Omezení komutovaného připojení

Komutovaný způsob připojení k Internetu má významná kapacitní omezení, která vyplývají z vlastností analogové telefonní sítě. Jde zejména o to, že na účastnické přípojce je uměle omezena šířka přenosového pásma, a to na interval 300 až 3400 Hz - což podle empirických zkušeností stačí pro srozumitelnost vedeného hovoru. Hlavní důvod pro zavedené omezení byl ten, aby "silnější" spoje propojující jednotlivé ústředny mohly přenášet co možná nejvíce hovorů současně. Jelikož tyto spoje u původní analogové telefonní sítě fungovaly na principu frekvenčního multiplexu (tj. každému hovoru přiřazovaly určitý výřez širšího frekvenční pásma), bylo pro ně podstatné, jak široký tento výřez bude - čím užší pásmo připadalo na jeden hovor, tím více jich bylo možné přenášet mezi ústřednami současně.

Představa frekvenčního multiplexu (větší obrázek)

Umělé omezení frekvenčního pásma na účastnické přípojce však zůstalo dodnes, a existuje i v dnešní telefonní síti, která již uvnitř sebe sama přechází na digitální způsob fungování (viz dále). Existenci tohoto omezení si při jistém zjednodušení lze představit jako "krabičku", která je umístěna v místě, kde místní drátová smyčka ústí do telefonní ústředny. Tato "krabička" přitom funguje jako pásmová propusť, jejíž efekt na přenášený signál naznačuje obrázek (jde o tzv. vanovou křivku - signály mimo rozmezí frekvencí od 300 do 3400 Hz jsou silně tlumeny, a propouštěny jsou pouze signály v uvedeném frekvenčním rozsahu).

Představa frekvenčního multiplexu (větší obrázek)

Zmíněné frekvenční omezení má velmi závažné důsledky pro možnost přenosu dat po takovémto komutovaném spoji. Na základě výsledků z oblasti teorie informace lze totiž dokázat, že maximální dosažitelná přenosová rychlost je přímo úměrná šířce přenosového pásma (a dále je závislá na kvalitě linky, vyjádřené jako odstup užitečného signálu od šumu). Konkrétní závislost definuje tzv. Shannonův teorém, podle kterého při šířce pásma 3,1 KHz (odpovídající rozsahu 300 až 3400 Hz) a při dobré kvalitě přenosové linky lze dosáhnout přenosové rychlosti nejvýše v řádu 30 kbps! Toto je navíc teoretický výsledek, který je zcela nezávislý na použité technologií - říká vlastně, že i kdyby se technologie modemů pro komutované spoje sebevíce zdokonalila, při zachování daného frekvenčního pásma nemůže překonat magickou hranici přibližně 30 kilobitů za sekundu!

Dnes jsou již na trhu modemy, které na komutovaných linkách dosahují nominální přenosové rychlosti 33,6 kbps. Tyto modemy využívají nedokonalosti pásmových propustí na vstupu k ústředně a používají i část přenosového pásma mimo zmíněných 300 až 3400 Hz, takže si vlastně zvětšují dostupnou šířku přenosového pásma - nejsou tedy (a z principu nikdy být nemohou) ve sporu se Shannonovým teorémem. Jdou však "nadoraz" principiálních možností komutovaných linek, a do budoucna rozhodně nelze očekávat žádné další výrazné zvyšování rychlosti těchto modemů (možná ještě přidají nějakou desetinku kilobitu, ale určitě ne třeba desítky).

Dnes však jsou běžně dostupné i "telefonní" modemy pro přenos rychlostí 56 kbps. Je existence těchto modemů ve sporu s Shannonovým teorémem? Samozřejmě nemůže být. Tyto modemy lze použít pouze "proti" digitálním ústřednám (tj. mají-li dosahovat rychlosti 56 kbps, lze je připojit pouze na telefonní linku vedoucí k digitální ústředně), a fungují takovým způsobem, že efektivně vyřadí z provozu umělé omezení (pásmovou propusť) na vstupu do telefonní ústředny. Právě díky efektivnímu odstranění tohoto frekvenčního omezení (konkrétní mechanismus je samozřejmě poněkud složitější) pak mohou dosahovat zmíněných rychlostí, ale pouze v jednom směru přenosu - pouze směrem z telefonní sítě ke koncovému účastníkovi! V opačném směru může přenos probíhat nejvýše rychlostí 33,6 kbps.

Komutované telefonické připojení má tedy výrazná omezení co do rychlosti, kterou se lze připojit. Možnosti, jak tuto rychlost zvyšovat, se mohou ubírat také směrem, který používá k přenosu více telefonních linek současně - dnes již existují i takové modemy, které prostřednictvím komutovaných linek dosahují přenosových rychlostí nad 100 kbps. Potřebují k tomu ale patřičný počet telefonních linek.