Warum ist die Einwahl so langsam?

Warum ist bei einer DFÜ-Internetverbindung die Geschwindigkeit auf 56 kbit / s begrenzt, während bei einer Breitband-Internetverbindung über dieselbe Telefonleitung zehnmal so viel Daten übertragen werden können?

Liegt es daran, dass der ISP die Einwahl auf 56 kbit / s beschränkt? Erhöht der ISP die Geschwindigkeit, wenn Sie Breitband bestellen?

DFÜ-Verbindungen verwenden die Sprachverbindung für die Datenübertragung, sodass die Bandbreite auf die Bandbreite des Sprachkanals beschränkt ist, wohingegen DSL einen separaten Frequenzbereich für Daten verwendet, der viel breiter ist als die Sprachbandbreite (daher der Begriff Breitband). DSL verwendet einen Splitter, um die Sprach- und Datenfrequenzen zu trennen, sodass beide gleichzeitig arbeiten können.

Grundsätzlich ist die Telefonleitung für jeden Kanal auf 64 kbit / s begrenzt (8-kHz-Kanal mit PCM-Modulation auf 8 Bit pro Hz, dh 8 kHz x 8 Bit = 64 kbit / s). Sofern Sie eine andere Modulation (Verwendung QAM zum Beispiel) oder mehr Bandbreite (mehr als 8 kHz Telephoniekanal bis zu MHz zum Beispiel), wird Ihre Übertragungskapazität auf das Signal / Rausch - Verhältnis des Telephoniekanals (niedrige Werte von S begrenzt / N verringert die Übertragungskapazität von 64 kbit / s. Lass mich dir erklären:

Nach dem Shannon-Hartley-Theorem :

Das Theorem legt Shannons Kanalkapazität für eine solche Kommunikationsverbindung fest, die an die maximale Menge fehlerfreier digitaler Daten (dh Informationen) gebunden ist, die bei Vorhandensein von Rauschstörungen mit einer bestimmten Bandbreite unter der Annahme des Signals übertragen werden können Die Leistung ist begrenzt und der Gaußsche Rauschprozess ist durch eine bekannte Leistung oder Leistungsspektraldichte gekennzeichnet.

Oder:

wo

C ist die Kanalkapazität in Bits pro Sekunde;
B ist die Bandbreite des Kanals in Hertz (Durchlassbandbreite im Fall eines modulierten Signals);
S ist die gesamte empfangene Signalleistung über die Bandbreite (im Falle eines modulierten Signals, oft mit C bezeichnet, dh modulierter Träger), gemessen in Watt oder Volt2;
N ist die gesamte Rausch- oder Störleistung über die Bandbreite, gemessen in Watt oder Volt2; und
S / N ist das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) oder das Träger-Rausch-Verhältnis (CNR) des Kommunikationssignals zur Gaußschen Rauschstörung, ausgedrückt als lineares Leistungsverhältnis (nicht als logarithmische Dezibel).

Um die Kapazität (in Bit / s) Ihrer Internetverbindung über eine Telefonie-Verbindung zu erhöhen, müssen Sie:

1. Erhöhen Sie die Signal- / Rauschrate.
2. Erhöhen Sie die Bandbreite.

Die DSL-Verbindung verwendet sowohl einen Kanal mit erhöhter Bandbreite (Breitband) als auch eine verbesserte Signal- / Rauschrate:

Im Gegensatz zu herkömmlichen DFÜ-Modems, die Bits in Signale im 300–3400-Hz-Basisband (Sprachdienst) modulieren, modulieren DSL-Modems Frequenzen von 4000 Hz bis zu 4 MHz. Durch diese Frequenzbandtrennung können DSL-Dienst und POTS (Plain Old Telephone Service) auf derselben Kupferpaar-Einrichtung koexistieren. Im Allgemeinen erfordern Übertragungen mit höherer Bitrate ein breiteres Frequenzband, obwohl das Verhältnis von Bitrate zu Bandbreite aufgrund signifikanter Neuerungen bei der digitalen Signalverarbeitung und den digitalen Modulationsverfahren nicht linear ist.

Die DSL-Technologie ermöglicht zwar viel höhere Übertragungsraten, beschränkt jedoch die Länge der Teilnehmeranschlüsse (die Entfernung zwischen Ihrem DSL-Modem und dem DSL-Endgerät von Telco) auf wenige Kilometer, da das Signal einen viel breiteren Frequenzbereich verwendet und schnell gedämpft wird.

Bei der normalen Einwahl wird ein enger Frequenzbereich verwendet, der die Bandbreite auf nur 56 KB begrenzt. Ihr Modem kann jedoch kilometerweit von der Telefonvermittlung entfernt sein. Darüber hinaus können DFÜ-Datensignale problemlos über mehrere analoge oder digitale Telefonnetzwerke übertragen werden, z. B. können Sie ein DFÜ-Modem in Afrika mit einem anderen Modem in Kanada verbinden, während DSL-Signale nur wenige Kilometer zu Ihrer Telefonzentrale übertragen können.

Nur ein bisschen mehr über die in der akzeptierten Antwort erwähnte POTS (Plain old Telephone System). Es gibt einige sehr spezifische Spezifikationen für die Funktionsweise des Telefonsystems. Viele der Gründe sind veraltet, aber die meisten sind immer noch gültig.

Schauen Sie sich ein altes Bild von Wohngebäuden an, gleich nachdem Telefone populär wurden - die Skyline ist mit Telefonleitungen bedeckt, da jede Leitung einem einzelnen Telefon (oder einer Party-Leitung) gewidmet war. Bald hatten sie eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, 24 Leitungen auf eine einzige digitale T1-Leitung zu komprimieren. Diese Leitung war jahrzehntelang die Basis vieler amerikanischer Telekommunikationsunternehmen. Es ist so spezifiziert, dass ein sehr einfacher Repeater-Mechanismus eingebaut werden kann, um es Kabeln zu ermöglichen, den Ozean zu durchqueren, ohne Strom hinzuzufügen, und sie wurden so gestaltet, dass sie sehr einfach zu multiplexen / demultiplexen sind.

Die digitale T1-Leitung hat eine sehr spezifische Bandbreite, die nicht geändert werden kann, ohne das interne digitale Format zu ändern (wodurch sie nicht länger eine T1-Leitung ist und die gesamte Hardware, die sie derzeit unterstützt, unterbricht). Wenn es in Telefonleitungen aufgeteilt ist, erhalten Sie einen Teil eines digitalen Signals, das als analog interpretiert wird. Sie werden nicht in der Lage sein, die ursprüngliche digitale Bandbreite zu überschreiten - Sie können sich glücklich schätzen, wenn Sie die Umwandlung in / von analog in Betracht ziehen.

Betrachten Sie sich als glücklich, einige von uns verbrachten Jahre mit 110/300 Baud-Einwahl (und wir waren froh darüber!). Eigentlich war es wirklich aufregend, als unser MUD-basiertes BBS auf 1200 aufgerüstet wurde und wir die Ergebnisse unseres Angriffs sahen BEVOR Sie mit der Eingabe des nächsten Befehls beginnen.

Die Einführung zu diesen Wikipedia-Seiten gibt Ihnen die Antwort:

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

Im Wesentlichen verwendet die xDSL-Technologie zusätzliche Frequenzbereiche, die normalerweise nicht für Sprache verwendet werden. Dies war bei der Einwahl mit 56K (und darunter) der Fall.

Dies geschieht durch die Verwendung von Filtern auf jeder Seite der Leitung, um die Frequenzbereiche zwischen herkömmlichem Audio und dem anderen Frequenzbereich (höhere Frequenzen) für die ADSL-Technologie aufzuteilen. Aus diesem Grund sind spezielle Geräte an der Vermittlungsstelle erforderlich (möglicherweise, weil sich der für Sprache verwendete Frequenzbereich nicht auf die gleichen Entfernungen ausbreitet).

BEARBEITEN: Beachten Sie, dass einige ISPs digitale Kabel / Glasfasern unter dem Begriff "Breitband" anbieten (wahrscheinlich aus kommerziellen Gründen zu vereinfachen): In diesem Fall kann das Signal vollständig digital sein. Die Reichweite und Geschwindigkeit von Glasfaserkabeln ist besser als bei kupferbasierten Leitungen, die den Sprachfrequenzbereich (der für alte Einwählverbindungen verwendet wird) verwenden. Die Technologie ist jedoch völlig anders.

DFÜ ist langsamer, weil es viel weniger Bandbreite als DSL verwendet. Ein Modem verwendet nur 4 kHz des verfügbaren Spektrums, während DSL bis zu 4 MHz verwenden kann, was 1000 weiteren entspricht. DSL verwendet auch ausgefeiltere Modulationstechniken.

Hier ist eine Antwort, die nicht viel Informationstheorie oder technische Terminologie beinhaltet:

Geräte, seien es Telefone oder Modems, kommunizieren über die Telefonleitungen, indem sie Strom über die Leitung senden. Die Informationen werden codiert, indem der Elektrizitätspegel auf dem Draht geändert wird. In einer Sprachleitung entsprechen diese sich ändernden Pegel den Geräuschen, die Sie im Mikrofon verursachen.

Alles, was über eine Leitung kommuniziert, von einem Telegraphen bis zu einem 1-Gbit / s-Ethernet-Kabel, kommuniziert am Ende, indem Stromimpulse auf die Leitung gelegt werden, die das andere Ende erkennen kann.

Je mehr Informationen Sie über das Kabel senden möchten, desto schneller müssen Sie die elektrischen Signale ändern. Morse-Code erfordert nur wenige Änderungen pro Sekunde, eine Sprachkonversation kann das tausendfache Ändern der Signale pro Sekunde umfassen, und High-Speed-Ethernet kann zig Millionen Änderungen pro Sekunde umfassen.

Je mehr Änderungen pro Sekunde vorgenommen werden, desto schwieriger muss die Schaltung dazwischen sein und desto besser müssen die Drähte abgeschirmt sein, da verschiedene vorübergehende Störungen bei Signalen mit höheren Frequenzen mehr Probleme verursachen.

Als die Telefonanlage ursprünglich im späten 19. / frühen 20. Jahrhundert aufgebaut wurde, stellte sich zunächst die Frage, wie gut wir sein müssen. Solange Sie in der Lage sind, mindestens 6800 Änderungen pro Sekunde (ein Signal mit bis zu 3400 Hz) zu verarbeiten, wird hörbares Audio durchgelassen, obwohl es ein bisschen "verkümmert" zu sein scheint - weshalb Telefone nicht funktionieren klingt nicht so wie ein normales Gespräch. Das hat ungefähr hundert Jahre lang gut funktioniert.

Als Computer populär wurden, begannen die Leute, Modems zu verwenden, die Geräusche auf der Leitung machten, die Einsen und Nullen entsprachen, aber die Geräusche mussten dem Frequenzbereich der menschlichen Stimme entsprechen und sie auf einige kbit / s beschränkten. Als sich die Dinge verbesserten, stießen sie schließlich an die Grenze dessen, was eine Telefonleitung übertragen kann. Diese Grenze liegt bei ungefähr 32 kbit / s, aber ein einfacher Hack wurde schnell eingeführt, um diese Geschwindigkeit auf 56 kbit / s zu erhöhen.

Ungefähr zu dieser Zeit wurde den Leuten auch klar, dass man ein kurzes Stück Telefonkabel zum Senden von Signalen mit viel höheren Frequenzen verwenden konnte - bis zu einigen Kilometern, wenn alles richtig funktionierte, aber sicher nicht die zehn Kilometer, die ein normales Telefonsignal zurücklegen konnte. Durch spezielle Geräte am Ende der Telefongesellschaft und ein DSL-Modem am Ende des Teilnehmers konnten sie diese speziellen Hochfrequenzsignale auf der letzten Meile über Telefonleitungen senden, die eigentlich nie für sie bestimmt waren.

Die Einwahl ist langsam, da alle von Ihnen gesendeten Informationen in Audiodaten umgewandelt werden müssen, die über eine Standardtelefonleitung gesendet werden können. Lebst du in einer ländlichen Gemeinde? Sind Sie mit einem Turtle-Slow-Modem festgefahren, weil es in Ihrer Nähe kein DSL- oder Highspeed-Kabel gibt?

Ich scheine mich an den ursprünglichen Impuls zu erinnern, dass die FCC die POTS-Bandbreite explizit auf 53 kbit / s beschränkte (das wurde später entfernt), so dass es keinen Sinn machte, mehr als ein 56 kbit / s-Modem zu verwenden ... dann natürlich beim Telefonieren Die Leitungen wurden digitalisiert und gemultiplext, und Sie hatten keinen leitungsvermittelten Pfad. Dann würden Sie die Fähigkeit verlieren, Modulationstricks und harmonische Abtastungen usw. durchzuführen, um eine höhere virtuelle Taktrate zu erzielen.