Pourquoi la numérotation est-elle si lente?

Sur une connexion Internet par ligne commutée, pourquoi la vitesse est-elle limitée à 56 kbits / s par rapport à une connexion Internet à large bande pouvant transporter 10 fois plus que la connexion via la même ligne téléphonique?

Est-ce parce que la numérotation est limitée à 56 kbits / s par le FAI? Le FAI augmente-t-il la vitesse lorsque vous commandez du haut débit?

Les connexions commutées utilisent le circuit vocal pour le transfert de données, de sorte que la bande passante est limitée à la bande passante du canal vocal, alors que le DSL utilise une plage de fréquences distincte pour les données beaucoup plus large que la bande passante vocale (d'où le terme large bande). DSL utilise un séparateur pour séparer les fréquences voix et données et peut donc fonctionner simultanément.

Fondamentalement, la ligne téléphonique est limitée à 64 kbits / s pour chaque canal (canal de 8 kHz avec modulation PCM à 8 bits par Hz, soit 8 kHz x 8 bits = 64 kbit / s). Si vous n'utilisez pas une autre modulation ( QAM par exemple) ou une largeur de bande supérieure (canal téléphonique de plus de 8 kHz, par exemple, jusqu'à MHz), votre capacité de transmission sera limitée au rapport signal / bruit de votre canal de téléphonie (faibles valeurs S / N réduira votre capacité de transmission à 64 kbits / s). Laisse moi t'expliquer:

Selon le théorème de Shannon-Hartley :

Le théorème établit la capacité de canal de Shannon pour une telle liaison de communication, une limite sur la quantité maximale de données numériques sans erreur (c'est-à-dire d'informations) pouvant être transmises avec une largeur de bande spécifiée en présence du brouillage parasites, en supposant que le signal puissance est bornée et que le processus de bruit gaussien est caractérisé par une densité spectrale de puissance ou de puissance connue.

Ou:

où

C est la capacité du canal en bits par seconde;
B est la largeur de bande du canal en hertz (largeur de bande de la bande passante dans le cas d'un signal modulé);
S est la puissance totale du signal reçu sur la largeur de bande (dans le cas d'un signal modulé, souvent noté C, c'est-à-dire la porteuse modulée), mesurée en watt ou en volt2;
N est le bruit total ou la puissance de brouillage sur la largeur de bande, mesuré en watt ou en volt2; et
S / N est le rapport signal sur bruit (SNR) ou le rapport porteuse sur bruit (CNR) du signal de communication au brouillage gaussien exprimé en tant que rapport de puissance linéaire (et non en décibels logarithmiques).

Donc, pour augmenter la capacité (en bits / s) de votre connexion Internet sur un lien téléphonique, vous devez:

1. Augmenter le taux de signal / bruit.
2. Augmenter la bande passante.

La liaison DSL utilise à la fois un canal à bande passante accrue (bande large) et un taux de signal / bruit amélioré:

Contrairement aux modems traditionnels, qui modulent les bits en signaux dans la bande de base 300–3400 Hz (service vocal), les modems DSL modulent les fréquences de 4000 Hz à 4 MHz. Cette séparation des bandes de fréquences permet au service DSL et au service téléphonique ordinaire (POTS) de coexister sur la même installation de paire de cuivre. En règle générale, les transmissions à débit binaire élevé nécessitent une bande de fréquence plus large, bien que le rapport débit binaire / largeur de bande ne soit pas linéaire en raison des innovations significatives apportées au traitement du signal numérique et aux méthodes de modulation numérique.

Bien que la technologie DSL autorise des taux de transfert beaucoup plus élevés, elle limite la longueur de la boucle locale (distance entre votre modem DSL et l'équipement de terminaison DSL de Telco) à quelques kilomètres seulement, car son signal utilise une plage de fréquences beaucoup plus large et s'atténue rapidement.

La numérotation normale utilise une plage de fréquences étroite, ce qui limite la bande passante à 56K seulement. Toutefois, votre modem peut se trouver à des kilomètres du central téléphonique. De plus, les signaux de données par numérotation peuvent circuler sans problème sur plusieurs réseaux téléphoniques analogiques ou numériques. Par exemple, vous pouvez connecter un modem en Afrique à un autre modem au Canada, tandis que le signal DSL ne peut parcourir que quelques kilomètres jusqu'à votre central téléphonique.

Juste un peu plus d’informations sur le POTS (système téléphonique ancien) mentionné dans la réponse acceptée. Il existe des spécifications très spécifiques concernant le fonctionnement du système téléphonique. La plupart des raisons sont archaïques, mais la plupart sont toujours valables.

Regardez une vieille photo d'immeubles d'habitation juste après que les téléphones soient devenus populaires - la ligne d'horizon est recouverte de lignes téléphoniques car chaque ligne était dédiée à un seul téléphone (ou ligne de parti). Bientôt, ils trouvèrent un moyen simple et peu coûteux de compresser 24 lignes sur une seule ligne numérique T1. Cette ligne a été la base d'une grande partie des télécommunications américaines pendant des décennies. Il a été conçu de manière à ce qu'un mécanisme de répéteur très simple puisse être intégré pour permettre aux câbles de traverser l'océan sans ajouter de puissance, et ils ont été conçus pour être très faciles à multiplexer / démultiplexer.

La ligne T1, étant numérique, a une bande passante très spécifique qui ne peut pas être changée sans changer le format numérique interne (ce qui la rend plus une ligne T1 et rompt TOUT le matériel qui la supporte actuellement). Lorsqu'il est divisé en lignes téléphoniques, vous obtenez une partie d'un signal numérique interprétée comme analogique. Vous ne pourrez pas dépasser la bande passante numérique d'origine - vous auriez de la chance de vous en approcher si vous envisagez la conversion vers / depuis l'analogique.

Considérez-vous chanceux cependant, certains d'entre nous ont passé des années sur une numérotation à 110/300 bauds (et nous étions heureux de l'avoir!) AVANT de commencer à taper la commande suivante.

L'introduction de ces pages Wikipedia vous donne la réponse:

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

Essentiellement, la technologie xDSL utilise des gammes de fréquences supplémentaires qui ne sont normalement pas utilisées pour la voix, comme c'était le cas pour la numérotation 56K (et moins).

Ceci est fait en utilisant des filtres de chaque côté de la ligne afin de séparer les plages de fréquences entre l'audio traditionnel et l'autre plage de fréquences (fréquences plus élevées) pour la technologie ADSL. Pour cette raison, cela nécessite un équipement spécial au niveau du commutateur (peut-être parce que la gamme de fréquences utilisée pour la voix ne se propage pas aux mêmes distances).

EDIT: Notez que certains fournisseurs de services Internet incluent le câble / fibre numérique sous le terme "large bande" (probablement pour simplifier, pour des raisons commerciales): dans ce cas, le signal peut être entièrement numérique. La portée et la vitesse de la fibre optique seront meilleures que les lignes à base de cuivre qui utilisent la plage de fréquence de la voix (utilisée pour les anciens commutateurs), mais la technologie est complètement différente.

La connexion est plus lente car elle utilise beaucoup moins de bande passante que DSL. Un modem utilise seulement 4 kHz du spectre disponible, tandis que le DSL peut utiliser jusqu'à 4 MHz, soit 1000 de plus. DSL utilise également des techniques de modulation plus sophistiquées.

Voici une réponse qui n'implique pas beaucoup de théorie de l'information ou de terminologie technique:

Les appareils, qu'il s'agisse de téléphones ou de modems, communiquent sur les lignes téléphoniques en envoyant de l'électricité par la suite. L'information est codée en modifiant les niveaux d'électricité sur le fil. Sur une ligne vocale, ces niveaux de changement correspondent aux bruits que vous faites dans le microphone.

Tout ce qui communique sur un fil, d'un télégraphe à un câble Ethernet de 1 Gbits / s, communique en mettant des impulsions électriques sur le fil que l'autre extrémité peut détecter.

Plus vous voulez envoyer d’informations sur le fil, plus vous devez faire varier les signaux électriques rapidement. Le code Morse ne nécessite que quelques modifications par seconde, une conversation vocale peut impliquer de modifier les signaux des milliers de fois par seconde et l’Ethernet haut débit peut impliquer des dizaines de millions de modifications par seconde.

Plus le nombre de changements par seconde est élevé, plus les circuits entre eux doivent être difficiles et les fils mieux blindés doivent être blindés, car diverses perturbations transitoires causent davantage de problèmes pour les signaux haute fréquence.

Lorsque le système téléphonique a été mis en place à la fin du 19ème / début du 20ème siècle, la première question posée était: quelle doit être notre qualité? Il a été déterminé que tant que vous serez en mesure de gérer au moins 6 800 changements par seconde (un signal jusqu’à 3 400 Hz), un son audible sera diffusé, même s’il semblera un peu «étouffé» - c’est pourquoi les téléphones Ne sonne pas la même chose qu'une conversation normale. Cela a bien fonctionné pendant une centaine d'années.

Au fur et à mesure que les ordinateurs se répandaient, les gens commençaient à utiliser des modems qui faisaient des sons sur la ligne correspondant à des zéros et des zéros, mais les sons devaient correspondre à la plage de fréquences de la voix humaine, les limitant à quelques kbits / s. À mesure que les choses s'amélioraient, ils atteignaient finalement la limite de transmission d'une ligne téléphonique. cette limite est d'environ 32 kbits / s, mais un simple piratage a été rapidement mis en place pour atteindre 56 kbits / s.

À peu près à cette époque, les gens comprirent également que vous pouviez utiliser un court câble téléphonique pour envoyer des signaux beaucoup plus haute fréquence - jusqu'à quelques kilomètres lorsque tout fonctionnait correctement, mais certainement pas les dizaines de kilomètres parcourus par un signal téléphonique ordinaire. En disposant d'un équipement spécial du côté de la compagnie de téléphone et d'un modem DSL du côté de l'abonné, ils pourraient envoyer ces signaux haute fréquence spéciaux vers le dernier kilomètre sur des lignes téléphoniques qui ne leur étaient jamais destinées.

La numérotation est lente car toutes les informations que vous envoyez doivent être converties en données audio pouvant être envoyées sur une ligne téléphonique standard. Vivez-vous dans une communauté rurale? Êtes-vous coincé avec un modem lent-tortue parce qu'il n'y a pas de câble ADSL ou haute vitesse dans votre région?

Je crois me souvenir que l’impulsion initiale de quitter la connexion téléphonique impliquait que la FCC limite explicitement la bande passante du POTS à 53 kbps (qui a été supprimée par la suite). Il n’y avait donc aucun sens à utiliser plus d’un modem 56k ... alors bien sûr, lorsque vous téléphonez les lignes ont été numérisées et multiplexées, et vous n’avez pas de voie à commutation de circuit, vous perdriez alors la possibilité de réaliser des tours de modulation et un échantillonnage harmonique, etc. pour obtenir une vitesse d’horloge virtuelle plus élevée.