Por que a discagem é tão lenta?

Em uma conexão discada à Internet, por que a velocidade é limitada a 56 kbits / s em comparação com uma conexão de Internet de banda larga que pode transportar 10 vezes mais do que a discada pela mesma linha telefônica?

É porque o acesso discado é limitado a 56 kbits / s pelo ISP? O ISP amplifica a velocidade quando você solicita banda larga?

As conexões dial-up usam o circuito de voz para transferência de dados, de modo que a largura de banda é limitada à largura de banda do canal de voz, enquanto o DSL usa uma faixa de frequência separada para dados que é muito mais ampla que a largura de banda de voz (daí o termo Banda larga). O DSL usa um divisor para separar as frequências de voz e dados e, portanto, ambos podem funcionar simultaneamente.

Basicamente, a linha de telefonia é limitada a 64 kbits / s para cada canal (canal de 8 kHz com modulação PCM em 8 bits por Hz, produzindo 8 kHz x 8 bits = 64 kbit / s). A menos que você use outra modulação ( QAM, por exemplo) ou mais largura de banda (canal de telefonia acima de 8 kHz, até MHz, por exemplo), sua capacidade de transmissão será limitada à razão sinal / ruído do seu canal de telefonia (valores baixos de S / N reduzirá sua capacidade de transmissão de 64 kbits / s). Deixa eu te explicar:

De acordo com o teorema de Shannon – Hartley :

O teorema estabelece a capacidade do canal de Shannon para esse link de comunicação, um limite para a quantidade máxima de dados digitais livres de erros (ou seja, informações) que podem ser transmitidos com uma largura de banda especificada na presença de interferência de ruído, assumindo que o sinal a potência é limitada e que o processo de ruído gaussiano é caracterizado por uma potência ou densidade espectral de potência conhecida.

Ou:

Onde

C é a capacidade do canal em bits por segundo;
B é a largura de banda do canal em hertz (largura de banda da banda passante no caso de um sinal modulado);
S é a potência total do sinal recebido sobre a largura de banda (no caso de um sinal modulado, geralmente designado C, ou seja, portadora modulada), medido em watt ou volt2;
N é o ruído total ou a potência de interferência sobre a largura de banda, medida em watt ou volt2; e
S / N é a relação sinal-ruído (SNR) ou a relação portadora-ruído (CNR) do sinal de comunicação para a interferência de ruído gaussiana expressa como uma razão de potência linear (não como decibéis logarítmicos).

Portanto, para aumentar a capacidade (em bits / s) da sua conexão à Internet através de um link de telefonia, você precisará:

1. Aumente a taxa de sinal / ruído.
2. Aumente a largura de banda.

O link DSL usa ambos, um canal de largura de banda aumentada (banda larga) e uma taxa de sinal / ruído aprimorada:

Diferentemente dos modems dial-up tradicionais, que modulam bits em sinais na banda base de 300 a 3400 Hz (serviço de voz), os modems DSL modulam frequências de 4000 Hz a 4 MHz. Essa separação de banda de frequência permite que o serviço DSL e o serviço telefônico antigo simples (POTS) coexistam na mesma instalação de pares de cobre. Geralmente, as transmissões de taxa de bits mais alta requerem uma banda de frequência mais ampla, embora a taxa de taxa de bits em relação à largura de banda não seja linear devido a inovações significativas no processamento de sinal digital e nos métodos de modulação digital.

Embora a tecnologia DSL permita taxas de transferência muito mais altas, limita o comprimento do loop local (a distância entre o modem DSL e o equipamento de terminação DSL da Telco) a apenas alguns quilômetros, porque seu sinal usa uma faixa de frequência muito maior e atenua rapidamente.

A discagem normal usa uma faixa de freqüência estreita, que limita a largura de banda a apenas 56K; no entanto, seu modem pode estar a quilômetros de distância da central telefônica. Além disso, os sinais de dados discados podem viajar através de várias redes telefônicas analógicas ou digitais sem problemas, por exemplo, você pode conectar um modem dial-up na África a outro modem no Canadá, enquanto o sinal DSL pode viajar apenas algumas milhas para a central telefônica.

Apenas um pouco mais de informação sobre o POTS (sistema telefônico antigo simples) mencionado na resposta aceita. Existem algumas especificações muito específicas de como o sistema telefônico funciona, muitos dos motivos são arcaicos, mas a maioria ainda é válida.

Veja uma foto antiga de prédio de apartamentos logo após a popularização dos telefones - o horizonte é COBERTO com linhas telefônicas, porque todas as linhas foram dedicadas a um único telefone (ou linha telefônica). Logo eles criaram uma maneira simples e barata de compactar 24 linhas em uma única linha T1 digital. Essa linha foi a base de grande parte das telecomunicações americanas por décadas. Ela é especificada para que um mecanismo repetidor muito simples possa ser alinhado para permitir que os cabos atravessem o oceano sem adicionar energia, e eles foram feitos para serem muito fáceis de multiplexar / desmultiplexar.

A linha T1, sendo digital, possui uma largura de banda muito específica que não pode ser alterada sem alterar o formato digital interno (o que deixa de ser uma linha T1 e quebra TODO o hardware que a suporta atualmente). Quando é dividido em linhas telefônicas, o que você recebe é uma parte de um sinal digital interpretado como analógico. Você não poderá exceder a largura de banda digital original - você teria a sorte de chegar perto, considerando a conversão de / para analógico.

No entanto, considere-se sortudo: alguns de nós passamos anos em discagem de 110/300 baud (e ficamos felizes em tê-lo!) Na verdade, foi realmente emocionante quando nosso BBS baseado em MUD foi atualizado para 1200 e pudemos ver os resultados de nosso ataque ANTES de começar a digitar o próximo comando.

A introdução a estas páginas da Wikipedia fornece a resposta:

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

Essencialmente, a tecnologia xDSL usa faixas de frequência extras que normalmente não são usadas para voz, que é o que a discagem de 56K (e menos) estava usando.

Isso é feito usando filtros em cada lado da linha, de modo a dividir as faixas de frequência entre o áudio tradicional e a outra faixa de frequência (frequências mais altas) da tecnologia ADSL. Por isso, isso requer equipamento especial na central (possivelmente porque a faixa de frequência usada para a voz não se propagaria para as mesmas distâncias).

EDIT: Observe que alguns ISPs incluem cabo / fibra digital sob o termo "banda larga" (provavelmente para simplificar, por razões comerciais): nesse caso, o sinal pode ser digital o tempo todo. O alcance e a velocidade das fibras ópticas serão melhores do que as linhas baseadas em cobre que usam a faixa de frequência de voz (usada para discagem antiga), mas a tecnologia é completamente diferente.

A discagem é mais lenta porque usa muito menos largura de banda que o DSL. Um modem usa apenas 4 kHz do espectro disponível, enquanto o DSL pode usar até 4 MHz, ou seja, mais 1000. O DSL também usa técnicas de modulação mais sofisticadas.

Aqui está uma resposta que não envolve muita teoria da informação ou terminologia técnica:

Os dispositivos, sejam eles telefones ou modems, se comunicam pelas linhas telefônicas enviando eletricidade pela linha. A informação é codificada alterando os níveis de eletricidade no fio. Em uma linha de voz, esses níveis alterados correspondem aos ruídos que você está fazendo no microfone.

Qualquer coisa que se comunique em um fio, de um telégrafo a um cabo Ethernet de 1 Gbits / s, no final, se comunica colocando pulsos de eletricidade no fio que a outra extremidade pode detectar.

Quanto mais informações você desejar enviar pelo fio, mais rápido precisará variar os sinais elétricos. O código Morse envolve apenas algumas alterações por segundo, uma conversa por voz pode envolver a alteração dos sinais milhares de vezes por segundo, e a Ethernet de alta velocidade pode envolver dezenas de milhões de alterações por segundo.

Quanto mais mudanças por segundo você tiver, mais difícil terá que ser o circuito intermediário e mais blindados os fios, pois interrupções transitórias diversas causam mais problemas nos sinais de frequência mais alta.

Quando o sistema telefônico foi originalmente montado no final do século 19 / início do século 20, a primeira pergunta foi: quão bom devemos ser? Foi determinado que, desde que você consiga lidar com pelo menos 6800 alterações por segundo (um sinal de até 3400 Hz), o áudio audível será emitido, embora pareça um pouco atrofiado - e é por isso que os telefones não soa o mesmo que uma conversa normal. Isso funcionou bem por cem anos ou mais.

À medida que os computadores se tornaram populares, as pessoas começaram a usar modems que produziam sons na linha que correspondiam a uns e zeros, mas os sons tinham que corresponder à faixa de frequências na voz humana, limitando-os a alguns kbits / s. À medida que as coisas melhoravam, elas atingiram o limite do que uma linha telefônica pode transmitir; esse limite é de cerca de 32 kbits / s, mas um simples hack foi implementado rapidamente para aumentar até 56 kbits / s.

Naquela época, as pessoas também perceberam que era possível usar um cabo telefônico curto para enviar sinais de frequência muito mais alta - até algumas milhas quando tudo funcionava corretamente, mas certamente não as dezenas de milhas que um sinal telefônico comum poderia percorrer. Por terem equipamentos especiais no final da companhia telefônica e um modem DSL no final do assinante, eles poderiam enviar esses sinais especiais de alta frequência pela 'última milha' através de linhas telefônicas que nunca foram realmente destinadas a eles.

A discagem é lenta porque todas as informações que você envia precisam ser convertidas em dados de áudio que podem ser enviados por uma linha telefônica padrão. Você mora em uma comunidade rural? Você está preso a um modem lento como tartaruga porque não há cabo DSL ou alta velocidade em sua área?

Parece que me lembro do ímpeto original de se afastar da conexão discada, que envolvia a FCC limitando explicitamente a largura de banda do POTS a 53kbps (que foi removida mais tarde), então não fazia sentido usar mais de um modem de 56k ... então é claro quando o telefone Como as linhas eram digitalizadas e multiplexadas, e como você não possuía um caminho de circuito comutado, perderia a capacidade de executar truques de modulação e amostragem harmônica, etc., para aumentar a velocidade do relógio virtual.