Pourquoi la numérotation est-elle si lente?

103

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?

Karen
la source
1
L'accès commuté utilise une ligne téléphonique pour composer un numéro de téléphone spécial, tandis que DSL utilise la technologie pour étendre la ligne téléphonique en vue d'une utilisation à large bande.
Darius
4
Oui, la numérotation est lente parce qu’elle est uniquement capable d’envoyer 64 Kbps. Le haut débit est bien plus rapide que 10 fois plus rapide.
Ramhound
66
@Ramhound: Vous dites donc que la numérotation est lente parce qu'elle est lente.
Grawity
19
Je vais laisser ça ici
MDMarra
6
Si je comprends bien (au Royaume-Uni), la plupart / toutes les lignes téléphoniques portent désormais toutes les informations sous forme numérique. La raison pour laquelle la numérotation est lente est due au fait que les fournisseurs n'attribuent qu'une bande passante limitée aux appels vocaux et, de leur point de vue, les appels par numérotation sont des appels vocaux.
FumbleFingers

Réponses:

95

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.

entrez la description de l'image ici

daya
la source
2
Aussi: un signal numérique vs un signal analogique. Mais c'est principalement la gamme de fréquences.
Joel Coehoorn
33
@JoelCoehoorn: dans les deux cas, il s'agit d'un signal numérique acheminé par un signal analogique (d'où l'utilisation d'un modem ).
Bruno le
11
La limitation n’est pas liée aux modems, c’est une limitation des circuits téléphoniques traditionnels qui filtrent les signaux et ne permettent le passage que des fréquences comprises entre 300 et 3400Hz (fréquences de la parole humaine). Étant donné que tout ce qui est en dehors de cette plage sera filtré à différents endroits du système. Seule cette plage étroite peut être utilisée pour la communication avec numérotation téléphonique.
daya
7
Ce schéma est en grande partie faux: la raison pour laquelle 56k fonctionne (et la raison pour laquelle le téléchargement est plus rapide que la vitesse de téléchargement) est que l'extrémité du fournisseur de services Internet ne dispose pas d'un modem analogique. Il saute une étape de modulation / démodulation et entraîne directement la tête de réseau. Comme la direction de téléchargement est générée numériquement chez le fournisseur de services Internet, elle évite certains filtrages qui permettent à la vitesse de téléchargement de se rapprocher du maximum théorique (bien décrit dans une autre réponse).
Ben Jackson
25
Il peut être utile de mentionner la définition de "POTS" (service téléphonique ordinaire)?
Steven Lu
171

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: entrez la description de l'image ici

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.

Diogo
la source
28
Cela aurait certainement dû être la réponse acceptée.
Chad Harrison
4
Je conviens que cela aurait dû être la réponse acceptée. Mais les nouveaux utilisateurs n'attendent pas toujours le meilleur.
24
Il aurait dû être accepté si cette question avait été posée sur dsp.se; sur superutilisateur la réponse avec des images gagne.
MSalters
3
@MSalters Cela dépend beaucoup de la personne qui pose la question. SU contient un plus grand nombre d'utilisateurs non techniques que la plupart des SE; mais ce ne sont pas les seules personnes qui posent des questions ici.
Dan Neely
2
Mais pour le DSL par rapport au dial-up, la physique importe peu, car ce sont la bande passante pure qui fait la différence. Cette réponse n'explique pas adéquatement comment DSL atteint cette bande passante supplémentaire. Dire que l'accès commuté utilise uniquement le canal vocal alors que DSL module le signal à des fréquences plus élevées est une bonne chose, mais comment et pourquoi est plus important pour la réponse.
MBraedley
26

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.

haimg
la source
Quelques milles ? Je souhaite que. La plupart des FAI ne garantissent qu’un centime de la vitesse annoncée dès que vous êtes à plus de quelques milliers de pieds d’un DSLAM. "Trop de bruit" et tout le reste.
Piskvor
1
@Piskvor: « La longueur maximale de la boucle officielle pour Verizon Internet haut débit, à partir de 2006, est 18.000 pieds (5.500 m) » - en.wikipedia.org/wiki/Verizon_High_Speed_Internet
haimg
@haimg: Bien que les performances se dégradent à 800 Kbits / s en passant de 25 Mbits / s à des boucles plus petites: en.wikipedia.org/wiki/DSLAM#Bandwidth_versus_distance
Date:
@qdot, j'ai déjà vécu au sommet de la colonne vertébrale. Pourquoi payer pour une vitesse accrue lorsque vous envoyez une requête ping est inférieure à 10 mS et que vous bénéficiez de votre vitesse maximale à chaque fois et que chaque page Web est accrochée.
Kortuk
@Kortuk Les réseaux académiques et de recherche sont géniaux, nous le savons tous;)
qdot
8

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.

Bill K
la source
7

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

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.

Bruno
la source
Tous les signaux sont analogiques, où le courant rencontre le câble. Les optiques sont quantifiées (photons) au niveau microscopique extrême, mais les niveaux de puissance restent analogiques. Idem pour les signaux électriques (les électrons sont quantifiés, mais le signal mesurable est analogique).
Ben Voigt le
6

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.

phil
la source
3

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.

Aric TenEyck
la source
Je suis désolé de vous écarter de votre réponse bien écrite, mais c’est un bon exemple de la raison pour laquelle il ne faut pas essayer de simplifier à outrance les problèmes techniques: alors que la plupart de vos réponses résument assez bien la situation, vous éviterez le problème principal à la main. Juste pourquoi ne la limite de « son sur la ligne » à une gamme de 3400 Hz limite la vitesse de transmission? La façon dont vous écrivez à ce sujet, je pourrais toujours demander "pourquoi ne pas simplement transmettre plus rapidement?" - Il est impossible d'expliquer cette dépendance entre la gamme de fréquences et la vitesse de transfert sans mentionner le théorème de Shannon-Hartley.
Jstarek
0

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?

Don
la source
0

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.

Grady Player
la source