我们大多数人都非常关注互联网连接的速度。当我们在万维网上浏览越来越复杂和图形化的页面时，我们经常有时间阅读报纸，同时等待所需的信息出现在屏幕上。我们都听说我们的 V.34 调制解调器，其通信速度高达每秒 33.6 千比特（Kbps），是我们普通电话线上速度的最终标准。曾经每隔几年就使我们的连接速度翻倍的技术进步终于走到了尽头。那么，为什么像美国机器人公司和罗克韦尔国际公司这样的主要调制解调器厂商要发布新的调制解调器，其通信速度高达 56Kbps 呢？

公共交换电话网络（PSTN）的构建方式发生了重大转变，为最新的速度提升打开了大门。100 多年来，电话系统一直是一个极其复杂的模拟交换系统，由电路将电话连接到其他电话。最近，PSTN 大幅升级为数字高速连接，通常通过光纤电缆传输。这种现代化的电话基础设施现在可以用于更高的数据速度。

此外，一种新的数据编码方法已经被开发出来，并将很快上市。这项技术被美国机器人公司称为 X2，被罗克韦尔国际公司称为 K56Plus。这些系统非常相似，为了本文讨论的目的，可以认为是相同的，我将两者都称为 56Kbps 技术。这两种公司选择的实现方式是否兼容还有待观察。

为了探索这项新技术，有必要了解一下公共电话系统的一些背景信息。当您给另一个人打电话时，您可能不会考虑连接是如何建立的。电话系统非常可靠且易于使用，任何 5 岁的孩子都可以轻松地拨打和接听电话。然而，幕后是一个非常复杂的电子设备系统，尚未被广泛理解。今天，大多数连接都由数字交换设备处理，而几乎所有的住宅电话仍然是模拟的。事实上，您的住宅线路在过去 70 年里几乎没有变化。变化发生在中心局（CO）内部和之间。包括最新的 33.6Kbps 型号在内的普通调制解调器，都假设它们是在完全模拟的连接上进行通信。这种假设不再总是有效。在美国，尤其是在农村地区，仍然有许多模拟交换机在使用，但它们正在迅速升级为数字系统。

您的电话线基本上是两根铜线，在您的电话和您的 CO 之间传输电流。您的声音本质上是模拟的，这意味着它是连续可变的，并且包含无限数量的离散级别。您的电话将您的声音转换为电话线上电流的波动。然而，在 CO 接收时，会发生重大变化。您的电话线连接到一台设备，该设备将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号转换为模拟信号。该设备被称为 编解码器，它是 COder/DECoder 的缩写。在您的声音被转换为数字信号后，它可以被 CO 中的数字交换矩阵处理，并通过数字线路传输到另一个 CO 或同一 CO 中的另一条线路。另一个编解码器将该信号转换回铜线上的模拟电流波动，这些铜线通向另一个电话。然后，另一个电话将此电流转换为听众可以理解的音频信号。类似的过程会反方向发生，您会听到对方的声音，无论他离您有多远。

这种数字到模拟和模拟到数字的转换是这种新型调制解调器技术的设计者感兴趣的领域。美国已经形成了一种编码标准，欧洲和世界其他地区也制定了类似的 标准。编解码器每秒对模拟信号采样 8000 次，每次采样生成一个 8 位字节的数据，它可以取 0 到 255 的 256 个不同的值。这些采样是连续进行的，从而产生每秒 8,000 X 8 = 64,000 比特或 64Kbps 的数据流。正是这个数据流在 CO 之间实际传输，并且通常被组合（“多路复用”）到另一个更高速的连接中。例如，24 个这样的 64Kbps 数据流可以组合成一条 T1 线路，从而产生每秒 1.544 兆比特（Mbps）。这个速率大于 24 X 64,000，因为额外的比特用于定时。

重要的是要注意，采样本质上是不完美的。编解码器试图将一个无限可变的信号量化为 256 个离散级别。每个级别必然是对实际值的最佳估计。引入的误差称为量化噪声，以分贝（dB）为单位相对于期望信号进行测量。这被称为信噪比。重要的是要注意，相应的数字到模拟的转换不会引起量化噪声，因为不会发生错误：256 个级别中的每一个都被正确地转换为不同的电压。

由于电话系统是为语音设计的，因此根据人声的特性定制电路是正确的工程实践。人声中几乎所有的能量都包含在 300 赫兹到 3300 赫兹的频带中。（赫兹表示每秒周期数，是频率或音调的度量单位。）因此，电话电路在设计上被限制在这个频率范围内。这个 3,000 赫兹的范围被称为电话连接的 带宽。正是这个带宽限制了数据传输的速度。

最近开发的 V.34 调制解调器最大限度地利用了这个带宽，并接近了 33.6Kbps 的理论最大速度。这个限制是由于如上所述的量化噪声造成的，并且由香农定律决定。香农定律将连接的最大数据速率定义为连接的信噪比的函数。这个计算超出了本文讨论的范围，但对于模拟电话线，其理论上限约为 35Kbps。

现在我们对电话系统有了一些了解，让我们看看当数据从您的计算机传输到本地公告牌系统（BBS）时会发生什么。您的数据在您的计算机中以数字形式诞生，并由您的调制解调器转换为模拟形式。在电话公司的中心局，模拟信号被采样并转换为数字流。这个数字流被交换并传输到为 BBS 服务的 CO，在那里它被转换为模拟信号，用于为 BBS 服务的本地环路。在 BBS 调制解调器处，数据最终最后一次从模拟转换为数字，现在 BBS 计算机可以理解它了。如果您仔细观察，您会注意到四个单独的转换，两个模拟到数字，两个数字到模拟。请记住，当发生模拟到数字的转换时，会引入量化噪声。

现在我们开始理解为什么我们的带宽受到限制。最近的技术，例如 ISDN（综合业务数字网络），可以将 64Kbps 甚至 128Kbps 带到我们的计算机。但是 ISDN 需要 CO 进行昂贵的升级，因此，与普通模拟电话服务相比，每月收费要高得多。56Kbps 技术不需要对已经数字化的 CO 进行任何更改。

好消息是，也是新的 56Kbps 技术的促成因素是，大多数大型服务提供商现在使用的调制解调器跳过了上述两个转换。由于这些服务提供商通过 T1（1.5Mbps）或 T3（45Mbps）和 ISDN 等数字线路连接到中心局，因此可以使用数字调制解调器，它们不需要为从服务提供商到 CO 的模拟本地环路的传输而转换数据。这就是 56Kbps 技术背后的秘密。回想一下，量化噪声是由模拟到数字的转换产生的。如果服务提供商可以避免这种转换，就不会引入噪声。理论上，如果消除这个转换步骤，整个 64Kbps 数据通道就可以被利用。

然而，在现实世界中，只会使用 256 个可能的电压电平中的 128 个，从而导致从服务提供商到家庭的 56Kbps 传输。请注意，从家庭到服务提供商的模拟到数字的转换步骤没有被消除，因此，在上行方向上没有提供速度的提高，因此继续使用标准的 V.34 33.6Kbps 传输。这表明 56Kbps 技术本质上是不对称的，导致不同方向的速度不同。另请注意，56Kbps 技术仅在连接到另一个由完全数字连接服务的调制解调器时才有效——当您呼叫您的朋友或小型公告牌系统时，您将无法享受 56Kbps 的传输速度。与今天一样，仍将使用普通的数据压缩技术来提高吞吐量。例如，使用 V.42bis 压缩通过 56Kbps 数据链路传输的文本文件将产生 230.4Kbps 的传输速度。这比今天可用的传输速率有了很大的提高。

为了总结所有这些，让我们注意一些重要的事实。服务提供商必须具有到互联网的完全数字连接，无论是 T 载波还是 ISDN。服务提供商必须具有与您的调制解调器兼容的 56Kbps 调制解调器。美国机器人公司宣布在 1997 年 1 月推出 X2 升级，预计其他调制解调器制造商将在第一季度推出升级。某些调制解调器只需要软件升级，而其他调制解调器则需要硬件更改，或者根本无法升级。一般来说，如果较新型号的调制解调器使用 FLASH ROM（板载固件可以在不物理更换 ROM 芯片的情况下进行升级），则可以通过软件进行升级。如前所述，不同制造商实现的 56Kbps 是否兼容还远未确定，因此必须注意确保您的调制解调器与您的服务提供商的调制解调器使用相同的编码方案。

有关 56Kbps 技术的更多信息，可以在美国机器人公司的网页 http://x2.usr.com/ 和罗克韦尔国际公司的网页 http://www.nb.rockwell.com/mcd/K56Plus/ 上获得。