Почему при подключении к Интернету по телефонной линии скорость ограничена 56 кбит / с по сравнению с широкополосным подключением к Интернету, которое может передавать в 10 раз больше, чем коммутируемое соединение по той же телефонной линии?
Это связано с тем, что ISP ограничивает скорость соединения до 56 кбит / с? Увеличивает ли провайдер скорость при заказе широкополосного доступа?
По существу, телефонная линия ограничена 64 кбит / с для каждого канала (канал 8 кГц с модуляцией PCM на 8 бит на Гц, что составляет 8 кГц x 8 бит = 64 кбит / с). Если вы не используете другую модуляцию (например, QAM ) или большую полосу пропускания (более 8 кГц, телефонный канал, например, до МГц), ваша пропускная способность будет ограничена отношением сигнал / шум вашего телефонного канала (низкие значения S / N уменьшит вашу пропускную способность 64 кбит / с). Позвольте мне объяснить вам:
Согласно теореме Шеннона – Хартли:
Теорема устанавливает пропускную способность канала Шеннона для такой линии связи, ограничение на максимальный объем безошибочных цифровых данных (то есть информации), которые могут передаваться с определенной шириной полосы при наличии шумовых помех, при условии, что сигнал мощность ограничена, и что процесс гауссовского шума характеризуется известной мощностью или спектральной плотностью мощности.
Или же: 
где
C - пропускная способность канала в битах в секунду;
B - ширина полосы канала в герцах (ширина полосы пропускания в случае модулированного сигнала);
S - общая мощность принимаемого сигнала по ширине полосы (в случае модулированного сигнала, часто обозначаемого С, то есть модулированной несущей), измеренная в ваттах или вольт2;
N - общая мощность шума или помехи в полосе пропускания, измеренная в ваттах или вольт2; а также
S/N - это отношение сигнал / шум (SNR) или отношение несущая к шуму (CNR) сигнала связи к гауссовским шумовым помехам, выраженное в виде линейного отношения мощности (а не в виде логарифмических децибел).
Итак, чтобы увеличить пропускную способность (в бит / с) вашего интернет-соединения по телефонной линии, вам необходимо:
Канал DSL использует как канал с повышенной пропускной способностью (широкополосный), так и улучшенный уровень сигнала / шума:
В отличие от традиционных модемов удаленного доступа, которые модулируют биты в сигналы в основной полосе 300–3400 Гц (речевая служба), модемы DSL модулируют частоты от 4000 Гц до 4 МГц. Такое разделение частотных полос позволяет службе DSL и обычной старой телефонной службе (POTS) сосуществовать на одной и той же медной паре. Как правило, передачи с более высокой скоростью передачи битов требуют более широкой полосы частот, хотя отношение скорости передачи битов к ширине полосы не является линейным из-за значительных инноваций в цифровой обработке сигналов и методах цифровой модуляции.
Коммутируемые соединения используют речевую схему для передачи данных, поэтому полоса пропускания ограничена полосой пропускания речевого канала, тогда как DSL использует отдельный частотный диапазон для данных, который намного шире, чем полоса речевой связи (отсюда термин широкополосный). DSL использует сплиттер для разделения частот голоса и данных, поэтому они могут работать одновременно.
Хотя технология DSL обеспечивает гораздо более высокие скорости передачи, она ограничивает длину локальной петли (расстояние между вашим модемом DSL и оконечным оборудованием DSL Telco) всего несколькими милями, поскольку ее сигнал использует гораздо более широкий диапазон частот и быстро затухает.
Обычный коммутируемый доступ использует узкий частотный диапазон, который ограничивает полосу пропускания всего лишь 56 КБ, однако ваш модем может находиться в нескольких километрах от телефонной станции. Кроме того, сигналы данных удаленного доступа могут без проблем проходить по нескольким аналоговым или цифровым телефонным сетям, например, вы можете подключить один модем в Африке в Африке к другому модему в Канаде, в то время как сигнал DSL может пройти только несколько миль до вашей телефонной станции.
Еще немного информации о POTS (Обычная телефонная система), упомянутой в принятом ответе. Есть несколько очень специфических спецификаций для работы телефонной системы, многие из которых являются архаичными, но большинство из них все еще действительны.
Посмотрите на старую картину жилых домов сразу после того, как телефоны стали популярными - горизонт покрыт телефонными линиями, потому что каждая линия была выделена для одного телефона (или линии для вечеринки). Вскоре они придумали простой и дешевый способ сжатия 24 строк в одну цифровую линию T1. Эта линия была основой многих американских телекоммуникаций на протяжении десятилетий. Предполагается, что очень простой механизм повторителя может быть встроен, чтобы кабели могли проходить через океан без добавления мощности, и они были сделаны очень легкими для мультиплексирования / демультиплексирования.
Линия T1, будучи цифровой, имеет очень специфическую полосу пропускания, которая не может быть изменена без изменения внутреннего цифрового формата (что делает ее более не линией T1 и ломает ВСЕ оборудование, поддерживающее ее в настоящее время). Когда он разбивается на телефонные линии, вы получаете часть цифрового сигнала, интерпретируемого как аналоговый. Вы не сможете превысить исходную цифровую пропускную способность - вам повезет приблизиться к ней, учитывая преобразование в / из аналогового.
Считайте, что вам повезло, но некоторые из нас потратили годы на набор скорости 110/300 бод (и мы были счастливы получить его!) На самом деле это было действительно захватывающе, когда наша основанная на MUD BBS была обновлена до 1200, и мы могли видеть результаты нашей атаки ДО того, как начали печатать следующую команду.
Введение в эти страницы Википедии дает вам ответ:
По сути, технология xDSL использует дополнительные частотные диапазоны, которые обычно не используются для передачи голоса, что и было при использовании коммутируемого соединения 56 КБ (и ниже).
Это делается с помощью фильтров на каждой стороне линии, чтобы разделить частотные диапазоны между традиционным звуком и другим частотным диапазоном (более высокие частоты) для технологии ADSL. Из-за этого для обмена требуется специальное оборудование (возможно, потому что диапазон частот, используемый для передачи голоса, не будет распространяться на те же расстояния).
РЕДАКТИРОВАТЬ: обратите внимание, что некоторые интернет-провайдеры включают цифровой кабель / волокно в термин "широкополосный" (вероятно, для упрощения по коммерческим причинам): в этом случае сигнал может быть цифровым на всем протяжении. Диапазон и скорость волоконно-оптической линии будут лучше, чем у медных линий, которые используют голосовой диапазон частот (используемый для старого модемного соединения), но технология совершенно иная.
Dialup работает медленнее, потому что использует гораздо меньшую пропускную способность, чем DSL Модем использует только 4 кГц доступного спектра, в то время как DSL может использовать до 4 МГц, что на 1000 больше. DSL также использует более сложные методы модуляции.
Вот ответ, который не включает много теории информации или технической терминологии:
Устройства, будь то телефоны или модемы, обмениваются данными по телефонным линиям, отправляя электричество по линии. Информация кодируется путем изменения уровня электричества на проводе. На голосовой линии эти изменяющиеся уровни соответствуют шумам, которые вы производите в микрофон.
Все, что связывается по проводам, от телеграфа до Ethernet-кабеля 1 Гбит / с, в конце концов, связывается, подавая импульсы электричества на провод, которые может обнаружить другой конец.
Чем больше информации вы хотите отправить по проводу, тем быстрее вам придется изменять электрические сигналы. Азбука Морзе включает всего несколько изменений в секунду, голосовой разговор может включать изменение сигналов тысячи раз в секунду, а высокоскоростной Ethernet может включать в себя десятки миллионов изменений в секунду.
Чем больше изменений в секунду у вас есть, тем сложнее должна быть схема между ними, и чем лучше должны быть экранированные провода, так как различные переходные сбои вызывают больше проблем на высокочастотных сигналах.
Когда телефонная система была первоначально собрана в конце 19 / начале 20 века, первый вопрос был таков: насколько мы должны быть хорошими? Было установлено, что до тех пор, пока вы сможете обрабатывать не менее 6800 изменений в секунду (сигнал до 3400 Гц), будет слышен звуковой звук, хотя он будет выглядеть немного «заглушенным» - вот почему телефоны не работают не звучит так же, как обычный разговор. Это работало нормально в течение ста лет или около того.
Когда компьютеры стали популярными, люди начали использовать модемы, которые производили звуки на линии, которые соответствовали единицам и нулям, но звуки должны были соответствовать диапазону частот человеческого голоса, ограничивая их несколькими килобитами в секунду. По мере улучшения ситуации они в конечном итоге достигают предела того, что может передавать телефонная линия; этот предел составляет около 32 кбит / с, но был быстро введен простой способ взломать его до 56 кбит / с.
Примерно в то же время люди также поняли, что вы можете использовать короткий телефонный кабель для отправки гораздо более высокочастотных сигналов - до нескольких миль, когда все работает правильно, но, конечно, не за десятки миль, которые мог бы пройти обычный телефонный сигнал. Имея специальное оборудование на стороне телефонной компании и модем DSL на стороне абонента, они могли отправлять эти специальные высокочастотные сигналы по «последней миле» по телефонным линиям, которые никогда не предназначались для них.
Коммутируемое соединение происходит медленно, потому что вся отправляемая вами информация должна быть преобразована в аудиоданные, которые можно отправлять по стандартной телефонной линии. Вы живете в сельской местности? Вы застряли с медленным модемом, потому что в вашем районе нет DSL или высокоскоростного кабеля?
Кажется, я помню, что первоначальный стимул для перехода от удаленного доступа заключался в том, что FCC явно ограничивала пропускную способность POTS до 53 кбит / с (что было впоследствии удалено), поэтому не было смысла использовать более чем 56k модем ... тогда, конечно, когда телефон линии были оцифрованы и мультиплексированы, и у вас не было пути с коммутацией каналов, вы бы потеряли способность выполнять трюки модуляции, выборки гармоник и т. д., чтобы получить более высокую виртуальную тактовую частоту.
