An-nuur Na. 179

AN-NUUR Na.179 Shaaban 1419, Desemba 11 - 17, 1998

Ielewe Modem Yako Hassan Omar

Neno "MODEM" (MOdulator/DEModulator) limekuwa maarufu sana katika zama hizi za mawasiliano ya kompyuta. Kwa kifupi hicho ni kifaa (kama kinavyoonekana kwenye Picha 1), kinachotumiwa kuweza kuunganisha kompyuta moja na kompyuta nyengine kwa njia ya simu. MODEM ni kifaa kinachobadilisha umeme wa aina ya "digital" kuwa umeme wa aina ya "analog" kisha kikaupeleka mahali kwa kupitia njia ya simu. Hiyo ndio ile sifa ya kwanza ya kuwa "Modulator". Aidha kifaa hicho kinapata sifa ya kuwa "Demodulator" kinapoupokea kwa njia ya simu, umeme wa aina ya "analog" na kuubadilisha kuwa wa aina ya "digital" ili uweze kueleweka na kufanyiwa kazi na kompyuta.

Picha 1: Modem ya nje (external modem).

Umeme wa aina ya "digital" una sifa ya kuwa na vima viwili tu: ama kuwa haupo kabisa digit ‘0’ au kuwa na kima maalum, mara nyingi volt 5, kufanya digit ‘1’. Ndio maana unasikia kompyuta inacheza na sifuri na moja tu, lakini ni kwa namna hiyo. Katika hali ya kawaida, hauwezi kabisa umeme kuwa volt 0 au volt 5 bila kuzidi au kupungua kidogo. Kwa hivyo huwekwa viwango maalum. Kwa mfano, labda digit ‘1’ ni pale umeme unapokuwa baina ya volt 4.9 na volt 5.1.

Kwa upande mwingine, umeme wa aina ya "analog" huu unabadilika vyovyote tu vile. Mara unakuwa volt 1.2, mara volt -5.6, mara volt 3.4 n.k. Maelezo hayo bila shaka ni ya juu juu sana ila tulitaka tu yaeleweke hayo maneno "digital" na "analog".

Sasa modem za siku hizi sio tu zinaweza kusafirisha data kwa njia ya simu bali pia zina uwezo wa kupeleka fax na ndio maana unasikia zinaitwa fax modem. Kunawekwa chip maalum ya kushughulikia fax na hiyo ni tafauti kabisa na zile sehemu zinazoshughulikia data za kawaida. Jambo la msingi ni kujua kuwa si modem zote zenye uwezo wa kupeleka au kupokea fax. Aidha, hata hizo zenye chip za fax, baadhi zina uwezo wa KUPELEKA tu ila hazina uwezo wa KUPOKEA fax. Hata hivyo, nyingi zao, hasa za siku hizi zinaweza kufanya mambo yote mawili.

Vigezo vikubwa vinavyotumika kutafautisha sifa za modem ni kama ifuatavyo:

1. Mfumo wa kupelekea na kupokelea data (Data Transmission Standard)

Mfumo (standard) wa kupelekea/kupokelea data uliokuwa maarufu miaka michache iliyopita ni mfumo wa V.32bis. Modem inayotumia mfumo huo inawasiliana na wenziwe kwa kutumia protokali ya V.32 kwa kasi (speed) ya 14400 bits per second (bps) (au 14.4 kilo-bits per second, (kbps)). Mfumo wa V.32 (bila ya ‘bis’) ni kuwa modem inatumia protokali hiyo hiyo ya V.32 ila kwa mawasiliano ya kasi ya 9600 bps. V.32ter (ter=terbo) ni mfumo ambao ni mali ya AT&T, (yaani ni proprietary), nayo ni mawasiliano ya protokali ya V.32 ila kwa kasi ya 19200 bps.

Modem za mwanzo mwanzo za mawasiliano ya kasi kubwa ya 28.8 kbps zilikuwa zinatumia (na mpaka leo bado zipo) mfumo wa V.FC (FC=Fast Class). Mfumo ambao umeshapitishwa hivi karibuni ni wa V.34 ambao ni mfumo wa mawasiliano ya kasi ya 28.8 kbps. Ni shirika la Umoja wa Mataifa la CCITT ndilo linalopitisha mifumo hiyo yenye majina yanayoanzia na "V".

Katika upande wa pili wa mizani unazikuta zile modem za tangu enzi na enzi, zenye kasi za konokono! Hizo zinatumia kasi ya 300, 1200, 2400 bps n.k. Zenyewe zinatumia mfumo wa Bell 103 kwa kasi ya 300 bps, V.22 na Bell 212A kwa kasi ya 1200 bps, V.22bis kwa kasi ya 2400 bps n.k. Mara nyingi modem za kasi kubwa huwa zinauwezo wa kutumia mifumo yote ya kasi ndogo, kwa hivyo modem mbili zinaweza kuunganishwa hata kama kasi zao ni tafauti, ila kasi inayotumika inakuwa ile ndogo.

2. Protokali za kusahihishia makosa (Error correction protocols).

Wakati modem inapotuma na kupokea data, ni lazima kutakuwa na makosa yanayojitokeza kutokana na hali ya line ya simu ilivyo. Sasa, kila modem moja inapopeleka data huweka taarifa kamili ya kilichopelekwa. Taarifa hii (checksum) inatumwa pamoja na data zenyewe. Modem inayopokea, ikishapokea data inakokotoa tena ile checksum na kuipambanisha na ile iliyotumwa. Zikilingana, mambo sawa, la sivyo modem iliyopokea inaomba tena kutumiwa zile data mpaka makosa yawe hayapo tena.

Ikiwa bado tu makosa yanakuwepo pamoja na kurudia kutumwa data, basi kuna hatua nyingine kadhaa zinazofanywa, kama vile kupunguzwa kasi ya kutuma data (fallback) n.k Na kama bado tu matatizo yapo basi mawasiliano yanakatika.

Mfano wa protokali za kusahihishia makosa ni ITU-TSS V.42, MNP4 (Microcom Networking Protocol level 4), MNP3, MNP2 n.k. Mfumo wa ITU-TSS V.42, kwa kweli unajumuisha protokali ya msingi inayoitwa LAP-M (Link Access Procedure for Modems), na protokali MNP2, MNP3, na MNP4. Yaani, ikiwa modem yako ina uwezo wa kutumia protokali ya V.42 ya kusahihisha makosa, basi itakuwa na uwezo wa kuelewana na modem nyingi kwa vile inajumuisha protokali nyingi za kusahihisha makosa. Protokali hizi za kusahihisha makosa ni kati ya zile zinazojuilikana kama "Automatic Repeat Request protocols" (ARQ), zinazozifanya data zinazopokelewa kimakosa zitumwe tena mpaka zitakapopatikana kwa usahihi.

3. Protokali za kubana data (Data compression protocols).

Programu (software) za kubana data zilizomo kwenye mafaili ni maarufu sana kwenye kompyuta. Faili likishabanwa linakuwa na baiti (byte) chache zaidi. Sasa, baadhi ya modem pia zinauwezo wa "kubana" data kabla ya kuzituma. Kwa kweli modem hazibani data hasa ila tu kinachofanyika kina athari sawa na kubanwa data kwani kila bit moja inayopelekwa kwa kasi labda ya 2400 bps, hufanywa kiasi cha kuwakilisha bit 4, na hiyo hufanya kasi kuonekana kama ya 2400 x 4 = 9600 bps. Uwezo huo unawekwa ndani ya modem yenyewe kwa baadhi ya modem. Ukiwepo uwezo huo, modem huwa inaonekana kama imetuma data kwa kasi kubwa zaidi. Ukweli ni kwamba kasi haibadiliki ila kwa kuwa data zimebanwa, huwa zinapelekeka nyingi kwa mpigo.

Chukua mfano wa modem ya V.32bis yenye kasi ya 14400 bps. Unaposikia kuwa modem hiyo ina uwezo wa kutuma data mpaka kwa speed ya 57600 bps, ni kutokana na kuwa ina uwezo wa juu wa kubana kila byte 4 kuwa byte 1 na hivyo kasi kuonekana kama kwamba imeongezeka kwa mara 4!

Protokali maarufu za kubana data ni kama vile V.42bis na MNP5. V.42bis katika hali nyingi ni bora zaidi kuliko MNP5. Kitu cha muhimu ni kuwa, njia hizi zinatumika pale tu modem zote mbili zinapokuwa zinatumia protokali sawa za kubana data, vinginevyo mambo hayawi. Modem nyingi za zamani kama zile za 2400 bps hazina uwezo wa kubana/kubanua data, hivyo zinapowasiliana na modem zenye uwezo huo inabidi modem zenye uwezo wa kubana data zisitumie njia hiyo ya kubana data la sivyo hazitaelewana lugha.

Modem nyingi za siku hizi zina uwezo wa kubana data uliojengewa ndani ya modem zenyewe ila ziko baadhi ya modem za bei rahisi kama za Zoltrix, GVC , US Robotics Si n.k ambazo zinatumia Rockwell Protocol Interface (RPI) , hazikutengenezwa kuweza kuwa na uwezo wa kubana data ndani ya modem zenyewe. Badala yake huwa zinategemea programu ya kuunganisha modem mbili (communication software) iliyo ndani ya kompyuta ifanye hiyo kazi pamoja na ile kazi ya kusahihisha makosa. Huo ni udhia mkubwa na haipendekezwi mtu kununua modem za aina hiyo kwani kufanya hivyo ni kununua matatizo hasa kwenye hali ya line chafu za simu.

4. Sifa ya kuwa na Fax

Kama tulivyosema kabla, si modem zote zenye uwezo wa kutuma na/au kupokea fax. Ukiwa na modem yenye uwezo wa fax si kama ndio umemaliza kazi. Inabidi kuwa na programu ndani ya kompyuta yako ya kuweza kutayarishia fax na kuituma, au kupokelea fax na kuisoma au kuichapa. Programu za namna hiyo zipo nyingi sana. Zilizo maarufu ni Delrina’s WinFax Pro, QuickLink, FaxWorks n.k. Ndani ya Windows 95 pia imo programu ya kupelekea na kupokelea fax.

Modem zenye uwezo wa fax zina uwezo wa kuwasiliana na mashine zote za fax za kawaida. Zenyewe huwa zinatumia protokali ya Group III ya kuwasiliana. Modem zenye uwezo wa kutuma/kupokea fax, zinaongea na kompyuta kwa kutumia njia tafauti zinazotafautishwa kwa "Classes". Class 2 Fax modem ambayo inakwendana na Class 2 Fax software inafanya mambo kiufanisi zaidi ila zile za Class 1 zina uhuru zaidi wa kuchezewa (flexible). Kwa hivyo ukinunua fax modem na na programu ya fax, chagua Class 1 badala ya Class 2.

Mashine za fax nyingi zinatumia kasi ya 9600 bps, kwa hivyo hata kama modem yako ina uwezo wa kutuma fax kwa 14400 bps si mara zote utafanikiwa kutuma fax kwa kasi hiyo. Kwa maana nyingine, fax modem inakuwa na uwezo mkubwa zaidi wa kutuma fax kwa haraka zaidi kuliko mashine za fax za kawaida. Mbali na kuepukana na gharama kama za kununua makaratasi maalum, kuchap kazi yako kabla ya kui-fax n.k., fax modem inasaidia pia kukata gharama za kutuma fax. Hata hivyo haindoi kabisa haja ya kuwa na mashine ya fax kwa kutuma taarifa zenye picha au maandishi yasiyowezekana kuwekwa kwenye kompyuta kirahisi. Kuna njia ya kuweka picha kwenye kompyuta kwa kutumia ‘scanner’ ila hicho ni kitu tafauti.

Unaweza kukuta modem imeandikwa kasi yake kuwa 2400/9600 bps. Hiyo maana yake ni kuwa kwa data za kawaida inatumia kasi ya 2400 bps ila kwa fax inatumia kasi ya 9600 bps.

5. Masuala ya kuafikiana (Compatibility)

Kampuni ya Hayes ndio ya mwanzo mwanzo katika biashara ya modem. Hayes kwa modem ni sawa na IBM kwa kompyuta. Hawa Hayes wanazo amri (commands) zinazoitwa "AT command set" ambazo modem inazielewa kama yenyewe ni Hayes-compatible. Ni kama vile kompyuta zinazosemwa kuwa ni IBM-compatible zinavyoelewa amri za DOS! Ni vyema sana modem yako kuwa Hayes-compatible la sivyo itakusumbua hasa unapowasiliana na modem nyingine au wakati wa kutumia programu mbali mbali zinazotumia modem.

Suala jingine ni kama modem yenyewe inafaa kutumika kwenye kompyuta ya aina gani: IBM au Macintosh. Kwenye Macintosh ni modem za nje (external modems) tu zinazoweza kutumika ila kwenye IBM PCs, modem za nje na za ndani zinaweza kutumika. Picha 1 ni mfano wa modem ya nje na Picha 2 ni mfano wa modem ya ndani.

Picha 2: Modem ya ndani (internal modem).

Kwa upande wa modem za ndani inabidi kujua zinakubaliana na basi la data (data bus) gani: ISA, EISA (Enhanced ISA), PCI, n.k. Kama kwenye kompyuta yako huna basi la data linalohitajika basi modem ya ndani haitafanya kazi. Itabidi utafute modem ya ndani inayooana na basi la data linalotumiwa na vipenyo (expansion slots) vya motherboard ya kompyuta yako vilivyo vitupu, yaani visivyokuwa na kadi yoyote iliyochomekewa ndani yake.

Modem nyingi za siku hizi zinahitaji kitu kinachoitwa "16550 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) chip". Modem nyingi za ndani zinakuja na hiyo UART chip, ila za nje zitahitaji kompyuta yenyewe iwe nacho hicho kitu kwenye I/O card yake au kwenye motherboard. I/O card na motherboard za zamani kikawaida zilizkuwa haziji na 16550 UART bali zilikuwa zinakuja na 8250 UART na 16450 UART. 8250 UART chip ni ndogo sana na inaruhusu kasi ya mawasiliano ya mpaka 19,200 bps tu. 16450 UART inaruhusu kupeleka data kwa kasi ya mpaka kufikia 38,400 bps, na 16550 UART inaruhusu kupeleka data kwa kasi ya zaidi ya 115,200 bps.

Kazi ya UART chip ni kupokea data kutoka kwenye CPU kuzipeleka kwenye modem na kutoka kwenye modem kuzipeleka kwenye CPU ili zishughulikiwe. UART ikipokea data kutoka kwenye modem inaiarifu CPU kuwa kuna data za kudhughulikiwa. Kama CPU imeshughulika na kazi nyengine, UART huzitunza data inazozipokea (yaani huziweka kwenye buffer) mpaka CPU itakapokuwa tayari kuzishughulikia. CPU ikichukua muda mrefu, modem inaipelekea UART data nyengine na ile ya kwanza hufutika (overrun) na kuhitajika kutumwa tena na hivyo kuathiri kasi ya kupelekwa data.

16550 UART inatumia FIFO (first in/first out) buffer ya ukubwa wa baiti 16, na kwa hivyo ina uwezo mkubwa zaidi wa kuhifadhi data inazozipokea bila ya kutokezea kufutika. Pia, 16550 UART, ina uwezo wa kuipelekea taarifa CPU kabla ya buffer kujaa na kwa hivyo inakuwa vigumu sana kutokezea kujaa kabla ya data kushughulikiwa na CPU. Kwa namna hiyo, kasi ya kusafirisha data inaongezeaka sana. Ukiwa na modem ya nje (external modem), hakikisha kuwa I/O card au motherboard yako inatumia 16550 UART. Modem za ndani (internal modem) nyingi tayari huja na 16550 UART.

Na hapa inafaa tueleze kitu chengine muhimu kinachotafautisha modems nacho ni uwezo wa kukataa au kukubali data kulingana na hali yake, yaani "flow control". Kwa istilahi za mawasiliano kitu kama modem huitwa "Data Communications Equipment" (DCE) na kitu kama kompyuta kinachopeleka data za aina ya ‘digital’ kwenda kwenye DCE, chenyewe huitwa "Data Terminal Equipment" (DTE).

Sasa, mawasiliano kati ya DTE na DCE hufanywa kwa kasi inayoitwa "DTE speed" ambayo si lazima kuwa sawa na "DCE speed" ambayo DCE inawasiliana kwa wakati huo huo na DCE nyingine iliyoungwa nayo. Chukua mfano wa kompyuta iliyoungwa na modem ya kasi ya 14400 bps (ikitajwa hivi ujue hiyo ni DCE speed ya juu kabisa inayoweza kutumiwa na modem kuwasiliana na modem nyingine). Sasa tuseme hii modem ina uwezo wa kubana data mpaka kwa kiwango cha 4:1. Kwa namna hiyo kompyuta inaweza kuwasiliana na modem (kwa ndani) kwa speed ya 57600 bps, hivyo kwenye programu ya mawasiliano (communications software) mtu anaweza kuchagua DTE speed hiyo ya 57600 bps.

Sasa, inaweza kutokezea kuwa modem inashindwa kuhudumia kila inachotumiwa na kompyuta kutokana na sababu mbali mbali, kama vile kuhitajika kutuma tena data baada ya kutokezea makosa. Sasa, wakati modem inajisotora kutuma data kwa mara ya pili huku nyuma kompyuta inaendelea tu kuimiminia data. Ilitakiwa modem iwe na uwezo wa kuiambia kompyuta, "Ho kwanza!!", kisha "Haya, lete sasa!!". Uwezo wa namna hiyo ndio unaitwa "flow control". Wakati ule wa "Ho, kwanza!!", data hutunzwa kwenye UART zikingojea kuonyeshwa bendera kijani!

Flow control ziko za aina mbili kwa ujumla: Software (XON/XOFF) na hardware (Request To Send/Clear To Send) au RTS/CTS. Maelezo marefu ya mambo hayo yako nje ya upeo wa maelezo haya ila ni vyema tu kujua kuwa hardware flow control ndio nzuri kuitumia na modem yako. Modem yafaa kuwa na uwezo wake mwenyewe wa kutumia hardware flow control mbali na uwezo huo kupatikana kutoka kwenye programu ya mawasiliano inayotumika.

Hitimisho

Hayo ndio kwa kifupi masuala yanayoandamana na fax modems. Jambo jengine muhimu la kulielewa ni kuwa pamoja na modem kuwa na sifa kama zilivyofafanuliwa hapo juu, uimara na umadhubuti wake unategemea na utengenezaji. Kwa hivyo, kama TV ya Sony ilivyo tafauti na TV ya Phillips ndio hivyo hivyo modem zinavyotafautiana baina ya watengenezaji mbali mbali. Kuna modem ambazo ni "bure ghali", hasa zile wanazoziita "noname brands". Hizi hutajwa tu kuwa ni modem ila huambiwi nani amezitengeneza. Zenyewe utaona zimewekewa sifa zote nzuri nzuri lakini hazifai kitu!

Watengenezaji wa modem imara ni pamoja na US Robotics (USR, ambao wamenunuliwa na 3COM hivi sasa), Practical Peripherals Inc. (PPI, hawa wamenunuliwa na Hayes hivi sasa), Hayes (hii ni original ila modem zao ni ghali na siku hizi inapoteza ushindani), Supra, Motorola, na Boca.

Wengine ni Zyxel ambao ni wakali kwa kuweka sifa nyingine kwenye modem kama vile kuweza kurekodi sauti kama vile kwenye answering machine (voicemail), kumtambua mpigaji simu (caller ID) n.k. Modem zao hawa nyingi zao ni DSP-based (DSP=Digital Signal Processor) ndio maana zikaweza kufanya mambo hayo kemkem ila bei yao ndio hivyo tena: unapata unachokilipia. Modem za kawaida ni Microcontroller-based yaani zinatumia chips za kawaida.

Modem zinazosifikana kufanyakazi vizuri hata kwenye sehemu zenye line za simu mbaya sana (kama za Afrika mashariki) ni aina ya Telebit ila bei zao ni kali mno kiasi cha mtu kuhitaji kufikiri mara mbili kabla ya kuzinunua, hasa ukitilia maanani ukweli kuwa hata hizo modem za kawaida bado tu zinafanyakazi kiasi cha kuridhisha kwenye line mbaya za simu.

Ukinunua modem leo hii, nunua ya V.34 yaani ya kasi ya 28,800 bps au 33,600 bps au vizuri zaidi ya V.90 ya kasi ya 56 kbps. Ufahamu tu kuwa modem za kasi ya 56 kbps hazifikii hasa kiwango hicho cha kasi zinapofanyakazi.