 후반 상용화되었으며, 초기에는 전화선을 이용한 다이얼업 모뎀이 주로 사용되었다. 이후 기술 발전을 거쳐 무선 모뎀, 광대역 모뎀 등 다양한 형태로 발전해왔다. 모뎀은 통신 방식, 동기 방식, 변조 방식, 인터페이스, 접속 방식 등에 따라 분류되며, 팩스 모뎀, 음성 모뎀, 광대역 모뎀, 무선 모뎀 등 다양한 종류가 존재한다.
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| 모뎀 | |
|---|---|
| 구글 지도 | |
| 기본 정보 | |
| 유형 | 변조 장치 |
| 풀이 | 변조기 및 복조기 |
| 기능 | 아날로그 신호를 디지털 정보로 변환하고, 그 반대도 수행 |
| 기술 | |
| 변조 방식 | 진폭 변조 주파수 변조 위상 변조 직교 진폭 변조 |
| 디지털 변조 방식 | ASK APSK CPM FSK MFSK MSK OOK PPM PSK QAM SC-FDE TCM TC-PAM WDM |
| 계층적 변조 | QAM WDM |
| 확산 스펙트럼 | CSS DSSS FHSS THSS |
| 관련 항목 | |
| 관련 항목 | Capacity-approaching codes 복조 Line coding AnM PoM PAM PCM PDM PWM ΔΣM OFDM FDM 다중화 |
2. 역사
모뎀은 종전에 전류 루프 기반의 전신 타자기와 자동 전신에 사용되었던 더 비싼 전용 회선 대신 일반 전화선을 통해 전신 타자기를 연결할 필요성에서 생겨났다. 모뎀의 정의를 충족하는 가장 초기의 장치는 1920년대 뉴스 통신사에서 사용한 다중화기였을 것이다.[1]
1941년, 제2차 세계 대전 당시 연합국은 보코더를 사용하여 음성을 디지털화한 다음 일회용 패드로 음성을 암호화하고 주파수 편이 변조를 사용하여 디지털 데이터를 음으로 인코딩하는 음성 암호화 시스템인 SIGSALY(시그살리)를 개발했다. 이것은 디지털 변조 기술이기도 했으므로 초기 모뎀이라고 할 수 있다.[2]
상용 모뎀은 컴퓨터 기술의 급속한 발전으로 장거리에서 컴퓨터를 연결하는 방법에 대한 수요가 발생하여 1950년대 후반까지는 거의 사용할 수 없었다. 이로 인해 벨사(Bell Telephone Company) 및 다른 기업들이 전환 및 전용 전화선 모두에서 사용할 수 있는 컴퓨터 모뎀을 점점 더 많이 생산하게 되었다.
후속 개발을 통해 케이블 TV 회선, 전력선 및 다양한 무선 기술을 통해 작동하는 모뎀뿐만 아니라 전화선을 통해 훨씬 더 높은 속도를 달성하는 모뎀이 생산되었다.
== 초기 전화선 시대의 모뎀 ==
1990년대 PC통신에 널리 쓰인 전화선 모뎀은 300bps에서 최대 56kbps의 속도를 제공했다.[3] 음성 회선을 이용해 데이터를 전송했기 때문에 속도가 제한적이었다.[3] 1962년, 미국의 AT&T가 상업용 모뎀 Bell 103을 발표했다.[75]
미국에서 전화선 모뎀의 대량 생산은 1958년 세이지(SAGE) 공중 방어 시스템의 일환으로 시작되었으며, 이는 미국과 캐나다 전역의 세이지 지휘 센터에 여러 공군 기지, 레이더 기지 및 지휘 통제 센터의 단말기를 연결했다. 1959년, 세이지 모뎀의 기술이 벨 101로 상업적으로 이용 가능하게 되었으며, 초당 110비트의 속도를 제공했다. 초기 모뎀 중 일부는 터치톤 주파수를 기반으로 했다.[5]
벨 103A 표준은 1962년 AT&T에 의해 도입되었다. 이는 일반 전화선을 통해 300 bit/s의 전이중 서비스를 제공했으며, 주파수 편이 변조가 사용되었다.[6] 1970년대에는 벨 103 사실상 표준과 호환되는 독립적으로 제작된 모뎀이 일반적이었으며, 노베이션 CAT과 앤더슨-제이콥슨 등이 예시 모델이다.[7] 페니휘슬 모뎀은 저렴한 옵션으로 쉽게 구할 수 있는 부품을 사용하여 제작하도록 설계되었다.[8]
1981년에 출시된 헤이즈 스마트모뎀(Hayes Smartmodem)은 중요한 발전이었다. 이는 표준적인 103A 300 비트/초 직접 연결 모뎀이었지만, 컴퓨터가 제어 요청을 할 수 있게 해주는 명령어를 도입했다.[14] 이 장치가 사용한 명령어 세트는 사실상 표준이 되었고, 헤이즈 명령어 세트(Hayes command set)는 다른 많은 제조업체의 장치에 통합되었다.[17] 스마트모뎀의 출시는 통신을 훨씬 더 간단하고 쉽게 접근할 수 있게 만들었으며, 이는 다른 공급업체를 위한 성장하는 시장을 제공했다.[17]
1980년대 중반까지 다이얼업 모뎀은 300 및 1,200 비트/초(V.21 및 V.22과 같은 표준)를 유지했다. 1984년에는 2,400비트/초 시스템인 V.22bis가 만들어졌다. 모뎀 속도 향상은 온라인 시스템의 응답 속도를 크게 향상시켰고 파일 전송을 실용적으로 만들었다. 이는 온라인 서비스의 급속한 성장으로 이어졌고, 이는 다시 모뎀을 소유해야 할 더 많은 이유를 제공했다.
마이크로컴퓨터 시스템의 도입은 소형 내장 모뎀을 실용적으로 만들었다. 이는 전자 게시판 시스템(BBS)의 기본 요구 사항이었던 S-100 버스 및 애플 II 컴퓨터용 일련의 인기 있는 모뎀으로 이어졌다.
에코 캔슬레이션은 이 기간 동안 모뎀의 기능이 되었는데, 이를 통해 두 모뎀 모두 자신의 반사 신호를 무시할 수 있었다.[20] 직교 진폭 변조(QAM) 인코딩에 의해 추가적인 개선이 도입되었다. 1,200 보드로 전송하면 4,800비트/초 V.27ter 표준이 생성되고, 2,400 보드로 전송하면 9,600비트/초 V.32가 생성된다. 이러한 고속 시스템의 도입은 1980년대에 디지털 팩스 기계의 개발로 이어졌다.
1990년대 초, 9,600비트/초로 작동하는 V.32 모뎀이 출시되었지만 가격이 비쌌고, V.32bis 표준(14,400비트/초 작동)이 제정될 무렵 시장에 진입하기 시작했다. 록웰 인터내셔널의 칩 부서는 V.32bis 표준을 통합한 새로운 드라이버 칩셋을 개발하고 공격적인 가격으로 책정했다. 수프라, 인크.는 록웰과 단기 독점 계약을 체결하고 이를 기반으로 수프라팩스모뎀 14400을 개발했다. V.32bis는 매우 성공적이어서 이전의 고속 표준은 거의 장점이 없었다. US로보틱스(USR)는 HST의 16,800비트/초 버전으로 맞섰고, AT&T는 'V.32ter'라고 부르는 일회성 19,200비트/초 방식을 도입했지만, 두 비표준 모뎀 모두 판매량이 좋지 않았다.
V.34 표준이 오랫동안 도입되는 동안 여러 회사가 하드웨어를 출시하기로 결정하고 V.Fast라고 부르는 모뎀을 출시했다. 표준이 비준(1994년)되면 V.34 모뎀과의 호환성을 보장하기 위해 제조업체는 DSP와 마이크로컨트롤러와 같은 더 유연한 구성 요소를 사용했다. ITU 표준 V.34는 당시 사용 가능한 가장 강력한 코딩 기술을 사용했다. 기존의 심볼당 4비트에서 새로운 표준은 심볼당 6~10비트의 기능적 등가물을 사용했고, 2,400~3,429의 보오율을 높여 14.4, 28.8 및 33.6 kbit/s 모뎀을 만들었다. 이 속도는 전화선의 이론적인 섀넌 한계에 가깝다.[21]
아날로그 전화 회선을 이용하여 컴퓨터 등에서 데이터를 송수신하기 위한 장치인 모뎀은 디지털 신호를 소위 "소리"로 변환하고, 다시 그 소리를 원래의 디지털 신호로 되돌리는 장치이다. 이 유형의 모뎀은 (300 - 3400Hz)라는 주파수 대역을 이용하여 통신한다. 이 유형의 모뎀의 통신 속도는 300bps부터 56kbps이다.
== 무선 모뎀의 등장 ==
초기에는 컴퓨터와 아마추어 무선의 무전기(RIG)를 연결해주는 무선 모뎀이 있었다. 여기에는 간단한 저장 장치가 있어, 컴퓨터를 켜지 않아도 편지 등을 저장할 수 있는 기능이 있었다.
1990년대 말에는 휴대전화를 통한 자료 전송이 가능해졌다. 2000년대에 들어서는 무선 인터넷이 도입되어 무선 모뎀을 사용하면 액세스 포인트 근처에서 인터넷을 이용할 수 있게 되었다. 이는 FM 진동수 대역의 신호를 주고받는 방식이다.
무선 모뎀은 무선 통신 회선을 전송 경로로 사용하는 모뎀으로, 브로드밴드 인터넷 연결을 위한 무선 모뎀은 '''모바일 모뎀'''(Mobile modem) 또는 '''휴대용 모뎀'''(portable modem)이라고 부르기도 한다.[86]
2000년대부터 전파 대역의 효율적인 활용을 위해 2G 휴대전화나 PHS처럼 음성을 아날로그-디지털 변환하여 협대역 무선 모뎀으로 디지털 전송하는 것이 일반적이었다. 2000년대 후반부터 제3세대 이동통신 시스템(3G), 와이맥스 등의 광대역 무선 접속과 Wi-Fi 액세스 포인트 등이 보급되기 시작했다.
2010년대부터 제3.5세대 휴대전화 (3.5G), 그리고 제3.9세대 휴대전화 (3.9G)가 보급되기 시작했다. 특히 3.9G(LTE)는 형식의 차이는 있지만 기반 기술은 동일한 LTE이며, 3.5G까지 보였던 규격 경쟁은 진정되고 통합이 이루어졌다. 3.9G(LTE)는 2010년대 후반에 걸쳐 본격적으로 보급되었다.
2020년대에 걸쳐 제4세대 휴대전화(4G), 제5세대 휴대전화 (5G)의 보급이 전망되고 있다.
이동통신 네트워크 이외를 사용하는 것으로, 저출력 FM 라디오파를 사용하거나, ISM 대역인 2.4GHz 대역 또는 특정 소출력 무선을 사용하는 무선 모뎀이 있다. 2.4GHz 대역의 무선 모뎀은 면허가 필요 없고 고속 통신이 가능한 확산 스펙트럼을 사용하는 것이 주류이다. 아마추어 무선에서 터미널 노드 컨트롤러(TNC)가 모뎀을 내장한 데이터 링크 장치에 해당한다. 다만 TNC가 모뎀이라고 불리는 경우는 적다.
== 고속 인터넷 시대의 모뎀 ==
2000년대에 들어 DSL용 모뎀이나 케이블 텔레비전 회선을 이용하는 HFC 방식의 동축 케이블, 광섬유 케이블 방식의 FTTH 모뎀 등이 개발되면서, 기존 전화선을 통해 초고속 인터넷을 저렴하게 제공하는 것이 가능해졌다.[27] 현재 인터넷 속도는 수 Mbps에서 수십 Mbps에 이른다.[27]
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"광대역"이라는 용어는 1990년대 후반에 다이얼업의 최대 속도인 56 kbit/s를 초과하는 인터넷 접속 기술을 설명하기 위해 널리 사용되었다. 다양한 DSL 기술과 케이블 광대역과 같은 여러 광대역 기술이 존재한다.[55][56]
ADSL, HDSL, VDSL과 같은 DSL 기술은 전화 회선을 사용하지만, 일반적인 전화 교환기를 거치지 않고 전화 회사 중앙 사무실의 특수 장비(DSLAM)에서 신호를 수신한다. 따라서 "다이얼링"이 필요하지 않고 일반 음성 통화의 대역폭 제약이 적용되지 않아 훨씬 더 높은 주파수와 속도를 허용한다. 특히 ADSL은 동일 회선에서 음성 통화와 데이터 사용을 동시에 할 수 있도록 설계되었다.
마찬가지로 케이블 모뎀은 원래 텔레비전 신호를 전달하기 위해 설계된 인프라를 사용하며, DSL과 마찬가지로 일반적으로 광대역 인터넷 서비스와 동시에 텔레비전 신호를 수신할 수 있다.
이외에도 FTTx 모뎀, 위성 모뎀, 전력선 모뎀 등이 광대역 모뎀에 포함된다.
== 일본의 모뎀 역사 ==
1985년 4월, 일본전신전화공사의 민영화를 위해 전기통신사업법(電気通信事業法)이 제정되어, 민간 기업 일본전신전화(NTT)가 탄생했다.[76] 이 법령 시행으로 일본 국내 통신 사업이 민간에 개방되었고, 단말기 자유화가 이루어져 기술기준 적합 인증(技術基準適合認定)을 받은 통신 기기는 자유롭게 사용할 수 있게 되었다.[76]
이전에는 일본전신전화공사가 1963년 12월 말 국철의 '미도리의 창구(みどりの窓口)'와 일본항공의 좌석 예약 시스템 (CRS) 컴퓨터 네트워크 연결을 위해 데이터 전송 서비스를 시작했다.[77][78][79] 이후 전국은행데이터통신시스템을 통한 은행 간 외환 업무 통신(為替業務通信)으로 확대되었다.
단말기 자유화는 아날로그 신호 음성 통화 기기뿐 아니라 디지털 신호를 전송하는 데이터 통신도 자유화했다. 기업 간 데이터 통신은 기기 저가화와 함께 개인 수준의 얼리 어댑터(アーリーアダプター)로 확산되었고, 풀뿌리(草の根)적인 PC 통신(パソコン通信)에서는 음향 커플러(音響カプラ)를 이용한 300bps 사용, 기업이 참여하기 시작할 무렵에는 1200bps 데이터 통신으로 전환, PC 통신(パソコン通信)의 액세스 포인트(アクセスポイント (ISP))에 대한 다이얼업 접속(ダイヤルアップ接続), 팩스(ファクシミリ|FAX) 통신 수단이 되었다. 이에 따라 개인용 컴퓨터(パーソナルコンピュータ)에 연결하는 전화 회선(電話回線)용 모뎀이 보급되었다. 1994년 일본 인터넷 상용화를 계기로 이는 더욱 가속화되었고, 처음에는 외장형이었던 모뎀은 PC 저가화와 함께 점차 내장형이 주류가 되었다.
1995년에는 세계에 앞서 일본에서 디지털 통신을 위한 ISDN(ISDN) 회선 서비스가 시작되었다. ISDN에서는 (모뎀은 원래 아날로그 회선을 사용하는 것이었으므로) 그것과 명확히 구별하기 위해 '터미널 어댑터(ターミナルアダプタ) (TA)'라고 불렸다. 1997년부터 상시 접속 서비스에 따라 일반 사용도 점차 확산되어 고속 통신으로 사용되었다. 데이터 통신은 64kbps/128kbps가 되었다. 하지만 아날로그 가입 회선이 주류였고, 모뎀도 널리 사용되어 아날로그 회선용 모뎀과 디지털 회선용 터미널 어댑터가 공존하는 시대가 되었다.
2000년대부터 ADSL(ADSL), 케이블 TV(ケーブルテレビ|CATV) 등의 광대역 인터넷 접속(ブロードバンドインターネット接続) 회선이 보급되기 시작했다. ADSL은 (일반 음성용) 아날로그 회선을 이용한 디지털 통신이며, ADSL 사양의 모뎀을 사용한다. 이것을 'ADSL 모뎀'이라고 한다. ADSL은 저가화, 대용량화되어 널리 보급되었고, ADSL 모뎀도 널리 보급되었다. (한편, 광섬유망 디지털 회선도 보급되어 디지털 회선을 이용한 디지털 통신이 주류가 되었다.)
공중 무선 LAN(公衆無線LAN) 접속, 모바일 데이터 통신 정액제(モバイルデータ通信定額制), 인터넷 팩스(InternetFAX|インターネットFAX) 서비스 등의 확충에 따라 모뎀을 사용하는 용도는 급감했고, 2000년대 후반에는 노트북 컴퓨터(ノートパソコン)에서도 내장되지 않는 것이 일반화되었다. 모뎀을 사용하는 사람만 카드형 모뎀을 추가하여 사용하게 되었다. 모뎀 대신 Wi-Fi(Wifi)를 표준 탑재하는 노트북 PC가 일반화되었다. 노트북 컴퓨터에 카드 슬롯이 없어지면서 모뎀 사용에는 USB 연결 모뎀이 사용되기 시작했다.
디지털 회선이나 ADSL을 사용할 수 없는 지역(일부 섬 등)에서는 지금도 기존의 모뎀이 사용되고 있다.
2. 1. 초기 전화선 시대의 모뎀
1990년대 PC통신에 널리 쓰인 전화선 모뎀은 300bps에서 최대 56kbps의 속도를 제공했다.[3] 음성 회선을 이용해 데이터를 전송했기 때문에 속도가 제한적이었다.[3] 1962년, 미국의 AT&T가 상업용 모뎀 Bell 103을 발표했다.[75]미국에서 전화선 모뎀의 대량 생산은 1958년 세이지(SAGE) 공중 방어 시스템의 일환으로 시작되었으며, 이는 미국과 캐나다 전역의 세이지 지휘 센터에 여러 공군 기지, 레이더 기지 및 지휘 통제 센터의 단말기를 연결했다. 1959년, 세이지 모뎀의 기술이 벨 101로 상업적으로 이용 가능하게 되었으며, 초당 110비트의 속도를 제공했다. 초기 모뎀 중 일부는 터치톤 주파수를 기반으로 했다.[5]
벨 103A 표준은 1962년 AT&T에 의해 도입되었다. 이는 일반 전화선을 통해 300 bit/s의 전이중 서비스를 제공했으며, 주파수 편이 변조가 사용되었다.[6] 1970년대에는 벨 103 사실상 표준과 호환되는 독립적으로 제작된 모뎀이 일반적이었으며, 노베이션 CAT과 앤더슨-제이콥슨 등이 예시 모델이다.[7] 페니휘슬 모뎀은 저렴한 옵션으로 쉽게 구할 수 있는 부품을 사용하여 제작하도록 설계되었다.[8]
1981년에 출시된 헤이즈 스마트모뎀(Hayes Smartmodem)은 중요한 발전이었다. 이는 표준적인 103A 300 비트/초 직접 연결 모뎀이었지만, 컴퓨터가 제어 요청을 할 수 있게 해주는 명령어를 도입했다.[14] 이 장치가 사용한 명령어 세트는 사실상 표준이 되었고, 헤이즈 명령어 세트(Hayes command set)는 다른 많은 제조업체의 장치에 통합되었다.[17] 스마트모뎀의 출시는 통신을 훨씬 더 간단하고 쉽게 접근할 수 있게 만들었으며, 이는 다른 공급업체를 위한 성장하는 시장을 제공했다.[17]
1980년대 중반까지 다이얼업 모뎀은 300 및 1,200 비트/초(V.21 및 V.22과 같은 표준)를 유지했다. 1984년에는 2,400비트/초 시스템인 V.22bis가 만들어졌다. 모뎀 속도 향상은 온라인 시스템의 응답 속도를 크게 향상시켰고 파일 전송을 실용적으로 만들었다. 이는 온라인 서비스의 급속한 성장으로 이어졌고, 이는 다시 모뎀을 소유해야 할 더 많은 이유를 제공했다.
마이크로컴퓨터 시스템의 도입은 소형 내장 모뎀을 실용적으로 만들었다. 이는 전자 게시판 시스템(BBS)의 기본 요구 사항이었던 S-100 버스 및 애플 II 컴퓨터용 일련의 인기 있는 모뎀으로 이어졌다.
에코 캔슬레이션은 이 기간 동안 모뎀의 기능이 되었는데, 이를 통해 두 모뎀 모두 자신의 반사 신호를 무시할 수 있었다.[20] 직교 진폭 변조(QAM) 인코딩에 의해 추가적인 개선이 도입되었다. 1,200 보드로 전송하면 4,800비트/초 V.27ter 표준이 생성되고, 2,400 보드로 전송하면 9,600비트/초 V.32가 생성된다. 이러한 고속 시스템의 도입은 1980년대에 디지털 팩스 기계의 개발로 이어졌다.
1990년대 초, 9,600비트/초로 작동하는 V.32 모뎀이 출시되었지만 가격이 비쌌고, V.32bis 표준(14,400비트/초 작동)이 제정될 무렵 시장에 진입하기 시작했다. 록웰 인터내셔널의 칩 부서는 V.32bis 표준을 통합한 새로운 드라이버 칩셋을 개발하고 공격적인 가격으로 책정했다. 수프라, 인크.는 록웰과 단기 독점 계약을 체결하고 이를 기반으로 수프라팩스모뎀 14400을 개발했다. V.32bis는 매우 성공적이어서 이전의 고속 표준은 거의 장점이 없었다. US로보틱스(USR)는 HST의 16,800비트/초 버전으로 맞섰고, AT&T는 'V.32ter'라고 부르는 일회성 19,200비트/초 방식을 도입했지만, 두 비표준 모뎀 모두 판매량이 좋지 않았다.
V.34 표준이 오랫동안 도입되는 동안 여러 회사가 하드웨어를 출시하기로 결정하고 V.Fast라고 부르는 모뎀을 출시했다. 표준이 비준(1994년)되면 V.34 모뎀과의 호환성을 보장하기 위해 제조업체는 DSP와 마이크로컨트롤러와 같은 더 유연한 구성 요소를 사용했다. ITU 표준 V.34는 당시 사용 가능한 가장 강력한 코딩 기술을 사용했다. 기존의 심볼당 4비트에서 새로운 표준은 심볼당 6~10비트의 기능적 등가물을 사용했고, 2,400~3,429의 보오율을 높여 14.4, 28.8 및 33.6 kbit/s 모뎀을 만들었다. 이 속도는 전화선의 이론적인 섀넌 한계에 가깝다.[21]
아날로그 전화 회선을 이용하여 컴퓨터 등에서 데이터를 송수신하기 위한 장치인 모뎀은 디지털 신호를 소위 "소리"로 변환하고, 다시 그 소리를 원래의 디지털 신호로 되돌리는 장치이다. 이 유형의 모뎀은 (300 - 3400Hz)라는 주파수 대역을 이용하여 통신한다. 이 유형의 모뎀의 통신 속도는 300bps부터 56kbps이다.
2. 2. 무선 모뎀의 등장
초기에는 컴퓨터와 아마추어 무선의 무전기(RIG)를 연결해주는 무선 모뎀이 있었다. 여기에는 간단한 저장 장치가 있어, 컴퓨터를 켜지 않아도 편지 등을 저장할 수 있는 기능이 있었다.1990년대 말에는 휴대전화를 통한 자료 전송이 가능해졌다. 2000년대에 들어서는 무선 인터넷이 도입되어 무선 모뎀을 사용하면 액세스 포인트 근처에서 인터넷을 이용할 수 있게 되었다. 이는 FM 진동수 대역의 신호를 주고받는 방식이다.
무선 모뎀은 무선 통신 회선을 전송 경로로 사용하는 모뎀으로, 브로드밴드 인터넷 연결을 위한 무선 모뎀은 '''모바일 모뎀'''(Mobile modem) 또는 '''휴대용 모뎀'''(portable modem)이라고 부르기도 한다.[86]
2000년대부터 전파 대역의 효율적인 활용을 위해 2G 휴대전화나 PHS처럼 음성을 아날로그-디지털 변환하여 협대역 무선 모뎀으로 디지털 전송하는 것이 일반적이었다. 2000년대 후반부터 제3세대 이동통신 시스템(3G), 와이맥스 등의 광대역 무선 접속과 Wi-Fi 액세스 포인트 등이 보급되기 시작했다.
2010년대부터 제3.5세대 휴대전화 (3.5G), 그리고 제3.9세대 휴대전화 (3.9G)가 보급되기 시작했다. 특히 3.9G(LTE)는 형식의 차이는 있지만 기반 기술은 동일한 LTE이며, 3.5G까지 보였던 규격 경쟁은 진정되고 통합이 이루어졌다. 3.9G(LTE)는 2010년대 후반에 걸쳐 본격적으로 보급되었다.
2020년대에 걸쳐 제4세대 휴대전화(4G), 제5세대 휴대전화 (5G)의 보급이 전망되고 있다.
이동통신 네트워크 이외를 사용하는 것으로, 저출력 FM 라디오파를 사용하거나, ISM 대역인 2.4GHz 대역 또는 특정 소출력 무선을 사용하는 무선 모뎀이 있다. 2.4GHz 대역의 무선 모뎀은 면허가 필요 없고 고속 통신이 가능한 확산 스펙트럼을 사용하는 것이 주류이다. 아마추어 무선에서 터미널 노드 컨트롤러(TNC)가 모뎀을 내장한 데이터 링크 장치에 해당한다. 다만 TNC가 모뎀이라고 불리는 경우는 적다.
2. 3. 고속 인터넷 시대의 모뎀
2000년대에 들어 DSL용 모뎀이나 케이블 텔레비전 회선을 이용하는 HFC 방식의 동축 케이블, 광섬유 케이블 방식의 FTTH 모뎀 등이 개발되면서, 기존 전화선을 통해 초고속 인터넷을 저렴하게 제공하는 것이 가능해졌다.[27] 현재 인터넷 속도는 수 Mbps에서 수십 Mbps에 이른다.[27]thumb]]
"광대역"이라는 용어는 1990년대 후반에 다이얼업의 최대 속도인 56 kbit/s를 초과하는 인터넷 접속 기술을 설명하기 위해 널리 사용되었다. 다양한 DSL 기술과 케이블 광대역과 같은 여러 광대역 기술이 존재한다.[55][56]
ADSL, HDSL, VDSL과 같은 DSL 기술은 전화 회선을 사용하지만, 일반적인 전화 교환기를 거치지 않고 전화 회사 중앙 사무실의 특수 장비(DSLAM)에서 신호를 수신한다. 따라서 "다이얼링"이 필요하지 않고 일반 음성 통화의 대역폭 제약이 적용되지 않아 훨씬 더 높은 주파수와 속도를 허용한다. 특히 ADSL은 동일 회선에서 음성 통화와 데이터 사용을 동시에 할 수 있도록 설계되었다.
마찬가지로 케이블 모뎀은 원래 텔레비전 신호를 전달하기 위해 설계된 인프라를 사용하며, DSL과 마찬가지로 일반적으로 광대역 인터넷 서비스와 동시에 텔레비전 신호를 수신할 수 있다.
이외에도 FTTx 모뎀, 위성 모뎀, 전력선 모뎀 등이 광대역 모뎀에 포함된다.
2. 4. 일본의 모뎀 역사
1985년 4월, 일본전신전화공사의 민영화를 위해 전기통신사업법(電気通信事業法)이 제정되어, 민간 기업 일본전신전화(NTT)가 탄생했다.[76] 이 법령 시행으로 일본 국내 통신 사업이 민간에 개방되었고, 단말기 자유화가 이루어져 기술기준 적합 인증(技術基準適合認定)을 받은 통신 기기는 자유롭게 사용할 수 있게 되었다.[76]이전에는 일본전신전화공사가 1963년 12월 말 국철의 '미도리의 창구(みどりの窓口)'와 일본항공의 좌석 예약 시스템 (CRS) 컴퓨터 네트워크 연결을 위해 데이터 전송 서비스를 시작했다.[77][78][79] 이후 전국은행데이터통신시스템을 통한 은행 간 외환 업무 통신(為替業務通信)으로 확대되었다.
단말기 자유화는 아날로그 신호 음성 통화 기기뿐 아니라 디지털 신호를 전송하는 데이터 통신도 자유화했다. 기업 간 데이터 통신은 기기 저가화와 함께 개인 수준의 얼리 어댑터(アーリーアダプター)로 확산되었고, 풀뿌리(草の根)적인 PC 통신(パソコン通信)에서는 음향 커플러(音響カプラ)를 이용한 300bps 사용, 기업이 참여하기 시작할 무렵에는 1200bps 데이터 통신으로 전환, PC 통신(パソコン通信)의 액세스 포인트(アクセスポイント (ISP))에 대한 다이얼업 접속(ダイヤルアップ接続), 팩스(ファクシミリ|FAX) 통신 수단이 되었다. 이에 따라 개인용 컴퓨터(パーソナルコンピュータ)에 연결하는 전화 회선(電話回線)용 모뎀이 보급되었다. 1994년 일본 인터넷 상용화를 계기로 이는 더욱 가속화되었고, 처음에는 외장형이었던 모뎀은 PC 저가화와 함께 점차 내장형이 주류가 되었다.
1995년에는 세계에 앞서 일본에서 디지털 통신을 위한 ISDN(ISDN) 회선 서비스가 시작되었다. ISDN에서는 (모뎀은 원래 아날로그 회선을 사용하는 것이었으므로) 그것과 명확히 구별하기 위해 '터미널 어댑터(ターミナルアダプタ) (TA)'라고 불렸다. 1997년부터 상시 접속 서비스에 따라 일반 사용도 점차 확산되어 고속 통신으로 사용되었다. 데이터 통신은 64kbps/128kbps가 되었다. 하지만 아날로그 가입 회선이 주류였고, 모뎀도 널리 사용되어 아날로그 회선용 모뎀과 디지털 회선용 터미널 어댑터가 공존하는 시대가 되었다.
2000년대부터 ADSL(ADSL), 케이블 TV(ケーブルテレビ|CATV) 등의 광대역 인터넷 접속(ブロードバンドインターネット接続) 회선이 보급되기 시작했다. ADSL은 (일반 음성용) 아날로그 회선을 이용한 디지털 통신이며, ADSL 사양의 모뎀을 사용한다. 이것을 'ADSL 모뎀'이라고 한다. ADSL은 저가화, 대용량화되어 널리 보급되었고, ADSL 모뎀도 널리 보급되었다. (한편, 광섬유망 디지털 회선도 보급되어 디지털 회선을 이용한 디지털 통신이 주류가 되었다.)
공중 무선 LAN(公衆無線LAN) 접속, 모바일 데이터 통신 정액제(モバイルデータ通信定額制), 인터넷 팩스(InternetFAX|インターネットFAX) 서비스 등의 확충에 따라 모뎀을 사용하는 용도는 급감했고, 2000년대 후반에는 노트북 컴퓨터(ノートパソコン)에서도 내장되지 않는 것이 일반화되었다. 모뎀을 사용하는 사람만 카드형 모뎀을 추가하여 사용하게 되었다. 모뎀 대신 Wi-Fi(Wifi)를 표준 탑재하는 노트북 PC가 일반화되었다. 노트북 컴퓨터에 카드 슬롯이 없어지면서 모뎀 사용에는 USB 연결 모뎀이 사용되기 시작했다.
디지털 회선이나 ADSL을 사용할 수 없는 지역(일부 섬 등)에서는 지금도 기존의 모뎀이 사용되고 있다.
3. 종류 및 기술 방식
모뎀은 보통 주어진 시간 단위당 전송할 수 있는 최대 데이터 양으로 분류되며, 일반적으로 초당 비트 수(기호 '''bit/s''', 때때로 "bps"로 약칭) 또는 드물게 초당 바이트 수(기호 '''B/s''')로 표시된다. 최신 광대역 모뎀 속도는 일반적으로 초당 메가비트(Mbit/s)로 표시된다.
역사적으로 모뎀은 종종 심볼 속도로 분류되었는데, 이는 보로 측정된다. 보 단위는 초당 심볼 수 또는 모뎀이 새 신호를 보내는 횟수를 나타낸다. 예를 들어, ITU-T V.21 표준은 두 가지 가능한 주파수에 해당하는 두 개의 고유한 심볼(또는 심볼당 1비트)을 사용하는 오디오 주파수 편이 변조를 사용하여 300보로 초당 300비트를 전송했다. 반대로, 네 개의 고유한 심볼(심볼당 2비트)을 송수신할 수 있는 원래 ITU-T V.22 표준은 위상 편이 변조를 사용하여 초당 600개의 심볼(600보)을 전송하여 1,200비트를 전송했다.
많은 모뎀은 가변 속도 모뎀으로, 품질이 좋지 않거나 너무 긴 전화선과 같이 이상적인 특성보다 낮은 매체에서 사용할 수 있다. 이 기능은 종종 적응형이므로 모뎀은 연결 단계 또는 작동 중에 최대 실용 전송 속도를 확인할 수 있다.
; 통신 방식에 따른 분류
단방향 통신만 가능하며, 송신 측과 수신 측을 바꿀 수 없다.
송수신을 동시에 할 수 없고, 통신 방향을 바꿔서 사용하는 방식이다. 현재도 POS 시스템이나 은행용 업무 시스템(전은 절차)의 일부에서 사용되고 있다. G3 팩시밀리도 이 방식이다(제어 통신 및 화상 통신 모두).
다양한 복신 방식을 이용하여 송수신을 동시에 할 수 있도록 되어 있는 것. 현재 일반적으로 사용되고 있다.
; 동기 방식에 따른 분류
비동기 모뎀은 일반적으로 사용되는 유형으로, 동기 기능이 없다. 조보 동기식으로 비트 단위 동기, HDLC(High-Level Data Link Control) 등의 플래그 동기 또는 문자 동기로 블록 단위 동기를 데이터 신호 자체에서 처리하며 통신한다. 동기 모뎀에 비해 속도와 신뢰성이 떨어지지만, 저렴하다.
동기 모뎀은 일부 업무용으로 사용되는 방식이다. 단말 장치에서 별도의 신호선으로 전송된 데이터 신호와 동기 신호를 하나의 전송 경로로 전송하고, 수신측에서 데이터 신호와 동기 신호를 분리하여 별도의 신호선으로 단말 장치에 수신시키는 것이다. 비동기 모뎀에 비해 안정적이고 고속 통신이 가능하지만, 고가이다.
; 변조 방식에 따른 분류
- 주파수 편이 변조 (FSK): 주파수를 변경하여 데이터를 전송한다. (예: Bell 103, V.21)
- 위상 편이 변조 (PSK): 위상을 변경하여 데이터를 전송한다. (예: V.26, V.27)
- 직교 진폭 변조 (QAM): 위상과 진폭을 조합하여 데이터를 전송한다. (예: V.22bis, V.32)
- 트렐리스 부호 변조 (TCM): 오류 정정 부호를 사용하여 전송 신뢰도를 높인다. (예: V.32bis, V.34)
; 인터페이스
구형 기종은 RS-232C, RS-422 등의 직렬 포트를 사용했다. 비교적 신형 기종은 USB, 익스프레스카드 등을 사용한다. 고속 모뎀은 LAN 포트(이더넷)를 사용하는 경우가 많다.
; 접속 방식
다이얼업 모뎀은 음향 결합기 또는 직접 전기 연결 방식의 두 가지 방식으로 연결될 수 있다.
; 음향 커플러
벨(AT&T)은 1958년 초부터 전화 네트워크에 직접 유선으로 연결되는 모뎀을 제공했지만, 당시 규정상 비벨(Bell) 장치를 전화선에 직접 전기적으로 연결하는 것을 허용하지 않았다. 그러나 허시-어-폰 판결에 따라 고객은 전화기의 기능에 지장을 주지 않는 한 어떤 장치라도 ''전화기에 부착''할 수 있게 되었다. 이를 통해 제3자(비벨) 제조업체는 ''음향 커플러''를 사용하는 모뎀을 판매할 수 있게 되었다.[40]
음향 커플러를 사용하면 일반 전화 수화기를 스피커와 마이크가 수화기의 스피커와 마이크와 일치하도록 배치된 받침대에 놓았다. 모뎀에서 사용하는 신호음은 수화기로 전송 및 수신되었고, 수화기는 이를 전화선으로 전달했다.[41]
모뎀은 전기적으로 연결되지 않았기 때문에, 전화를 걸거나 끊거나, 전화를 걸기 위해서는 전화선을 직접 제어해야 했기 때문에 이러한 작업을 수행할 수 없었다. 터치톤 다이얼링이 가능했을 수도 있지만, 당시 터치톤 방식은 보편적으로 사용되지 않았다. 따라서 사용자는 수화기를 들고 전화를 걸고 나서 수화기를 커플러에 놓는 과정을 거쳐야 했다. 이 과정을 빠르게 하기 위해 사용자는 ''다이얼러'' 또는 ''자동 발신 장치''를 구입할 수 있었다.
; 직접 연결 모뎀
'''허시-어-폰 사건 (Hush-A-Phone Corp. v. United States)''' 판결은 음향 결합기를 합법화했지만, 전화기의 전기적 연결이 아닌, 전화기 세트에 대한 기계적 연결에만 적용되었다. 그러나 1968년의 '''카터폰 판결 (Carterfone)'''은 전화 네트워크에 대한 간섭을 방지하기 위한 엄격한 벨(Bell)사의 표준을 준수하는 한, 고객이 전화선에 장치를 직접 연결할 수 있도록 허용했다.[40] 이는 음향 결합기를 통해서가 아니라 전화선에 직접 연결되는 직접 연결 모뎀(direct-connect modem)의 독립적인 (AT&T가 아닌) 제조를 가능하게 했다.
'''카터폰''' 판결은 AT&T가 장치의 연결을 허용하도록 요구했지만, AT&T는 자사 네트워크를 보호하기 위해 특수 장치를 사용할 수 있도록 허용받아야 한다고 주장했으며, 이 장치는 제3자 모뎀과 회선 사이에 설치되는 데이터 접속 장치 (Data Access Arrangement, DAA)라고 불린다. DAA의 사용은 1969년부터 1975년까지 의무적이었으며, 새로운 FCC 규정 제68조는 제3자 장치에 동등한 회로가 포함되는 것을 조건으로 벨(Bell)사가 제공하는 DAA 없이 장치를 사용할 수 있도록 허용했다.[39]
1980년대 이후에 생산된 거의 모든 모뎀은 직접 연결 방식이다.
; 자동 호출 장치 (다이얼러)
초기 모뎀은 자체적으로 전화를 걸거나 받을 수 없었으며, 이러한 단계에는 사람의 개입이 필요했다.
1964년 초, 벨(Bell)은 호스트 머신의 두 번째 직렬 포트에 별도로 연결되는 자동 발신 장치(Automatic calling units)를 제공했는데, 이 장치는 회선을 열고, 번호를 다이얼하고, 심지어 모뎀으로 제어를 넘기기 전에 상대편이 성공적으로 연결되었는지 확인하도록 명령할 수 있었다.[42] 이후 타사 모델이 등장했는데, 이는 간단히 "다이얼러(dialers)"로 알려지기도 했다. 그리고 시분할 시스템에 자동으로 로그인하는 기능과 같은 기능들이 추가되었다.[43]
결국 이 기능은 모뎀에 내장되어 별도의 장치가 필요 없게 되었다.
'''망 제어 장치'''(網制御装置)는 '''NCU'''(Network Control Unit)라고도 불리는, 일반 가입자 회선에 접속하기 위해 교환기에 대한 회선 접속, 상대방의 전화번호 통지, 절단, 통신 목적지 변경 등의 처리를 수행하는 장치이다.
초기에는 전화기 형태를 하고 있으며, 회선 접속 등의 동작은 수동으로 다이얼하거나 회로를 전환하는 방식이었지만, 이후 컴퓨터 제어를 통해 자동 발신, 자동 수신도 가능해졌다.
초기 단계에서는 NCU에서 제어 신호 전용 케이블로 모뎀에 연결되었지만, 이후 모뎀과 일체형으로 된 장치가 등장한다. 헤이즈 AT 명령어(Hayes AT command)라는 업계 표준 명령어를 탑재한 모뎀이 등장하면서 전용 케이블을 통해 제어할 필요가 없어졌고, 제어 코드의 표준화와 통신 회선 접속의 모듈러 잭화에 따라 일반적인 개인용 컴퓨터 통신 등에서도 사용할 수 있게 되었다.
; 소프트 모뎀
소프트 모뎀은 모뎀 측 하드웨어를 간소화하고 컴퓨터 측 CPU에서 처리의 대부분을 담당하는 방식이다. 부품 수가 적고 회로가 차지하는 기판 면적이 좁으며 비용이 저렴하다. 기능의 대부분을 소프트웨어로 구현하기 때문에 새로운 규격에도 소프트웨어 변경만으로 대응이 가능하다.
1990년대 이전에는 모뎀이 이산형 데이터를 아날로그 신호로 변환하고 다시 변환하는 모든 전자 장치와 지능, 그리고 이산 논리와 특수 목적 칩의 혼합으로 다이얼링 프로세스를 처리하는 기능을 모두 포함하고 있었다. 이러한 유형의 모뎀을 ''컨트롤러 기반'' 모뎀이라고 한다.[44] 1993년, Digicom은 ''Connection 96 Plus''를 출시했는데, 이 모뎀은 범용 디지털 신호 프로세서를 사용하여 재프로그래밍을 통해 새로운 표준으로 업그레이드할 수 있었다.[45] 이후 USRobotics는 유사하게 업그레이드 가능한 DSP 기반 디자인인 ''Sportster Winmodem''을 출시했다.[46]
일반적인 모뎀(인텔리전트 모뎀)은 NCU에서 아날로그 신호와 디지털 신호의 상호 변환을 수행하는 ADC/DAC에 연결될 때까지의 트랜스, 증폭기, 이퀄라이저 등의 아날로그 회로와, ADC/DAC에 연결되어 변조, 복조, 압축/압축 해제, 오류 수정, 명령 처리를 담당하는 DSP 및 직렬 인터페이스 회로로 구성되어 있다. 컴퓨터 측 CPU가 DSP의 기능을 담당하면, 하드웨어로 필요한 부품은 NCU, 트랜스, 최소한의 아날로그 회로, ADC/DAC가 된다. 특히 DSP는 고가의 부품이므로 생략함으로써 상당한 비용 절감을 가져온다.
직렬 인터페이스도 생략되고, 원시 아날로그 신호를 ADC/DAC를 통해 고속으로 CPU와 입출력하기 위해 FIFO 메모리와 호스트 버스 인터페이스(ISA, PCI, USB)가 사용된다. 초기 소프트 모뎀을 제외하고, 현재의 소프트 모뎀은 아날로그 회로부터 호스트 버스 인터페이스까지 전부를 원칩으로 구성하고 있다.
장치 드라이버는 DSP가 담당했던 처리를 에뮬레이션하고, 이퀄라이저, 게인 조정, NCU에서 사용하는 신호의 생성, 변조, 복조, 압축/압축 해제, 오류 수정, 명령 처리를 수행하여 운영 체제에 가상 직렬 인터페이스 형태로 인텔리전트 모뎀이 존재하는 것처럼 보이게 한다. 초기 소프트 모뎀은 CPU 성능을 많이 소모했지만, 현대의 CPU는 처리 능력이 향상되고 DSP적인 명령어 세트를 갖추고 있어 CPU 부하가 줄어들었다.
''소프트 모뎀''과 ''윈모뎀''이라는 용어는 비 Windows 기반 컴퓨팅 환경에서 부정적인 의미를 갖게 되었는데, 비 Windows 플랫폼에서는 드라이버를 사용할 수 없거나 유지 관리가 불가능한 독점 소스 바이너리로만 제공되었기 때문이다.[47]
스마트폰의 애플리케이션으로 구현도 가능하다.
; 팩스 모뎀
팩스 모뎀은 컴퓨터 기반 팩스에 사용되며, 팩스를 송수신할 때 종이에 인쇄할 필요가 없도록 해준다.[48] 이는 팩스가 인터넷을 통해 이루어지고 전화선이 필요 없는 이팩스와는 다르다. 팩스 모뎀은 G3팩시밀리(ITU-T T.30)의 송수신 기능을 AT 명령어를 확장하여 구현한 것이다. 컬러 G3(ITU-T T.30E) 등의 확장 기능을 이용하는 경우, Class 1에 해당하는 기능만을 이용하게 된다. 기계적으로는 단독 모뎀과 소프트웨어 모뎀 모두 존재한다.
1990년대 후반부터 개인용 컴퓨터와 전화망에 연결된 팩시밀리와의 상호 통신을 위해 도입되었다.[48] 2000년대에 들어서는 업무용 팩스서버나 복합기의 팩스 인터페이스 모듈로 제조되는 것이 주류가 되었다. 팩스 모뎀 칩셋의 시장 점유율은 코넥서트(구 록웰(Rockwell))사가 대부분을 차지하고 있다. EIA-578 규격은 한때 사라졌지만, 칩셋 가격을 저렴하게 할 수 있다는 점과 G3 이외의 규격(컬러 G3, 슈퍼 G3 등)도 사용할 수 있기 때문에, 2014년 현재 주류인 EIA-592 규격을 밀어내고 있다.
| TIA EIA 규격 | TR-29 Class | 특징 | 비고 | 제정연도 |
|---|---|---|---|---|
| EIA-578 | 1 | HDLC 프레임 생성만 구현, 다른 기능은 PC측에서 구현 | 1990 | |
| 2 | G3의 송수신 제어를 구현, PC측은 영상압축한 데이터와 명령어를 주고받음 | 초안 규격 | ||
| EIA-592 | 2.0 | 최종 규격에 준거 | ||
; 음성 모뎀
음성 모뎀은 컴퓨터를 통해 직접 통화를 걸거나 받는 것부터 자동화된 로보콜 시스템과 같은 컴퓨터 전화 통합 응용 프로그램에 사용된다.[48] 음성 모뎀은 데이터 통신과 전환하거나 호환 기기 간 동시 음성 통신이 가능한 장치이다.[48] 1990년대 후반에 제조되었으나, 2000년대에 들어와서는 거의 제조되지 않고 있다.
팩스 모뎀은 컴퓨터 기반 팩스에 사용되어 팩스를 송수신할 때 종이에 인쇄할 필요가 없게 한다.[48] 이는 팩스가 인터넷을 통해 이루어지고 전화선이 필요하지 않은 이팩스와는 다르다.[48]
| 규격명 | ITU-T 권고명 | 음성 통신 | 용도 | 제정연도 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 방식 | 데이터 통신과의 경합 | ||||
| ASVD | V.34Q | 아날로그 | 중단 후 전환 | 공중전화망을 이용한 응답기·보이스메일 | 1996 |
| DSVD | V.70 | 디지털 | 대역의 일부를 이용하여 동시 통신 | 호환 기기 상호간의 화상 회의·보이스 채팅 | 1996 |
; 광대역 모뎀
DSL용 모뎀이나 케이블 텔레비전 회선을 이용하는 HFC 방식의 동축 케이블, 광섬유 케이블 방식의 FTTH 모뎀은 2000년대에 기존 전화선을 통해 초고속 인터넷을 저렴하게 제공하는 주요 기술이었다.[55][56] 현재 인터넷 속도는 수 Mbps에서 수십 Mbps에 이른다.
1990년대 후반, "광대역"이라는 용어는 다이얼업의 최대 속도인 56킬로비트/초를 초과하는 인터넷 접속 기술을 설명하기 위해 널리 사용되었다.[55][56] 다양한 DSL(디지털 가입자 회선) 기술과 케이블 광대역과 같은 여러 광대역 기술이 존재한다.
ADSL, HDSL, VDSL과 같은 DSL 기술은 전화 회선을 사용하지만, 일반적인 전화 교환기를 통과하지 않고 전화 회사 중앙 사무실의 특수 장비(DSLAM)에서 신호를 수신한다. 따라서 "다이얼링"이 필요하지 않고, 일반 음성 통화의 대역폭 제약이 없어 훨씬 높은 주파수와 빠른 속도를 지원한다. 특히 ADSL은 동일 회선에서 음성 통화와 데이터 사용을 동시에 지원한다.
케이블 모뎀은 원래 텔레비전 신호 전달을 위해 설계된 인프라를 사용하며, DSL과 유사하게 광대역 인터넷 서비스와 동시에 텔레비전 신호를 수신할 수 있다.
다른 광대역 모뎀에는 FTTx 모뎀, 위성 모뎀, 전력선 모뎀이 있다. 광대역 인터넷 접속 등 고속 디지털 통신을 위한 모뎀은 컴퓨터 등과 LAN 포트(이더넷)로 PPPoE 등을 이용한 브리지 연결 또는 라우터에 내장되어 라우터 연결하는 경우가 많다.
- 케이블 모뎀: DOCSIS 등
- 디지털 가입자 회선용 모뎀: ADSL 모뎀, VDSL 모뎀 등
- HomePNA, PLC 등의 모뎀
기존 아날로그 모뎀보다 고속성과 잡음에 대한 내성을 높여 안정성을 향상시킨 모뎀이 사용된다.
; 무선 모뎀
초기에는 컴퓨터와 아마추어 무선의 무전기(RIG)를 연결해주는 진정한 의미의 무선 모뎀이 있었다. 여기에는 간단한 저장 장치가 있어, 컴퓨터를 켜지 않아도 편지 등을 저장할 수 있는 기능이 있었다.
1990년대 말에 들어와서는 휴대전화를 통한 자료 전송이 가능했다.
2000년대에 들어서는 무선 인터넷이 도입되어 무선 모뎀을 사용하면 액세스 포인트 근처에서 인터넷을 이용할 수 있다. 이는 FM 진동수 대역의 신호를 주고받는다.
디지털 데이터를 무선으로 전송하는 모든 통신 기술에는 모뎀이 포함된다. 여기에는 직접 방송 위성, 와이파이, 와이맥스, 휴대 전화, GPS, 블루투스 및 NFC가 포함된다.
현대 통신 및 데이터 네트워크는 장거리 데이터 링크가 필요한 경우 무선 모뎀을 광범위하게 사용한다. 이러한 시스템은 전화 교환망의 중요한 부분이며, 광섬유가 경제적이지 않은 외곽 지역으로의 고속 컴퓨터 네트워크 링크에도 일반적으로 사용된다.
무선 모뎀은 다양한 유형, 대역폭 및 속도로 제공된다. 무선 모뎀은 종종 투명 또는 스마트 모뎀으로 불립니다. 이들은 여러 무선 통신 링크가 서로 다른 주파수에서 동시에 작동할 수 있도록 캐리어 주파수에 변조된 정보를 전송한다.
투명 모뎀은 전화선 모뎀 사촌과 유사한 방식으로 작동한다. 일반적으로 반이중이었는데, 이는 동시에 데이터를 송수신할 수 없다는 것을 의미한다. 일반적으로 투명 모뎀은 라운드 로빈 방식으로 폴링되어 유선 인프라에 쉽게 접근할 수 없는 분산된 위치에서 소량의 데이터를 수집한다. 투명 모뎀은 일반적으로 유틸리티 회사에서 데이터 수집에 가장 많이 사용된다.
스마트 모뎀에는 미디어 액세스 컨트롤러가 내장되어 있어 임의의 데이터 충돌을 방지하고 올바르게 수신되지 않은 데이터를 재전송한다. 스마트 모뎀은 일반적으로 투명 모뎀보다 더 많은 대역폭을 필요로 하며 일반적으로 더 높은 데이터 속도를 달성한다. IEEE 802.11 표준은 전 세계적으로 대규모로 사용되는 단거리 변조 방식을 정의한다.
'''무선 모뎀'''(wireless modem)은 무선 통신 회선을 전송 경로로 사용하는 모뎀이다. 브로드밴드 인터넷 연결을 위한 무선 모뎀은 '''모바일 모뎀'''(Mobile modem), '''휴대용 모뎀'''(portable modem)이라고 부르기도 한다.[86]
IP의 가상 LAN 카드, 라우터, 브리지 기능을 하는 것은 “모뎀”이라기보다는 “(통신) 어댑터”라고 불리는 경우가 많다.[87]
범용 무선 장치로 다양하게 사용할 수 있는 블루투스도 무선 모뎀의 일종이라고 할 수 있다.
2000년대부터 전파 대역의 효율적인 활용을 위해 2G 휴대전화나 PHS처럼 음성을 아날로그-디지털 변환하여 협대역 무선 모뎀으로 디지털 전송하는 것이 일반적이었다. 또한 2000년대 후반부터 제3세대 이동통신 시스템(3G), 와이맥스 등의 광대역 무선 접속과 Wi-Fi 액세스 포인트 등이 보급되기 시작했다.
2010년대부터 제3.5세대 휴대전화 (3.5G), 그리고 제3.9세대 휴대전화 (3.9G)가 보급되기 시작했다. 특히 3.9G(LTE)는 형식의 차이는 있지만 기반 기술은 동일한 LTE이며, 3.5G까지 보였던 규격 경쟁은 진정되고 통합이 이루어졌다. 3.9G(LTE)는 2010년대 후반에 걸쳐 본격적으로 보급되었다.
2020년대에 걸쳐 제4세대 휴대전화(4G), 제5세대 휴대전화 (5G)의 보급이 전망되고 있다.
이동통신 네트워크 이외를 사용하는 것으로, 저출력 FM 라디오파를 사용하거나, ISM 대역인 2.4GHz 대역 또는 특정 소출력 무선을 사용하는 무선 모뎀이 있다. 후자의 무선 모뎀은 호스트와 통신 포트 등으로 직접 연결하거나 이더넷 브리지로 기능하는 것도 있다. 2.4GHz 대역의 무선 모뎀은 면허가 필요 없고 고속 통신이 가능한 확산 스펙트럼을 사용하는 것이 주류이다. 아마추어 무선에서 터미널 노드 컨트롤러(TNC)가 모뎀을 내장한 데이터 링크 장치에 해당한다. 다만 TNC가 모뎀이라고 불리는 경우는 적다.
; 모바일 광대역 모뎀
휴대전화 시스템(GPRS, UMTS, HSPA, EVDO, 와이맥스, 5G 등)을 사용하는 모뎀은 모바일 광대역 모뎀(무선 모뎀이라고도 함)으로 알려져 있다. 무선 모뎀은 노트북, 휴대전화 또는 다른 장치에 내장되거나 외부에 연결될 수 있다. 외부 무선 모뎀에는 연결 카드, USB 모뎀 및 셀룰러 라우터가 포함된다.[62][63]
대부분의 GSM 무선 모뎀에는 통합 SIM 카드 홀더가 함께 제공된다 (예: 화웨이 E220(Huawei E220), Sierra 881). 일부 모델에는 추가 외부 안테나용 microSD 메모리 슬롯 및/또는 잭도 제공된다 (화웨이 E1762(Huawei E1762), Sierra Compass 885).[62][63]
CDMA(EVDO) 버전은 일반적으로 R-UIM 카드를 사용하지 않고 ESN을 사용한다.
2011년 4월 말까지 USB 모뎀의 전 세계 출하량은 쉽게 버릴 수 있기 때문에 내장형 3G 및 4G 모듈보다 3:1로 많았다. 태블릿 판매가 증가하고 모뎀의 추가 비용이 줄어들면서 내장형 모뎀이 별도 모뎀을 추월할 수 있으므로 2016년에는 비율이 1:1로 바뀔 수 있다.[64]
휴대전화와 마찬가지로 모바일 광대역 모뎀은 특정 네트워크 제공업체에 SIM 잠금될 수 있다. 모뎀의 잠금 해제는 '잠금 해제 코드'를 사용하여 휴대전화의 잠금을 해제하는 것과 같은 방식으로 수행된다.
; 기타 무선 모뎀
와이파이, 블루투스 등 근거리 무선 통신 기술에도 모뎀이 포함된다.[86] IP의 가상 LAN 카드, 라우터, 브리지 기능을 하는 것은 “모뎀”이라기보다는 “(통신) 어댑터”라고 불리는 경우가 많다.[87] 범용 무선 장치로 다양하게 사용할 수 있는 블루투스도 무선 모뎀의 일종이라고 할 수 있다.
; 광 모뎀
광섬유를 이용한 통신에 사용되는 장치는 광 네트워크 단말기(ONT) 또는 광 네트워크 장치(ONU)라고 불린다.[65][66] 이러한 장치는 광가입자망 설치에 사용되며, 집 안이나 밖에 설치되어 광매체를 구리 이더넷 인터페이스로 변환한다. 이후 라우터나 게이트웨이가 설치되어 인증, 라우팅, NAT 및 기타 인터넷 기능과 더불어 통화 및 텔레비전 서비스와 같은 "트리플 플레이" 기능을 수행하는 경우가 많다. 이 장치들은 유사한 기능을 수행하여 모뎀으로 불리기도 한다.[65][66]
광섬유 시스템은 직교 진폭 변조(QAM)를 사용하여 처리량을 극대화한다. 16QAM은 심볼당 4비트를 전송하며, 속도는 초당 200 또는 400기가비트이다. 64QAM은 심볼당 6비트를 전송하며, 속도는 초당 최대 65테라비트이다.[67][68][69]
기존 아날로그 모뎀보다 고속성과 잡음에 대한 내성을 높여 안정성을 향상시킨 모뎀으로, RS-232C와 같은 시리얼 인터페이스를 반도체 레이저 광으로 변환하여 광케이블을 이용해 통신한다.
3. 1. 통신 방식에 따른 분류
단방향 통신만 가능하며, 송신 측과 수신 측을 바꿀 수 없다.송수신을 동시에 할 수 없고, 통신 방향을 바꿔서 사용하는 방식이다. 현재도 POS 시스템이나 은행용 업무 시스템(전은 절차)의 일부에서 사용되고 있다. G3 팩시밀리도 이 방식이다(제어 통신 및 화상 통신 모두).
다양한 복신 방식을 이용하여 송수신을 동시에 할 수 있도록 되어 있는 것. 현재 일반적으로 사용되고 있다.
3. 2. 동기 방식에 따른 분류
비동기 모뎀은 일반적으로 사용되는 유형으로, 동기 기능이 없다. 조보 동기식으로 비트 단위 동기, HDLC(High-Level Data Link Control) 등의 플래그 동기 또는 문자 동기로 블록 단위 동기를 데이터 신호 자체에서 처리하며 통신한다. 동기 모뎀에 비해 속도와 신뢰성이 떨어지지만, 저렴하다.동기 모뎀은 일부 업무용으로 사용되는 방식이다. 단말 장치에서 별도의 신호선으로 전송된 데이터 신호와 동기 신호를 하나의 전송 경로로 전송하고, 수신측에서 데이터 신호와 동기 신호를 분리하여 별도의 신호선으로 단말 장치에 수신시키는 것이다. 비동기 모뎀에 비해 안정적이고 고속 통신이 가능하지만, 고가이다.
3. 3. 변조 방식에 따른 분류
모뎀은 전송할 수 있는 최대 데이터 양에 따라 분류되며, 주로 초당 비트 수(bit/s)로 표시된다. 최신 광대역 모뎀의 속도는 일반적으로 초당 메가비트(Mbit/s)로 표시된다.역사적으로 모뎀은 심볼 속도 (보)로 분류되기도 했다. 보 단위는 초당 심볼 수 또는 모뎀이 새 신호를 보내는 횟수를 나타낸다. 예를 들어, ITU-T V.21 표준은 오디오 주파수 편이 변조를 사용하여 300보로 초당 300비트를 전송했다. 반면, ITU-T V.22 표준은 위상 편이 변조를 사용하여 초당 600개의 심볼(600보)을 전송하여 1,200 비트를 전송했다.
많은 모뎀은 가변 속도 모뎀으로, 품질이 좋지 않거나 너무 긴 전화선과 같이 이상적인 특성보다 낮은 환경에서 사용될수 있다.
- 주파수 편이 변조 (FSK): 주파수를 변경하여 데이터를 전송한다. (예: Bell 103, V.21)
- 위상 편이 변조 (PSK): 위상을 변경하여 데이터를 전송한다. (예: V.26, V.27)
- 직교 진폭 변조 (QAM): 위상과 진폭을 조합하여 데이터를 전송한다. (예: V.22bis, V.32)
- 트렐리스 부호 변조 (TCM): 오류 정정 부호를 사용하여 전송 신뢰도를 높인다. (예: V.32bis, V.34)
3. 4. 인터페이스
구형 기종은 RS-232C, RS-422 등의 직렬 포트를 사용했다. 비교적 신형 기종은 USB, 익스프레스카드 등을 사용한다. 고속 모뎀은 LAN 포트(이더넷)를 사용하는 경우가 많다.3. 5. 접속 방식
다이얼업 모뎀은 음향 결합기 또는 직접 전기 연결 방식의 두 가지 방식으로 연결될 수 있다.'''음향 커플러'''
벨(AT&T)은 1958년 초부터 전화 네트워크에 직접 유선으로 연결되는 모뎀을 제공했지만, 당시 규정상 비벨(Bell) 장치를 전화선에 직접 전기적으로 연결하는 것을 허용하지 않았다. 그러나 허시-어-폰 판결에 따라 고객은 전화기의 기능에 지장을 주지 않는 한 어떤 장치라도 ''전화기에 부착''할 수 있게 되었다. 이를 통해 제3자(비벨) 제조업체는 ''음향 커플러''를 사용하는 모뎀을 판매할 수 있게 되었다.[40]
음향 커플러를 사용하면 일반 전화 수화기를 스피커와 마이크가 수화기의 스피커와 마이크와 일치하도록 배치된 받침대에 놓았다. 모뎀에서 사용하는 신호음은 수화기로 전송 및 수신되었고, 수화기는 이를 전화선으로 전달했다.[41]
모뎀은 전기적으로 연결되지 않았기 때문에, 전화를 걸거나 끊거나, 전화를 걸기 위해서는 전화선을 직접 제어해야 했기 때문에 이러한 작업을 수행할 수 없었다. 터치톤 다이얼링이 가능했을 수도 있지만, 당시 터치톤 방식은 보편적으로 사용되지 않았다. 따라서 사용자는 수화기를 들고 전화를 걸고 나서 수화기를 커플러에 놓는 과정을 거쳐야 했다. 이 과정을 빠르게 하기 위해 사용자는 ''다이얼러'' 또는 ''자동 발신 장치''를 구입할 수 있었다.
'''직접 연결 모뎀'''
'''허시-어-폰 사건 (Hush-A-Phone Corp. v. United States)''' 판결은 음향 결합기를 합법화했지만, 전화기의 전기적 연결이 아닌, 전화기 세트에 대한 기계적 연결에만 적용되었다. 그러나 1968년의 '''카터폰 판결 (Carterfone)'''은 전화 네트워크에 대한 간섭을 방지하기 위한 엄격한 벨(Bell)사의 표준을 준수하는 한, 고객이 전화선에 장치를 직접 연결할 수 있도록 허용했다.[40] 이는 음향 결합기를 통해서가 아니라 전화선에 직접 연결되는 직접 연결 모뎀(direct-connect modem)의 독립적인 (AT&T가 아닌) 제조를 가능하게 했다.
'''카터폰''' 판결은 AT&T가 장치의 연결을 허용하도록 요구했지만, AT&T는 자사 네트워크를 보호하기 위해 특수 장치를 사용할 수 있도록 허용받아야 한다고 주장했으며, 이 장치는 제3자 모뎀과 회선 사이에 설치되는 데이터 접속 장치 (Data Access Arrangement, DAA)라고 불린다. DAA의 사용은 1969년부터 1975년까지 의무적이었으며, 새로운 FCC 규정 제68조는 제3자 장치에 동등한 회로가 포함되는 것을 조건으로 벨(Bell)사가 제공하는 DAA 없이 장치를 사용할 수 있도록 허용했다.[39]
1980년대 이후에 생산된 거의 모든 모뎀은 직접 연결 방식이다.
'''자동 호출 장치 (다이얼러)'''
초기 모뎀은 자체적으로 전화를 걸거나 받을 수 없었으며, 이러한 단계에는 사람의 개입이 필요했다.
1964년 초, 벨(Bell)은 호스트 머신의 두 번째 직렬 포트에 별도로 연결되는 자동 발신 장치(Automatic calling units)를 제공했는데, 이 장치는 회선을 열고, 번호를 다이얼하고, 심지어 모뎀으로 제어를 넘기기 전에 상대편이 성공적으로 연결되었는지 확인하도록 명령할 수 있었다.[42] 이후 타사 모델이 등장했는데, 이는 간단히 "다이얼러(dialers)"로 알려지기도 했다. 그리고 시분할 시스템에 자동으로 로그인하는 기능과 같은 기능들이 추가되었다.[43]
결국 이 기능은 모뎀에 내장되어 별도의 장치가 필요 없게 되었다.
'''망 제어 장치'''(網制御装置)는 '''NCU'''(Network Control Unit)라고도 불리는, 일반 가입자 회선에 접속하기 위해 교환기에 대한 회선 접속, 상대방의 전화번호 통지, 절단, 통신 목적지 변경 등의 처리를 수행하는 장치이다.
초기에는 전화기 형태를 하고 있으며, 회선 접속 등의 동작은 수동으로 다이얼하거나 회로를 전환하는 방식이었지만, 이후 컴퓨터 제어를 통해 자동 발신, 자동 수신도 가능해졌다.
초기 단계에서는 NCU에서 제어 신호 전용 케이블로 모뎀에 연결되었지만, 이후 모뎀과 일체형으로 된 장치가 등장한다. 헤이즈 AT 명령어(Hayes AT command)라는 업계 표준 명령어를 탑재한 모뎀이 등장하면서 전용 케이블을 통해 제어할 필요가 없어졌고, 제어 코드의 표준화와 통신 회선 접속의 모듈러 잭화에 따라 일반적인 개인용 컴퓨터 통신 등에서도 사용할 수 있게 되었다.
3. 5. 1. 직접 연결 모뎀
'''허시-어-폰 사건 (Hush-A-Phone Corp. v. United States)''' 판결은 음향 결합기를 합법화했지만, 전화기의 전기적 연결이 아닌, 전화기 세트에 대한 기계적 연결에만 적용되었다. 그러나 1968년의 '''카터폰 판결 (Carterfone)'''은 전화 네트워크에 대한 간섭을 방지하기 위한 엄격한 벨(Bell)사의 표준을 준수하는 한, 고객이 전화선에 장치를 직접 연결할 수 있도록 허용했다.[40] 이는 음향 결합기를 통해서가 아니라 전화선에 직접 연결되는 직접 연결 모뎀(direct-connect modem)의 독립적인 (AT&T가 아닌) 제조를 가능하게 했다.'''카터폰''' 판결은 AT&T가 장치의 연결을 허용하도록 요구했지만, AT&T는 자사 네트워크를 보호하기 위해 특수 장치를 사용할 수 있도록 허용받아야 한다고 주장했으며, 이 장치는 제3자 모뎀과 회선 사이에 설치되는 데이터 접속 장치 (Data Access Arrangement, DAA)라고 불린다. DAA의 사용은 1969년부터 1975년까지 의무적이었으며, 새로운 FCC 규정 제68조는 제3자 장치에 동등한 회로가 포함되는 것을 조건으로 벨(Bell)사가 제공하는 DAA 없이 장치를 사용할 수 있도록 허용했다.[39]
1980년대 이후에 생산된 거의 모든 모뎀은 직접 연결 방식이다.
3. 5. 2. 음향 커플러
벨(AT&T)은 1958년 초부터 전화 네트워크에 직접 유선으로 연결되는 모뎀을 제공했지만, 당시 규정상 비벨(Bell) 장치를 전화선에 직접 전기적으로 연결하는 것을 허용하지 않았다. 그러나 허시-어-폰 판결에 따라 고객은 전화기의 기능에 지장을 주지 않는 한 어떤 장치라도 ''전화기에 부착''할 수 있게 되었다. 이를 통해 제3자(비벨) 제조업체는 ''음향 커플러''를 사용하는 모뎀을 판매할 수 있게 되었다.[40]음향 커플러를 사용하면 일반 전화 수화기를 스피커와 마이크가 수화기의 스피커와 마이크와 일치하도록 배치된 받침대에 놓았다. 모뎀에서 사용하는 신호음은 수화기로 전송 및 수신되었고, 수화기는 이를 전화선으로 전달했다.[41]
모뎀은 전기적으로 연결되지 않았기 때문에, 전화를 걸거나 끊거나, 전화를 걸기 위해서는 전화선을 직접 제어해야 했기 때문에 이러한 작업을 수행할 수 없었다. 터치톤 다이얼링이 가능했을 수도 있지만, 당시 터치톤 방식은 보편적으로 사용되지 않았다. 따라서 사용자는 수화기를 들고 전화를 걸고 나서 수화기를 커플러에 놓는 과정을 거쳐야 했다. 이 과정을 빠르게 하기 위해 사용자는 ''다이얼러'' 또는 ''자동 발신 장치''를 구입할 수 있었다.
3. 5. 3. 자동 호출 장치 (다이얼러)
초기 모뎀은 자체적으로 전화를 걸거나 받을 수 없었으며, 이러한 단계에는 사람의 개입이 필요했다.1964년 초, 벨(Bell)은 호스트 머신의 두 번째 직렬 포트에 별도로 연결되는 자동 발신 장치(Automatic calling units)를 제공했는데, 이 장치는 회선을 열고, 번호를 다이얼하고, 심지어 모뎀으로 제어를 넘기기 전에 상대편이 성공적으로 연결되었는지 확인하도록 명령할 수 있었다.[42] 이후 타사 모델이 등장했는데, 이는 간단히 "다이얼러(dialers)"로 알려지기도 했다. 그리고 시분할 시스템에 자동으로 로그인하는 기능과 같은 기능들이 추가되었다.[43]
결국 이 기능은 모뎀에 내장되어 별도의 장치가 필요 없게 되었다.
'''망 제어 장치'''(網制御装置)는 '''NCU'''(Network Control Unit)라고도 불리는, 일반 가입자 회선에 접속하기 위해 교환기에 대한 회선 접속, 상대방의 전화번호 통지, 절단, 통신 목적지 변경 등의 처리를 수행하는 장치이다.
초기에는 전화기 형태를 하고 있으며, 회선 접속 등의 동작은 수동으로 다이얼하거나 회로를 전환하는 방식이었지만, 이후 컴퓨터 제어를 통해 자동 발신, 자동 수신도 가능해졌다.
초기 단계에서는 NCU에서 제어 신호 전용 케이블로 모뎀에 연결되었지만, 이후 모뎀과 일체형으로 된 장치가 등장한다. 헤이즈 AT 명령어(Hayes AT command)라는 업계 표준 명령어를 탑재한 모뎀이 등장하면서 전용 케이블을 통해 제어할 필요가 없어졌고, 제어 코드의 표준화와 통신 회선 접속의 모듈러 잭화에 따라 일반적인 개인용 컴퓨터 통신 등에서도 사용할 수 있게 되었다.
3. 6. 소프트 모뎀
소프트 모뎀은 모뎀 측 하드웨어를 간소화하고 컴퓨터 측 CPU에서 처리의 대부분을 담당하는 방식이다. 부품 수가 적고 회로가 차지하는 기판 면적이 좁으며 비용이 저렴하다. 기능의 대부분을 소프트웨어로 구현하기 때문에 새로운 규격에도 소프트웨어 변경만으로 대응이 가능하다.1990년대 이전에는 모뎀이 이산형 데이터를 아날로그 신호로 변환하고 다시 변환하는 모든 전자 장치와 지능, 그리고 이산 논리와 특수 목적 칩의 혼합으로 다이얼링 프로세스를 처리하는 기능을 모두 포함하고 있었다. 이러한 유형의 모뎀을 ''컨트롤러 기반'' 모뎀이라고 한다.[44] 1993년, Digicom은 ''Connection 96 Plus''를 출시했는데, 이 모뎀은 범용 디지털 신호 프로세서를 사용하여 재프로그래밍을 통해 새로운 표준으로 업그레이드할 수 있었다.[45] 이후 USRobotics는 유사하게 업그레이드 가능한 DSP 기반 디자인인 ''Sportster Winmodem''을 출시했다.[46]
일반적인 모뎀(인텔리전트 모뎀)은 NCU에서 아날로그 신호와 디지털 신호의 상호 변환을 수행하는 ADC/DAC에 연결될 때까지의 트랜스, 증폭기, 이퀄라이저 등의 아날로그 회로와, ADC/DAC에 연결되어 변조, 복조, 압축/압축 해제, 오류 수정, 명령 처리를 담당하는 DSP 및 직렬 인터페이스 회로로 구성되어 있다. 컴퓨터 측 CPU가 DSP의 기능을 담당하면, 하드웨어로 필요한 부품은 NCU, 트랜스, 최소한의 아날로그 회로, ADC/DAC가 된다. 특히 DSP는 고가의 부품이므로 생략함으로써 상당한 비용 절감을 가져온다.
직렬 인터페이스도 생략되고, 원시 아날로그 신호를 ADC/DAC를 통해 고속으로 CPU와 입출력하기 위해 FIFO 메모리와 호스트 버스 인터페이스(ISA, PCI, USB)가 사용된다. 초기 소프트 모뎀을 제외하고, 현재의 소프트 모뎀은 아날로그 회로부터 호스트 버스 인터페이스까지 전부를 원칩으로 구성하고 있다.
장치 드라이버는 DSP가 담당했던 처리를 에뮬레이션하고, 이퀄라이저, 게인 조정, NCU에서 사용하는 신호의 생성, 변조, 복조, 압축/압축 해제, 오류 수정, 명령 처리를 수행하여 운영 체제에 가상 직렬 인터페이스 형태로 인텔리전트 모뎀이 존재하는 것처럼 보이게 한다. 초기 소프트 모뎀은 CPU 성능을 많이 소모했지만, 현대의 CPU는 처리 능력이 향상되고 DSP적인 명령어 세트를 갖추고 있어 CPU 부하가 줄어들었다.
''소프트 모뎀''과 ''윈모뎀''이라는 용어는 비 Windows 기반 컴퓨팅 환경에서 부정적인 의미를 갖게 되었는데, 비 Windows 플랫폼에서는 드라이버를 사용할 수 없거나 유지 관리가 불가능한 독점 소스 바이너리로만 제공되었기 때문이다.[47]
스마트폰의 애플리케이션으로 구현도 가능하다.
3. 7. 팩스 모뎀
팩스 모뎀은 컴퓨터 기반 팩스에 사용되며, 팩스를 송수신할 때 종이에 인쇄할 필요가 없도록 해준다.[48] 이는 팩스가 인터넷을 통해 이루어지고 전화선이 필요 없는 이팩스와는 다르다. 팩스 모뎀은 G3팩시밀리(ITU-T T.30)의 송수신 기능을 AT 명령어를 확장하여 구현한 것이다. 컬러 G3(ITU-T T.30E) 등의 확장 기능을 이용하는 경우, Class 1에 해당하는 기능만을 이용하게 된다. 기계적으로는 단독 모뎀과 소프트웨어 모뎀 모두 존재한다.1990년대 후반부터 개인용 컴퓨터와 전화망에 연결된 팩시밀리와의 상호 통신을 위해 도입되었다.[48] 2000년대에 들어서는 업무용 팩스서버나 복합기의 팩스 인터페이스 모듈로 제조되는 것이 주류가 되었다. 팩스 모뎀 칩셋의 시장 점유율은 코넥서트(구 록웰(Rockwell))사가 대부분을 차지하고 있다. EIA-578 규격은 한때 사라졌지만, 칩셋 가격을 저렴하게 할 수 있다는 점과 G3 이외의 규격(컬러 G3, 슈퍼 G3 등)도 사용할 수 있기 때문에, 2014년 현재 주류인 EIA-592 규격을 밀어내고 있다.
| TIA EIA 규격 | TR-29 Class | 특징 | 비고 | 제정연도 |
|---|---|---|---|---|
| EIA-578 | 1 | HDLC 프레임 생성만 구현, 다른 기능은 PC측에서 구현 | 1990 | |
| 2 | G3의 송수신 제어를 구현, PC측은 영상압축한 데이터와 명령어를 주고받음 | 초안 규격 | ||
| EIA-592 | 2.0 | 최종 규격에 준거 | ||
3. 8. 음성 모뎀
음성 모뎀은 컴퓨터를 통해 직접 통화를 걸거나 받는 것부터 자동화된 로보콜 시스템과 같은 컴퓨터 전화 통합 응용 프로그램에 사용된다.[48] 음성 모뎀은 데이터 통신과 전환하거나 호환 기기 간 동시 음성 통신이 가능한 장치이다.[48] 1990년대 후반에 제조되었으나, 2000년대에 들어와서는 거의 제조되지 않고 있다.팩스 모뎀은 컴퓨터 기반 팩스에 사용되어 팩스를 송수신할 때 종이에 인쇄할 필요가 없게 한다.[48] 이는 팩스가 인터넷을 통해 이루어지고 전화선이 필요하지 않은 이팩스와는 다르다.[48]
| 규격명 | ITU-T 권고명 | 음성 통신 | 용도 | 제정연도 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 방식 | 데이터 통신과의 경합 | ||||
| ASVD | V.34Q | 아날로그 | 중단 후 전환 | 공중전화망을 이용한 응답기·보이스메일 | 1996 |
| DSVD | V.70 | 디지털 | 대역의 일부를 이용하여 동시 통신 | 호환 기기 상호간의 화상 회의·보이스 채팅 | 1996 |
3. 9. 광대역 모뎀
DSL용 모뎀이나 케이블 텔레비전 회선을 이용하는 HFC 방식의 동축 케이블, 광섬유 케이블 방식의 FTTH 모뎀은 2000년대에 기존 전화선을 통해 초고속 인터넷을 저렴하게 제공하는 주요 기술이었다.[55][56] 현재 인터넷 속도는 수 Mbps에서 수십 Mbps에 이른다.1990년대 후반, "광대역"이라는 용어는 다이얼업의 최대 속도인 56킬로비트/초를 초과하는 인터넷 접속 기술을 설명하기 위해 널리 사용되었다.[55][56] 다양한 DSL(디지털 가입자 회선) 기술과 케이블 광대역과 같은 여러 광대역 기술이 존재한다.
ADSL, HDSL, VDSL과 같은 DSL 기술은 전화 회선을 사용하지만, 일반적인 전화 교환기를 통과하지 않고 전화 회사 중앙 사무실의 특수 장비(DSLAM)에서 신호를 수신한다. 따라서 "다이얼링"이 필요하지 않고, 일반 음성 통화의 대역폭 제약이 없어 훨씬 높은 주파수와 빠른 속도를 지원한다. 특히 ADSL은 동일 회선에서 음성 통화와 데이터 사용을 동시에 지원한다.
케이블 모뎀은 원래 텔레비전 신호 전달을 위해 설계된 인프라를 사용하며, DSL과 유사하게 광대역 인터넷 서비스와 동시에 텔레비전 신호를 수신할 수 있다.
다른 광대역 모뎀에는 FTTx 모뎀, 위성 모뎀, 전력선 모뎀이 있다. 광대역 인터넷 접속 등 고속 디지털 통신을 위한 모뎀은 컴퓨터 등과 LAN 포트(이더넷)로 PPPoE 등을 이용한 브리지 연결 또는 라우터에 내장되어 라우터 연결하는 경우가 많다.
- 케이블 모뎀: DOCSIS 등
- 디지털 가입자 회선용 모뎀: ADSL 모뎀, VDSL 모뎀 등
- HomePNA, PLC 등의 모뎀
기존 아날로그 모뎀보다 고속성과 잡음에 대한 내성을 높여 안정성을 향상시킨 모뎀이 사용된다.
3. 10. 무선 모뎀
초기에는 컴퓨터와 아마추어 무선의 무전기(RIG)를 연결해주는 진정한 의미의 무선 모뎀이 있었다. 여기에는 간단한 저장 장치가 있어, 컴퓨터를 켜지 않아도 편지 등을 저장할 수 있는 기능이 있었다.1990년대 말에 들어와서는 휴대전화를 통한 자료 전송이 가능했다.
2000년대에 들어서는 무선 인터넷이 도입되어 무선 모뎀을 사용하면 액세스 포인트 근처에서 인터넷을 이용할 수 있다. 이는 FM 진동수 대역의 신호를 주고받는다.
디지털 데이터를 무선으로 전송하는 모든 통신 기술에는 모뎀이 포함된다. 여기에는 직접 방송 위성, 와이파이, 와이맥스, 휴대 전화, GPS, 블루투스 및 NFC가 포함된다.
현대 통신 및 데이터 네트워크는 장거리 데이터 링크가 필요한 경우 무선 모뎀을 광범위하게 사용한다. 이러한 시스템은 전화 교환망의 중요한 부분이며, 광섬유가 경제적이지 않은 외곽 지역으로의 고속 컴퓨터 네트워크 링크에도 일반적으로 사용된다.
무선 모뎀은 다양한 유형, 대역폭 및 속도로 제공된다. 무선 모뎀은 종종 투명 또는 스마트 모뎀으로 불립니다. 이들은 여러 무선 통신 링크가 서로 다른 주파수에서 동시에 작동할 수 있도록 캐리어 주파수에 변조된 정보를 전송한다.
투명 모뎀은 전화선 모뎀 사촌과 유사한 방식으로 작동한다. 일반적으로 반이중이었는데, 이는 동시에 데이터를 송수신할 수 없다는 것을 의미한다. 일반적으로 투명 모뎀은 라운드 로빈 방식으로 폴링되어 유선 인프라에 쉽게 접근할 수 없는 분산된 위치에서 소량의 데이터를 수집한다. 투명 모뎀은 일반적으로 유틸리티 회사에서 데이터 수집에 가장 많이 사용된다.
스마트 모뎀에는 미디어 액세스 컨트롤러가 내장되어 있어 임의의 데이터 충돌을 방지하고 올바르게 수신되지 않은 데이터를 재전송한다. 스마트 모뎀은 일반적으로 투명 모뎀보다 더 많은 대역폭을 필요로 하며 일반적으로 더 높은 데이터 속도를 달성한다. IEEE 802.11 표준은 전 세계적으로 대규모로 사용되는 단거리 변조 방식을 정의한다.
'''무선 모뎀'''(wireless modem)은 무선 통신 회선을 전송 경로로 사용하는 모뎀이다. 브로드밴드 인터넷 연결을 위한 무선 모뎀은 '''모바일 모뎀'''(Mobile modem), '''휴대용 모뎀'''(portable modem)이라고 부르기도 한다.[86]
IP의 가상 LAN 카드, 라우터, 브리지 기능을 하는 것은 “모뎀”이라기보다는 “(통신) 어댑터”라고 불리는 경우가 많다.[87]
범용 무선 장치로 다양하게 사용할 수 있는 블루투스도 무선 모뎀의 일종이라고 할 수 있다.
2000년대부터 전파 대역의 효율적인 활용을 위해 2G 휴대전화나 PHS처럼 음성을 아날로그-디지털 변환하여 협대역 무선 모뎀으로 디지털 전송하는 것이 일반적이었다. 또한 2000년대 후반부터 제3세대 이동통신 시스템(3G), 와이맥스 등의 광대역 무선 접속과 Wi-Fi 액세스 포인트 등이 보급되기 시작했다.
2010년대부터 제3.5세대 휴대전화 (3.5G), 그리고 제3.9세대 휴대전화 (3.9G)가 보급되기 시작했다. 특히 3.9G(LTE)는 형식의 차이는 있지만 기반 기술은 동일한 LTE이며, 3.5G까지 보였던 규격 경쟁은 진정되고 통합이 이루어졌다. 3.9G(LTE)는 2010년대 후반에 걸쳐 본격적으로 보급되었다.
2020년대에 걸쳐 제4세대 휴대전화(4G), 제5세대 휴대전화 (5G)의 보급이 전망되고 있다.
이동통신 네트워크 이외를 사용하는 것으로, 저출력 FM 라디오파를 사용하거나, ISM 대역인 2.4GHz 대역 또는 특정 소출력 무선을 사용하는 무선 모뎀이 있다. 후자의 무선 모뎀은 호스트와 통신 포트 등으로 직접 연결하거나 이더넷 브리지로 기능하는 것도 있다. 2.4GHz 대역의 무선 모뎀은 면허가 필요 없고 고속 통신이 가능한 확산 스펙트럼을 사용하는 것이 주류이다. 아마추어 무선에서 터미널 노드 컨트롤러(TNC)가 모뎀을 내장한 데이터 링크 장치에 해당한다. 다만 TNC가 모뎀이라고 불리는 경우는 적다.
3. 10. 1. 모바일 광대역 모뎀
휴대전화 시스템(GPRS, UMTS, HSPA, EVDO, 와이맥스, 5G 등)을 사용하는 모뎀은 모바일 광대역 모뎀(무선 모뎀이라고도 함)으로 알려져 있다. 무선 모뎀은 노트북, 휴대전화 또는 다른 장치에 내장되거나 외부에 연결될 수 있다. 외부 무선 모뎀에는 연결 카드, USB 모뎀 및 셀룰러 라우터가 포함된다.[62][63]대부분의 GSM 무선 모뎀에는 통합 SIM 카드 홀더가 함께 제공된다 (예: 화웨이 E220(Huawei E220), Sierra 881). 일부 모델에는 추가 외부 안테나용 microSD 메모리 슬롯 및/또는 잭도 제공된다 (화웨이 E1762(Huawei E1762), Sierra Compass 885).[62][63]
CDMA(EVDO) 버전은 일반적으로 R-UIM 카드를 사용하지 않고 ESN을 사용한다.
2011년 4월 말까지 USB 모뎀의 전 세계 출하량은 쉽게 버릴 수 있기 때문에 내장형 3G 및 4G 모듈보다 3:1로 많았다. 태블릿 판매가 증가하고 모뎀의 추가 비용이 줄어들면서 내장형 모뎀이 별도 모뎀을 추월할 수 있으므로 2016년에는 비율이 1:1로 바뀔 수 있다.[64]
휴대전화와 마찬가지로 모바일 광대역 모뎀은 특정 네트워크 제공업체에 SIM 잠금될 수 있다. 모뎀의 잠금 해제는 '잠금 해제 코드'를 사용하여 휴대전화의 잠금을 해제하는 것과 같은 방식으로 수행된다.
3. 10. 2. 기타 무선 모뎀
와이파이, 블루투스 등 근거리 무선 통신 기술에도 모뎀이 포함된다.[86] IP의 가상 LAN 카드, 라우터, 브리지 기능을 하는 것은 “모뎀”이라기보다는 “(통신) 어댑터”라고 불리는 경우가 많다.[87] 범용 무선 장치로 다양하게 사용할 수 있는 블루투스도 무선 모뎀의 일종이라고 할 수 있다.3. 11. 광 모뎀
광섬유를 이용한 통신에 사용되는 장치는 광 네트워크 단말기(ONT) 또는 광 네트워크 장치(ONU)라고 불린다.[65][66] 이러한 장치는 광가입자망 설치에 사용되며, 집 안이나 밖에 설치되어 광매체를 구리 이더넷 인터페이스로 변환한다. 이후 라우터나 게이트웨이가 설치되어 인증, 라우팅, NAT 및 기타 인터넷 기능과 더불어 통화 및 텔레비전 서비스와 같은 "트리플 플레이" 기능을 수행하는 경우가 많다. 이 장치들은 유사한 기능을 수행하여 모뎀으로 불리기도 한다.[65][66]광섬유 시스템은 직교 진폭 변조(QAM)를 사용하여 처리량을 극대화한다. 16QAM은 심볼당 4비트를 전송하며, 속도는 초당 200 또는 400기가비트이다. 64QAM은 심볼당 6비트를 전송하며, 속도는 초당 최대 65테라비트이다.[67][68][69]
기존 아날로그 모뎀보다 고속성과 잡음에 대한 내성을 높여 안정성을 향상시킨 모뎀으로, RS-232C와 같은 시리얼 인터페이스를 반도체 레이저 광으로 변환하여 광케이블을 이용해 통신한다.
4. 기타
널 모뎀은 모뎀 없이 두 컴퓨터를 직접 연결하는 데 사용되는 특수 케이블 또는 어댑터이다. 널 모뎀 케이블은 두 기기의 직렬 포트를 연결하는 특수하게 배선된 케이블로, 송신 및 수신 라인이 반전되어 있다. 
단거리 모뎀(short haul modem)은 전용선 모뎀과 전화 접속 모뎀의 중간 형태로, 건물 내 등 비교적 짧은 거리에서 사용된다. 전용선을 통해 전송하지만, 거리는 전용선 모뎀보다 짧다. 직렬 연결을 수백 미터에서 수 킬로미터까지 연장할 수 있다. 일부 단거리 모뎀은 변조를 사용하지만, 저가형 장치는 디지털 신호의 레벨만 높이는 "라인 드라이버"이다.
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