Las líneas telefónicas tradicionales fueron diseñadas para transportar comunicaciones de voz pura. Originalmente la voz se llevaba en formato analógico. Los módems más antiguos (comenzando con 300 bps en los años 70 y llegando a 28800 bps a principios de los 90) usaban señales analógicas, transportadas en el mismo rango de frecuencia utilizado por la voz para codificar los datos. Cuanto más rápido es el módem, más compleja se vuelve la codificación. A finales de los años 80 y 90, la mayoría de las compañías telefónicas estaban migrando hacia conmutadores digitales, lo que a su vez hizo posible evitar los complejos esquemas de codificación y transportar la señal directamente codificada en la línea telefónica.
En un interruptor de teléfono digital, la voz se transmite en formato analógico desde la casa del cliente hasta la oficina central más cercana. Allí la voz se digitaliza, se convierte a formato digital. Esta conversión utiliza una velocidad fija de 8000 muestras por segundo, con 8 bits por muestra, y de ahí proviene el valor de 64 kbps que escuchamos con tanta frecuencia. Desde este punto, la llamada de voz se transmitió en formato digital al otro punto final, en el caso de un módem de 56 kbps, un concentrador especial o RAS (servidor de acceso remoto) conectado directamente a troncales digitales T1 / E1.
El límite de 8000 muestras por segundo no fue arbitrario y se basó en las características de la voz humana. Aunque los humanos escuchamos hasta 20 KHz, la voz utiliza una parte mucho más pequeña del rango de frecuencia. Para optimizar la transmisión, se decidió que transportar señales de hasta 4 KHz sería suficiente. Para codificar una señal de 4 KHz, necesita el doble de muestras, y por lo tanto se obtuvieron las 8000 muestras por segundo.
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Entonces, en teoría, una línea analógica podría transportar 64 kbps. Pero hubo algunas advertencias. Una de ellas es que en los EE. UU., El sistema T1 (que se usaba para transportar llamadas de voz en formato digital) utilizaba un tipo especial de señalización, llamada “señalización de bits robados”, que hacía exactamente eso: “robaba” un poco datos para señalización. La tasa de bits efectiva está limitada a 56 kbps. Además, existía la preocupación de que algunas partes del rango dinámico de la señal fueran demasiado estrechas y pudieran hacer que el sistema fuera propenso a errores. Por esas razones, el estándar estaba limitado a 56 kbps.
Tenga en cuenta también que para que el módem de 56 kbps funcione, no puede conectar un par de estos módems directamente entre sí a esa velocidad. Un módem de 56 kbps se conectaría solo a un concentrador que recibiera los datos puros en formato digital, a través de una troncal T1 o E1. El sistema no funcionaría si tuviera que reconvertir la señal digital en formato analógico, lo que imposibilitaría las comunicaciones directas punto a punto a esta velocidad.
Por último, tenga en cuenta que nunca podría transportar nada más de 64 kbps por línea utilizando la PSTN, ya que cada llamada telefónica está limitada por diseño a un canal de 64 kbps. Podría superar este límite con ISDN; la interfaz BRI permitía 128 kbps, y era posible usar cualquier combinación de canales nx 64 kbps usando otros tipos de línea de acceso. Pero ISDN nunca despegó realmente.
A finales de los 90, las líneas ADSL se volvieron económicamente viables. En estas líneas, podría llevar comunicaciones de datos de alta velocidad utilizando el espectro a más de 4 KHz, y llevar la señal a la oficina central más cercana utilizando un divisor (para separar las señales) y un DSLAM (para multiplexar las líneas DSL). Pero esa es otra historia.
