Perché il dial-up è così lento?

Su una connessione Internet dial-up, perché la velocità è limitata a 56 kbit / s rispetto a una connessione Internet a banda larga che può trasportare 10 volte di più rispetto a quella su quella stessa linea telefonica?

È perché il dial-up è limitato a 56 kbit / s dall'ISP? L'ISP amplifica la velocità quando ordini la banda larga?

Le connessioni dial-up utilizzano il circuito vocale per il trasferimento dei dati, quindi la larghezza di banda è limitata alla larghezza di banda del canale vocale, mentre DSL utilizza una gamma di frequenza separata per i dati che è molto più ampia della larghezza di banda vocale (da cui il termine banda larga). DSL utilizza uno splitter per separare le frequenze di voce e dati e quindi entrambi possono funzionare contemporaneamente.

Fondamentalmente, la linea di telefonia è limitata a 64 kbit / s per ciascun canale (canale 8 kHz con modulazione PCM su 8 bit per Hz, rendendo 8 kHz x 8 bit = 64 kbit / s). A meno che non si usi un'altra modulazione ( ad esempio QAM ) o più larghezza di banda (più di 8 kHz canale di telefonia, fino a MHz ad esempio), la capacità di trasmissione sarà limitata al rapporto segnale / rumore del canale di telefonia (valori bassi di S / N ridurrà la capacità di trasmissione di 64 kbit / s). Lascia che ti spieghi:

Secondo il teorema di Shannon – Hartley :

Il teorema stabilisce la capacità del canale di Shannon per tale collegamento di comunicazione, un limite alla quantità massima di dati digitali privi di errori (cioè informazioni) che possono essere trasmessi con una larghezza di banda specifica in presenza dell'interferenza del rumore, supponendo che il segnale la potenza è limitata e il processo del rumore gaussiano è caratterizzato da una potenza spettrale nota o densità di potenza.

O:

dove

C è la capacità del canale in bit al secondo;
B è la larghezza di banda del canale in hertz (larghezza di banda passband nel caso di un segnale modulato);
S è la potenza totale del segnale ricevuto sulla larghezza di banda (nel caso di un segnale modulato, spesso indicato con C, cioè portante modulato), misurato in watt o volt2;
N è il rumore totale o la potenza di interferenza sulla larghezza di banda, misurata in watt o volt2; e
S / N è il rapporto segnale-rumore (SNR) o il rapporto portante-rumore (CNR) del segnale di comunicazione con l'interferenza del rumore gaussiano espressa come rapporto di potenza lineare (non come decibel logaritmico).

Pertanto, per aumentare la capacità (in bit / s) della connessione Internet tramite un collegamento di telefonia, sarà necessario:

1. Aumenta la frequenza del segnale / rumore.
2. Aumenta la larghezza di banda.

Il collegamento DSL utilizza entrambi, un canale con larghezza di banda maggiore (banda larga) e un migliorato rapporto segnale / rumore:

A differenza dei modem dial-up tradizionali, che modulano i bit in segnali nella banda base da 300 a 3400 Hz (servizio vocale), i modem DSL modulano frequenze da 4000 Hz a 4 MHz. Questa separazione della banda di frequenza consente al servizio DSL e al semplice servizio telefonico vecchio (POTS) di coesistere sulla stessa struttura di coppie in rame. In genere, le trasmissioni di bit rate più elevate richiedono una banda di frequenza più ampia, sebbene il rapporto tra bit rate e larghezza di banda non sia lineare a causa delle innovazioni significative nell'elaborazione del segnale digitale e nei metodi di modulazione digitale.

Mentre la tecnologia DSL consente velocità di trasferimento molto più elevate, limita la lunghezza del loop locale (la distanza tra il modem DSL e l'apparecchiatura di terminazione DSL di Telco) a pochi chilometri, poiché il suo segnale utilizza una gamma di frequenza molto più ampia e si attenua rapidamente.

Il dial-up normale utilizza una gamma di frequenza ridotta, che limita la larghezza di banda a soli 56K, tuttavia il modem può essere a miglia di distanza dalla centrale telefonica. Inoltre, i segnali di dati dial-up possono viaggiare senza problemi su diverse reti telefoniche analogiche o digitali, ad esempio è possibile collegare un modem dial-up in Africa a un altro modem in Canada, mentre il segnale DSL può viaggiare solo a pochi chilometri dal proprio centralino telefonico.

Solo qualche informazione in più sul POTS (Plain old Telephone System) menzionato nella risposta accettata. Ci sono alcune specifiche molto specifiche su come funziona il sistema telefonico, molti dei motivi sono arcaici ma la maggior parte sono ancora validi.

Guarda una vecchia foto di condomini subito dopo che i telefoni sono diventati popolari: lo skyline è COPERTO con linee telefoniche perché ogni linea era dedicata a un singolo telefono (o linea per feste). Presto hanno trovato un modo semplice ed economico per comprimere 24 linee su una singola linea digitale T1. Questa linea è stata la base di gran parte delle telecomunicazioni americane per decenni. È specificato in modo tale che un meccanismo di ripetitore molto semplice possa essere allineato per consentire ai cavi di attraversare l'oceano senza aggiungere energia e sono stati resi molto facili da multiplexare / demultiplare.

La linea T1, essendo digitale, ha una larghezza di banda molto specifica che non può essere modificata senza cambiare il formato digitale interno (che non la rende più una linea T1 e rompe TUTTO l'hardware che la supporta attualmente). Quando è suddiviso in linee telefoniche, ciò che ottieni è una porzione di un segnale digitale interpretato come analogico. Non sarai in grado di superare la larghezza di banda digitale originale: saresti fortunato ad avvicinarti ovunque considerando la conversione in / da analogico.

Considerati fortunato però, alcuni di noi hanno trascorso anni con il dial-up di 110/300 baud (e siamo stati felici di averlo!) In realtà è stato davvero eccitante quando il nostro BBS basato su MUD è stato aggiornato a 1200 e abbiamo potuto vedere i risultati del nostro attacco PRIMA di iniziare a digitare il comando successivo.

L'introduzione a queste pagine di Wikipedia ti dà la risposta:

• http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_subscriber_line
• http://en.wikipedia.org/wiki/Asymmetric_digital_subscriber_line

In sostanza, la tecnologia xDSL utilizza intervalli di frequenza extra che normalmente non vengono utilizzati per la voce, che era ciò che utilizzava il dial-up a 56K (e inferiore).

Questo viene fatto utilizzando filtri su ciascun lato della linea in modo da dividere le gamme di frequenza tra l'audio tradizionale e l'altra gamma di frequenze (frequenze più alte) per la tecnologia ADSL. Per questo motivo, questo richiede attrezzature speciali allo scambio (probabilmente perché l'uso della gamma di frequenza per la voce non si propagerebbe alle stesse distanze).

EDIT: si noti che alcuni ISP includono cavo / fibra digitale con il termine "banda larga" (probabilmente per semplificare, per motivi commerciali): in questo caso, il segnale può essere completamente digitale. La portata e la velocità delle fibre ottiche saranno migliori rispetto alle linee a base di rame che utilizzano la gamma vocale di frequenza (utilizzata per il vecchio dial-up), ma la tecnologia è completamente diversa.

La connessione è più lenta perché utilizza una larghezza di banda molto inferiore rispetto a DSL. Un modem utilizza solo 4 kHz dello spettro disponibile, mentre DSL può utilizzare fino a 4 MHz, ovvero 1000 in più. DSL utilizza anche tecniche di modulazione più sofisticate.

Ecco una risposta che non implica molta teoria dell'informazione o terminologia tecnica:

I dispositivi, siano essi telefoni o modem, comunicano tramite le linee telefoniche inviando elettricità lungo la linea. Le informazioni vengono codificate modificando i livelli di elettricità sul filo. Su una linea vocale, quei livelli che cambiano corrispondono ai rumori che stai facendo nel microfono.

Tutto ciò che comunica su un filo, da un telegrafo a un cavo Ethernet da 1 Gbit / s, alla fine, comunica mettendo sul filo impulsi di elettricità che l'altra estremità può rilevare.

Più informazioni si desidera inviare il filo, più veloce è necessario variare i segnali elettrici. Il codice Morse comporta solo alcune modifiche al secondo, una conversazione vocale può comportare la modifica dei segnali migliaia di volte al secondo e Ethernet ad alta velocità può comportare decine di milioni di modifiche al secondo.

Maggiore è il numero di modifiche al secondo, più difficile deve essere il circuito intermedio e più schermati devono essere i fili, poiché varie interruzioni transitorie causano più problemi sui segnali ad alta frequenza.

Quando il sistema telefonico è stato originariamente messo insieme tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo, la prima domanda è stata: quanto dobbiamo essere bravi? È stato stabilito che finché riuscirai a gestire almeno 6800 modifiche al secondo, (un segnale fino a 3400 Hz), l'audio udibile verrà trasmesso, anche se sembrerà un po '"stentato" - motivo per cui i telefoni don suona come una normale conversazione. Questo ha funzionato bene per un centinaio di anni circa.

Man mano che i computer divennero popolari, le persone iniziarono a usare modem che producevano suoni sulla linea che corrispondevano a uno e zero, ma i suoni dovevano corrispondere alla gamma di frequenze nella voce umana, limitandole a pochi kbit / s. Man mano che le cose miglioravano, alla fine raggiungevano il limite di ciò che una linea telefonica può trasmettere; tale limite è di circa 32 kbit / s, ma un semplice hack è stato rapidamente messo in atto per superare tale limite fino a 56 kbit / s.

In quel periodo, le persone si resero anche conto che potresti usare un breve cavo telefonico per inviare segnali a frequenza molto più alta, fino a poche miglia quando tutto funzionava correttamente, ma certamente non le decine di miglia percorse da un normale segnale telefonico. Avendo attrezzature speciali alla fine della compagnia telefonica e un modem DSL alla fine dell'abbonato, potevano inviare questi speciali segnali ad alta frequenza giù "l'ultimo miglio" su linee telefoniche che non erano mai state pensate per loro.

La connessione remota è lenta perché tutte le informazioni inviate devono essere convertite in dati audio che possono essere inviati su una linea telefonica standard. Vivi in ​​una comunità rurale? Sei bloccato con un modem tartaruga perché non ci sono cavi DSL o ad alta velocità nella tua zona?

Mi sembra di ricordare l'impulso originale per l'allontanamento dal dial-up ha comportato che FCC limitasse esplicitamente la larghezza di banda POTS a 53kbps (che è stata successivamente rimossa), quindi non aveva senso usare più di un modem a 56k ... quindi ovviamente quando il telefono le linee erano digitalizzate e multiplexate e non avevi un percorso a commutazione di circuito, perdevi quindi la possibilità di eseguire trucchi di modulazione e campionamento armonico ecc. per ottenere una maggiore velocità di clock virtuale.