Módem

La producción en masa de módems de línea telefónica en Estados Unidos comenzó como parte del sistema de defensa aérea SAGE en 1958, conectando terminales en varias bases aéreas, emplazamientos de radar y centros de mando y control con los centros de dirección de SAGE repartidos por Estados Unidos y Canadá .

Poco después, en 1959, la tecnología de los módems SAGE se comercializó bajo el nombre de Bell 101 , que ofrecía velocidades de 110 bits/s. Bell denominó a este y a otros módems de la época "conjuntos de datos".

Algunos de los primeros módems se basaban en frecuencias de marcación por tonos , como los módems de marcación por tonos estilo Bell 400. ^{[ 5 ]}

El estándar Bell 103A fue introducido por AT&T en 1962. Proporcionaba servicio dúplex completo a 300  bit/s a través de líneas telefónicas normales. Se utilizaba modulación por desplazamiento de frecuencia (FDM) , con el originador de la llamada transmitiendo a 1070 y 1270 Hz y el módem receptor transmitiendo a 2025 y 2225 Hz. ^{[ 6 ]}  

El módem 103 se convertiría finalmente en un estándar de facto una vez que los módems de terceros (que no eran de AT&T) llegaron al mercado, y durante la década de 1970, los módems de fabricación independiente compatibles con el estándar de facto Bell 103 eran comunes. ^{[ 7 ]} Algunos ejemplos de modelos incluían el Novation CAT y el Anderson-Jacobson . Una opción de menor costo era el módem Pennywhistle , diseñado para ser construido con piezas fácilmente disponibles. ^{[ 8 ]}

Las máquinas de teletipo tenían acceso a redes remotas como la Teletypewriter Exchange mediante el módem Bell 103. ^{[ 9 ]} AT&T también produjo unidades de menor costo, los módems 113D (solo para originar llamadas) y 113B/C (solo para responder llamadas).

El Data-Phone 201A era un módem síncrono que utilizaba codificación por desplazamiento de fase (PSK) de dos bits por símbolo , logrando 2000 bits/s en modo semidúplex a través de líneas telefónicas normales. ^{[ 10 ]} En este sistema, los dos tonos para cada extremo de la conexión se envían a frecuencias similares a las de los sistemas de 300 bits/s, pero ligeramente desfasados.  

A principios de 1973, Vadic presentó el VA3400 , que realizaba comunicación dúplex completa a 1200  bits/s a través de una línea telefónica normal. ^{[ 11 ]}

En noviembre de 1976, AT&T presentó el módem 212A, de diseño similar, pero que utilizaba una frecuencia de transmisión más baja. No era compatible con el VA3400, ^{[ 12 ]} pero funcionaría con el módem 103A a 300  bit/s.

En 1977, Vadic respondió con el módem triple VA3467, un módem de solo respuesta vendido a operadores de centros de computación que admitía el modo de 1200 bits/s de Vadic, el modo 212A de AT&T y la operación 103A. ^{[ 13 ]}

Un avance significativo en módems fue el Hayes Smartmodem , presentado en 1981. El Smartmodem era un módem estándar 103A de 300  bit/s de conexión directa, pero introdujo un lenguaje de comandos que permitía a la computadora realizar solicitudes de control, como comandos para marcar o contestar llamadas, a través de la misma interfaz RS-232 utilizada para la conexión de datos. ^{[ 14 ]} El conjunto de comandos utilizado por este dispositivo se convirtió en un estándar de facto, el conjunto de comandos Hayes , que se integró en dispositivos de muchos otros fabricantes.

La marcación automática no era una capacidad nueva —ya estaba disponible a través de unidades de llamada automática independientes y a través de módems que utilizaban la interfaz X.21 ^{[ 15 ]} —, pero el Smartmodem la puso a disposición en un único dispositivo que podía utilizarse incluso con las implementaciones más básicas de la omnipresente interfaz RS-232, lo que hizo que esta capacidad fuera accesible desde prácticamente cualquier sistema o lenguaje. ^{[ 16 ]}

La introducción del Smartmodem simplificó enormemente las comunicaciones y facilitó el acceso a ellas. Esto generó un mercado en crecimiento para otros proveedores, quienes licenciaron las patentes de Hayes y compitieron en precio o añadiendo funciones. ^{[ 17 ]} Esto finalmente derivó en acciones legales por el uso del lenguaje de comandos patentado de Hayes. ^{[ 18 ]}

Los módems de marcación telefónica generalmente mantuvieron velocidades de 300 y 1200  bit/s (que con el tiempo se convirtieron en estándares como V.21 y V.22 ) hasta mediados de la década de 1980.

La introducción de sistemas de microcomputadoras con ranuras de expansión internas hizo viables los módems internos pequeños. Esto propició una serie de módems populares para el bus S-100 y las computadoras Apple II que permitían realizar llamadas, responder llamadas entrantes y colgar llamadas directamente desde el software, requisitos básicos de un sistema de tablón de anuncios (BBS). El innovador CBBS, por ejemplo, se creó en una máquina S-100 con un módem interno Hayes, y posteriormente surgieron varios sistemas similares.

El VicModem de Commodore de 1982 para el VIC-20 fue el primer módem que se vendió por menos de 100 dólares y el primero en vender un millón de unidades. ^{[ 19 ]}

En 1983, Prentice Communication presentó el Popcom X100 , un módem compatible con Hayes, integrado en una carcasa extremadamente compacta con fuente de alimentación interna, diseñado para permanecer conectado a la corriente eléctrica de forma permanente. Fue uno de los módems más populares para ordenadores compatibles con IBM PC hasta que Prentice quebró a finales de la década de 1980. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

En 1984 se creó el estándar V.22bis , un sistema de 2400 bits/s similar en concepto al Bell 212 de 1200 bits/s. Este aumento en la velocidad de bits se logró definiendo cuatro o dieciséis símbolos distintos, lo que permitió codificar dos o cuatro bits por símbolo en lugar de solo uno. A finales de la década de 1980, muchos módems podían admitir estándares mejorados como este, y el funcionamiento a 2400 bits/s se estaba volviendo común.

El aumento de la velocidad de los módems mejoró notablemente la capacidad de respuesta de los sistemas en línea e hizo posible la transferencia de archivos . Esto propició un rápido crecimiento de los servicios en línea con grandes bibliotecas de archivos, lo que a su vez incentivó la adquisición de un módem. La rápida actualización de los módems conllevó un aumento similar en el uso de los BBS (redes de blogs).

Mientras tanto, surgieron varios servicios de Videotex , especialmente el francés Minitel . Estos utilizaban el protocolo V.23 , que era dúplex completo asimétrico y permitía descargar "páginas" de información a 1200 bits/s al mismo tiempo que se recibía la entrada del usuario a 75 bits/s.

La cancelación de eco se convirtió en una característica de los módems en este período, lo que permitió que ambos módems ignoraran sus propias señales reflejadas. De esta manera, ambos módems pueden transmitir y recibir simultáneamente en todo el espectro de la línea telefónica, mejorando el ancho de banda disponible. ^{[ 22 ]}

Se introdujeron mejoras adicionales mediante la codificación por modulación de amplitud en cuadratura (QAM), que aumentó el número de bits por símbolo a cuatro mediante una combinación de desplazamiento de fase y amplitud.

La transmisión a 1200  baudios produjo el estándar V.27ter  de 4800 bits/s , y a 2400 baudios el estándar V.32 de 9600 bits/s . La frecuencia portadora fue de 1650 Hz en ambos sistemas.   

La introducción de estos sistemas de alta velocidad también propició el desarrollo del fax digital durante la década de 1980. Si bien las primeras tecnologías de fax utilizaban señales moduladas a través de una línea telefónica, el fax digital empleaba la codificación digital, ahora estándar, utilizada por los módems de computadora. Esto permitió, con el tiempo, que las computadoras enviaran y recibieran imágenes de fax.

A principios de la década de 1990, se introdujeron los módems V.32 que operaban a 9600 bit/s, pero eran caros y apenas comenzaban a entrar en el mercado cuando se estandarizó el V.32bis, que operaba a 14 400 bit/s.

La división de chips de Rockwell International desarrolló un nuevo conjunto de chips controladores que incorporaba el estándar V.32bis y lo comercializó a un precio muy competitivo. Supra, Inc. firmó un acuerdo de exclusividad a corto plazo con Rockwell y desarrolló el SupraFAXModem 14400 basándose en él. Presentado en enero de 1992 a 399 dólares (o menos), costaba la mitad que los módems V.32 más lentos que ya estaban en el mercado. Esto desencadenó una guerra de precios y, a finales de año, el estándar V.32 había quedado obsoleto, sin haberse consolidado realmente, y los módems V.32bis estaban ampliamente disponibles por 250 dólares .

El estándar V.32bis tuvo tanto éxito que los estándares de alta velocidad anteriores tenían pocas ventajas. USRobotics (USR) contraatacó con una versión de HST de 16.800 bits/s, mientras que AT&T introdujo un método único de 19.200 bits/s al que denominaron V.32ter , pero ninguno de los dos módems no estándar se vendió bien.

Módem externo V.34 con puerto serie RS-232

El interés de los consumidores en estas mejoras patentadas disminuyó durante la larga introducción de la Estándar V.34 de 28.800 bit/s . Mientras tanto, varias empresas decidieron lanzar hardware e introdujeron módems a los que denominaron V.Fast .

Para garantizar la compatibilidad con los módems V.34 una vez ratificado el estándar (1994), los fabricantes utilizaron componentes más flexibles, generalmente un DSP y un microcontrolador , en lugar de chips ASIC diseñados específicamente para módems. Esto permitiría que las actualizaciones de firmware posteriores se ajustaran a los estándares una vez ratificados.

La norma V.34 de la UIT representa la culminación de estos esfuerzos conjuntos. Empleó las técnicas de codificación más potentes disponibles en ese momento, incluyendo la codificación de canal y la codificación de forma. Desde los escasos cuatro bits por símbolo (9,6 kbit/s  ), los nuevos estándares utilizaron el equivalente funcional de 6 a 10 bits por símbolo, además de aumentar las velocidades de transmisión de 2400 a 3429, para crear 14,4, 28,8 yMódems de 33,6  kbit/s . Esta velocidad se acerca al límite teórico de Shannon de una línea telefónica. ^{[ 23 ]}

MientrasSi bien las velocidades de 56  kbit/s ya estaban disponibles para módems de línea arrendada desde hacía algún tiempo, no estuvieron disponibles para módems de acceso telefónico hasta finales de la década de 1990.

A finales de la década de 1990, las tecnologías para alcanzar velocidades superiores Se empezó a introducir la velocidad de 33,6 kbit/s . Se utilizaron varios enfoques, pero todos ellos surgieron como soluciones a un único problema fundamental de las líneas telefónicas.

Para cuando las empresas tecnológicas comenzaron a investigar velocidades superioresCon una velocidad de 33,6  kbit/s , las compañías telefónicas habían migrado casi por completo a redes totalmente digitales. Tan pronto como una línea telefónica llegaba a una central local, una tarjeta de línea convertía la señal analógica del abonado en digital y viceversa. Si bien las líneas telefónicas con codificación digital ofrecen, en teoría, el mismo ancho de banda que los sistemas analógicos a los que reemplazaron, la digitalización en sí misma impuso limitaciones en los tipos de formas de onda que podían codificarse de forma fiable.

El primer problema fue que el proceso de conversión analógica a digital es intrínsecamente con pérdidas, pero segundo, y más importante, las señales digitales utilizadas por las compañías telefónicas no eran "lineales": no codificaban todas las frecuencias de la misma manera, sino que utilizaban una codificación no lineal ( ley μ y ley a ) destinada a favorecer la respuesta no lineal del oído humano a las señales de voz. Esto hizo muy difícil encontrar unaCodificación de 56  kbit/s que pudiera sobrevivir al proceso de digitalización.

Los fabricantes de módems descubrieron que, si bien la conversión de analógico a digital no permitía mantener velocidades más altas, las conversiones de digital a analógico sí. Dado que un proveedor de servicios de Internet (ISP) podía obtener una conexión digital directa con una compañía telefónica, un módem digital ( que se conecta directamente a una interfaz de red telefónica digital, como T1 o PRI ) podía enviar una señal que aprovechaba todo el ancho de banda disponible en el sistema. Si bien esa señal debía convertirse nuevamente a analógica en el extremo del abonado, dicha conversión no la distorsionaba de la misma manera que la conversión inversa.  

La primera  opción de acceso telefónico de 56k (56 kbit/s) fue un diseño propietario de USRobotics , al que llamaron "X2" porque 56k era el doble de velocidad (×2) que los módems de 28k.

En aquel entonces, USRobotics controlaba el 40% del mercado minorista de módems, mientras que Rockwell International dominaba el 80% del mercado de chipsets para módems . Preocupada por quedar excluida, Rockwell comenzó a trabajar en una tecnología rival de 56k. Se unieron a Lucent y Motorola para desarrollar lo que denominaron "K56Flex" o simplemente "Flex".

Ambas tecnologías llegaron al mercado alrededor de febrero de 1997; aunque se observaron problemas con los módems K56Flex en las revisiones de productos hasta julio, en seis meses ambas tecnologías funcionaron igual de bien, con variaciones que dependían en gran medida de las características de la conexión local. ^{[ 24 ]}

El precio de venta al público de estos primeros módems de 56k era de aproximadamente 200 dólares estadounidenses , en comparación con los 100 dólares de los módems estándar de 33k. También se requería equipo compatible por parte de los proveedores de servicios de Internet (ISP), con costos que variaban según si su equipo actual podía actualizarse. Aproximadamente la mitad de todos los ISP ofrecían soporte para 56k en octubre de 1997. Las ventas a consumidores fueron relativamente bajas, lo que USRobotics y Rockwell atribuyeron a estándares contradictorios. ^{[ 25 ]}

En febrero de 1998, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) anunció el borrador de un nuevo El estándar V.90 de 56 kbit/s contaba con un sólido respaldo de la industria. Incompatible con los estándares existentes, era una combinación de ambos, pero se diseñó para permitir ambos tipos de módem mediante una actualización de firmware. El estándar V.90 fue aprobado en septiembre de 1998 y ampliamente adoptado por los proveedores de servicios de Internet (ISP) y los consumidores. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

La norma ITU-T V.92 fue aprobada por la UIT en noviembre de 2000 ^{[ 27 ]} y utilizó tecnología PCM digital para aumentar la velocidad de carga a un máximo de48  kbit/s .

La alta velocidad de subida fue una compensación. El uso de laUna velocidad de subida de 48  kbit/s reduciría la velocidad de bajada a un nivel tan bajo como40  kbit/s debido a efectos de eco en la línea. Para evitar este problema, los módems V.92 ofrecen la opción de desactivar el enlace ascendente digital y en su lugar usar un enlace simple de 33.Conexión analógica de 6  kbit/s para mantener una alta velocidad digital descendente.50  kbit/s o superior. ^{[ 28 ]}

La versión 92 también incorporó dos funciones adicionales. La primera permite a los usuarios con llamada en espera poner su conexión a Internet por línea telefónica en espera durante periodos prolongados mientras responden una llamada. La segunda función permite conectarse rápidamente al proveedor de servicios de Internet (ISP), lo cual se logra memorizando las características analógicas y digitales de la línea telefónica y utilizando esta información guardada al reconectarse.

El caso Hush-A-Phone Corp. v. United States , que legalizó los acopladores acústicos, se aplicaba únicamente a las conexiones mecánicas a un teléfono, no a las conexiones eléctricas a la línea telefónica. Sin embargo, la decisión Carterfone de 1968 permitió a los clientes conectar dispositivos directamente a una línea telefónica siempre que cumplieran con los estrictos estándares definidos por Bell para no interferir con la red telefónica. ^{[ 41 ]} Esto abrió la puerta a la fabricación independiente (no de AT&T) de módems de conexión directa, que se conectaban directamente a la línea telefónica en lugar de a través de un acoplador acústico.

Si bien Carterfone exigió a AT&T que permitiera la conexión de dispositivos, AT&T argumentó con éxito que se le debía permitir exigir el uso de un dispositivo especial para proteger su red, ubicado entre el módem de terceros y la línea, denominado Acuerdo de Acceso a Datos (DAA). El uso de DAA fue obligatorio desde 1969 hasta 1975, cuando las nuevas normas de la Parte 68 de la FCC permitieron el uso de dispositivos sin un DAA proporcionado por Bell, siempre que el dispositivo de terceros incluyera un circuito equivalente. ^{[ 42 ]}

Prácticamente todos los módems fabricados después de la década de 1980 son de conexión directa.

Aunque Bell (AT&T) ofrecía módems que se conectaban directamente a la red telefónica mediante cable desde 1958, sus regulaciones de entonces no permitían la conexión eléctrica directa de ningún dispositivo que no fuera de Bell a una línea telefónica. Sin embargo, la normativa Hush-a-Phone permitió a los clientes conectar cualquier dispositivo a un teléfono siempre que no interfiriera con su funcionamiento. Esto permitió a fabricantes externos (que no eran de Bell) vender módems que utilizaban un acoplador acústico . ^{[ 41 ]}

Con un acoplador acústico, se colocaba un auricular telefónico común en una base que contenía un altavoz y un micrófono posicionados de manera que coincidieran con los del auricular. Los tonos utilizados por el módem se transmitían y recibían en el auricular, que luego los retransmitía a la línea telefónica. ^{[ 43 ]}

Debido a que el módem no estaba conectado eléctricamente, no podía descolgar, colgar ni marcar, acciones que requerían el control directo de la línea. La marcación por tonos habría sido posible, pero no estaba disponible universalmente en ese momento. Por consiguiente, el usuario debía levantar el auricular, marcar y luego volver a colocarlo en el conector. Para agilizar este proceso, podía adquirir un marcador automático .