題 為什麼撥號這麼慢?


在撥號互聯網連接上,為什麼速度限制為56 kbits / s,而寬帶互聯網連接的速度可能是撥打相同電話線的10倍?

是因為ISP的撥號限制為56 kbits / s?當您訂購寬帶時,ISP會放大速度嗎?


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2018-01-11 17:03


起源


撥號使用電話線撥打特殊電話號碼,而DSL則利用技術擴展電話線以供寬帶使用。 - Darius
是的,撥號速度慢的原因是因為它只能發送64Kbps。寬帶速度比速度快10倍。 - Ramhound
@Ramhound:所以你說撥號速度慢,因為它很慢。 - grawity
我會的 把這個留在這裡 - MDMarra
據我了解(在英國),大多數/所有電話線現在都以數字方式傳輸所有信息。撥號速度慢的原因是,提供商只為語音呼叫分配有限的帶寬,並從他們的角度撥打撥號電話 是 語音電話。 - FumbleFingers


答案:


撥號連接使用語音電路進行數據傳輸,因此帶寬限制為語音信道的帶寬,而DSL使用單獨的頻率範圍用於比語音帶寬寬得多的數據(因此稱為寬帶)。 DSL使用分離器來分離語音和數據頻率,因此兩者可以同時工作。

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2018-01-11 17:13



另外:數字信號與模擬信號。但主要是它的頻率範圍。 - Joel Coehoorn
@JoelCoehoorn:在這兩種情況下,它都是由模擬信號攜帶的數字信號(因此使用了 調製解調器)。 - Bruno
限制不在於調製解調器,它是對傳統電話電路的限制,其過濾信號並且僅允許頻率300-3400Hz(人類語音頻率)通過。因為此範圍之外的任何內容都將在系統中的各個點進行過濾。只有這個窄範圍可用於與電話撥號通信。 - daya
無論如何,這個圖很大程度上是錯誤的:56k工作的原因(以及下載速度比上傳速度快的原因)是ISP端的確如此 不 有模擬調製解調器。它跳過調製/解調步驟並直接驅動頭端。因為下載方向是在ISP上以數字方式生成的,所以它避免了一些過濾,這使得下載速度更接近理論最大值(在另一個答案中有詳細描述)。 - Ben Jackson
可能有助於提及“POTS”的定義(普通老式電話服務?) - Steven Lu


基本上,每個通道的電話線限制為64 kbits / s(8 kHz通道,每通道8位,PCM調製,8 kHz x 8位= 64 kbit / s)。除非你使用另一種調製(QAM 例如)或更多帶寬(超過8 kHz電話信道,例如高達MHz),您的傳輸容量將受限於您的電話信道的信噪比(S / N的低值將減少您的64 kbits /傳輸容量)。我來解釋一下:

根據 香農 - 哈特利定理

該定理建立了Shannon的信道容量   通信鏈接,最大限度的無誤限制   可以用a傳輸的數字數據(即信息)   在存在噪聲干擾的情況下指定帶寬,   假設信號功率是有界的,那就是高斯噪聲   過程的特徵在於已知的功率或功率譜密度。

要么: enter image description here

哪裡

C是以每秒位數為單位的信道容量;
  B是以赫茲為單位的信道帶寬(在調製信號的情況下為通帶帶寬);
  S是帶寬上的總接收信號功率(在調製信號的情況下,通常表示為C,即調製載波),以瓦特或伏特2為單位測量;
  N是帶寬上的總噪聲或乾擾功率,以瓦特或伏特2為單位測量;和
  S / N是通信信號與高斯噪聲干擾的信噪比(SNR)或載波噪聲比(CNR),表示為線性功率比(不是對數分貝)。

因此,要通過電話鏈接增加Internet連接的容量(以位/秒為單位),您需要:

  1. 提高信號/噪音率。
  2. 增加帶寬。

DSL鏈接 使用增加的帶寬(寬帶)信道和改善的信號/噪聲率:

與傳統的撥號調製解調器不同,後者將比特調製為300-3400 Hz基帶(語音服務)中的信號,DSL調製解調器將頻率從4000 Hz調製到高達4 MHz。這種頻帶分離使DSL服務和普通老式電話服務(POTS)能夠在同一銅線對設備上共存。通常,較高比特率的傳輸需要較寬的頻帶,儘管由於數字信號處理和數字調製方法的顯著創新,比特率與帶寬的比率不是線性的。


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2018-01-11 17:25



這絕對應該成為公認的答案。 - Chad Harrison
我同意這應該是公認的答案。但新用戶並不總是等待最好的用戶。
如果在dsp.se上提出這個問題,應該已經被接受了;在超級用戶上,圖片的答案獲勝。 - MSalters
@MSalters這在很大程度上取決於提問的人。 SU確實包含比大多數SE更多的非技術用戶;但他們並不是唯一在這裡提問的人。 - Dan Neely
但對於DSL與撥號,物理學並不重要,因為它實際上是純粹的帶寬。這個答案沒有充分解釋DSL如何實現額外的帶寬。要說撥號只使用語音信道,而DSL將信號調製到更高的頻率是很好的,但是如何以及為什麼對答案更重要。 - MBraedley


雖然DSL技術允許更高的傳輸速率,但它將本地環路長度(DSL調製解調器與Telco的DSL終端設備之間的距離)限制為幾英里,因為其信號使用更寬的頻率範圍并快速衰減。

普通撥號使用窄頻率範圍,將帶寬限制在56K,但您的調製解調器距離電話交換機數英里遠。此外,撥號數據信號可以毫無問題地通過幾個模擬或數字電話網絡傳輸。您可以將非洲的一個撥號調製解調器連接到加拿大的另一個調製解調器,而DSL信號只能行駛幾英里到您的電話交換機。


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2018-01-11 17:23



少數 英里?我希望。這裡的大多數互聯網服務提供商只有在距離DSLAM超過幾千英尺時才會保證大約1/10的廣告速度。 “太多的噪音”和諸如此類的東西。 - Piskvor
@Piskvor:“截至2006年,Verizon高速互聯網的官方最大環路長度為18,000英尺(5,500米)” - en.wikipedia.org/wiki/Verizon_High_Speed_Internet - haimg
@haimg:雖然性能從較小的環路可達到的25Mbps降低到800kbps: en.wikipedia.org/wiki/DSLAM#Bandwidth_versus_distance - qdot
@qdot,我曾經生活在骨乾之上,為什麼要支付提高速度,當你ping不到10mS到任何東西,你每次都獲得全速,每個網頁都很快。 - Kortuk
@Kortuk學術和研究網絡很棒,我們都知道;) - qdot


在接受的答案中提到的POTS(普通老式電話系統)的更多信息。關於電話系統如何工作有一些非常具體的規範,其中許多原因是陳舊但大多數仍然有效。

在電話變得流行之後,看看公寓建築的舊照片 - 天際線覆蓋著電話線,因為每條線都專用於一部電話(或派對線)。不久,他們想出了一種簡單,廉價的方法將24條線壓縮到一條數字T1線上。幾十年來,這條線是美國大部分電信的基礎。它的規格使得一個非常簡單的中繼器機構可以內嵌,允許電纜在不增加功率的情況下穿越海洋,並且使它們非常容易多路復用/多路分解。

T1線路是數字的,具有非常特定的帶寬,如果不改變內部數字格式就不能改變(這使得它不再是T1線路並打破當前支持它的所有硬件)。當它分成電話線時,你得到的是數字信號的一部分被解釋為模擬信號。您將無法超越原始數字帶寬 - 考慮到模擬轉換,您很幸運能夠到達它附近。

考慮到自己很幸運,我們中的一些人花了數年時間撥打110/300波特(我們很高興擁有它!)實際上,當我們基於MUD的BBS升級到1200並且我們可以看到我們的攻擊結果時真的很令人興奮在開始輸入下一個命令之前。


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2018-01-11 23:28





這些維基百科頁面的介紹為您提供了答案:

基本上,xDSL技術使用通常不用於語音的額外頻率範圍,這是56K(及以下)撥號使用的。

這是通過在線路的每一側使用濾波器來完成的,以便在傳統音頻和ADSL技術的其他頻率範圍(更高頻率)之間劃分頻率範圍。因此,這需要交換機上的特殊設備(可能因為語音的頻率範圍不會傳播到相同的距離)。

編輯: 請注意,某些ISP包括術語“寬帶”下的數字有線/光纖(出於商業原因可能簡化):在這種情況下,信號可能一直是數字信號。光纖的範圍和速度將優於使用頻率語音範圍(用於舊撥號)的銅線,但技術完全不同。


7
2018-01-11 17:16



所有信號都是模擬信號,電流與電纜相連。光學在極端微觀水平上被量化(光子),但功率水平仍然是模擬的。對於電信號也是如此(電子是量子化的,但可測量的信號是模擬的)。 - Ben Voigt


撥號速度較慢,因為它使用的帶寬比DSL少得多。調製解調器僅使用4 kHz的可用頻譜,而DSL最多可使用4 MHz,即1000多。 DSL還使用更複雜的調製技術。


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2018-01-11 17:24





這是一個不涉及太多信息理論或技術術語的答案:

設備,無論是電話還是調製解調器,都可以通過電話線路進行通信。通過改變電線上的電量來編碼信息。在語音線路上,這些不斷變化的電平對應於您在麥克風中產生的噪音。

任何通過電線進行通信的東西,從電報到1Gb / s以太網電纜,最後通過在另一端可以檢測到的電線上放置電脈衝來進行通信。

您希望通過線路發送的信息越多,您就越需要改變電信號。摩爾斯電碼每秒只需要進行一些更改,語音對話可能涉及每秒數千次更改信號,而高速以太網每秒可能涉及數千萬次更改。

每秒的變化越多,電路間的難度就越大,電線必須屏蔽得越好,因為各種瞬態中斷會導致更高頻率的信號出現更多問題。

當電話系統最初在19世紀末/ 20世紀初被放在一起時,第一個問題是,我們有多好?經確定,只要你能夠每秒至少處理6800次變化(一個高達3400 Hz的信號),就會發出可聽見的聲音,雖然它看起來有點“發育不良” - 這就是為什麼電話機不能聽起來和常規談話一樣。這種方法運作良好了一百年左右。

隨著計算機的普及,人們開始使用調製解調器在線路上發出相應於1和0的聲音,但聲音必須與人聲中的頻率範圍相對應,將它們限制在幾kbits / s。隨著情況的改善,它們最終達到了電話線傳輸的極限;這個限制大約是32千比特/秒,但很快就會出現一個簡單的黑客攻擊,以達到56千比特/秒的速度。

大約在那個時候,人們還意識到你可以使用一小段電話線來發送更高頻率的信號 - 當一切正常時,最多可達幾英里,但肯定不是常規電話信號可以傳輸的數十英里。通過電話公司端的特殊設備和用戶端的DSL調製解調器,他們可以通過電話線“最後一英里”發送這些特殊的高頻信號。


3
2018-01-12 15:31



抱歉低估了你寫得很好的答案,但這是一個很好的例子,為什麼一個人不應該試圖過度簡化技術問題:雖然你的大部分答案都會讓情況相當好,但是你會把主要問題放在手邊。只是 為什麼 將“聲音在線”限制在3400 Hz範圍內是否限制了傳輸速度?你寫這篇文章的方式,我總是可以問“為什麼不傳播更快?” - 在沒有提到Shannon-Hartley定理的情況下,無法解釋頻率範圍和傳輸速度之間的這種依賴性。 - jstarek


撥號速度很慢,因為您發送的所有信息都必須轉換為可通過標準電話線發送的音頻數據。你住在農村社區嗎?您是否因為您所在地區沒有DSL或高速線纜而陷入了慢速調製解調器?


0
2018-01-12 13:37





我似乎記得遠離撥號的原始動力涉及FCC明確將POTS帶寬限制為53kbps(後來被刪除)所以使用超過56k調製解調器沒有任何意義...當然,當電話線路被數字化和多路復用,你沒有電路交換通路,你將失去執行調製技巧和諧波採樣等能力,以提高更高的虛擬時鐘速度。


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2018-01-12 15:57