Qual è la velocità massima teorica di trasferimento dei dati di una coppia di fili in un cavo telefonico?

Ieri persone del mio ISP sono venute per installare una connessione "Fibre to the Home" a 16 Mbps, ma ho notato che la connessione arriva ancora attraverso gli stessi due fili sulla nostra presa telefonica.

La stessa connessione potrebbe gestire una connessione a 25 Mbps? Che dire di 100 Mbps? Non esiste un massimo teorico, ma diventa sempre più inaffidabile?

C'è un'equazione bella e semplice che ha tutto, chiamato teorema di Shannon-Hartley :

Dice che su un canale con una data qualità, la capacità (bit rate) C è proporzionale alla banda del canale con B. La qualità del canale (segnale vs. rumore) si nasconde all'interno di e la velocità in bit include la ridondanza (checksum di errore e simili).$log_{2}(1+S/N)$

La migliore velocità di trasmissione dei dati può essere raggiunta con un'installazione a basso rumore di un canale che offre un'elevata larghezza di banda.

Tra i sistemi di cablaggio in questione, una semplice linea telefonica a due fili avrà la larghezza di banda più bassa e le proprietà di rumore peggiori (diafonia e interferenza da linee vicine, ...), i cavi a doppino intrecciato aumentano la larghezza di banda e sono più immuni al rumore esterno con un "numero CAT" crescente (6 migliore di 5e, migliore di 5, ...) e sistemi con fibre ottiche sono ancora migliori.

Una connessione telefonica ha una banda audio limitata a pochi kHz. I vecchi sistemi avevano filtri e i fili spesso non erano in grado di fare molto di più della banda definita dal filtro. Le linee di abbonati digitali (DSL) sfruttano il fatto che molte linee telefoniche, quando non vengono filtrate, possono prendere più della mediocre banda audio dei telefoni. Oltre ca. 200 bps, dipende dall'installazione dell'ultimo miglio e dalla vostra casa (e dalla volontà del vostro fornitore di utilizzarlo nel migliore dei modi). In genere, la fibra è in grado di gestire una banda maggiore rispetto al rame, ma è possibile ottenere una buona qualità anche con il rame.

Nota: qualcuno che ti vende "Fiber to the Home" tramite fili di rame sta solo facendo marketing (non intelligente?). Claude Shannon era molto più cool, non gli importava nemmeno del tipo di canale (rame, fibra, onde radio, qualunque cosa), guardava solo la larghezza di banda e la qualità (rapporto segnale-rumore). Puoi unirti a Shannon e, come lui, godere della teoria e anche non preoccuparti del materiale dei tuoi fili. Quando ho preso la mia lezione di teoria della comunicazione al college, il mio professore aveva effettivamente ragione quando ha sottolineato la bellezza del lavoro di Shannon e ha detto che l'equazione sopra menzionata era l'E = mc ² dell'era della tecnologia dell'informazione.

Le altre risposte colpiscono su alcuni punti positivi, ma non sono tutte corrette al 100%. Se pubblicizzano fibra a casa, devono effettivamente far funzionare la fibra sulla tua proprietà. A quel punto possono convertirlo in rame, ma se non ottengono la fibra per la tua proprietà, non possono chiamarla "Fibra per la casa".

Storia

Ciò che originariamente causava la lentezza delle linee telefoniche per le comunicazioni di dati era il filtro passa basso posto sulla linea telefonica. zebonaut ha ragione nella sua definizione di capacità del canale. È passato un po 'di tempo da quando ho incasinato quella roba, ma credo che il filtro passa basso sia stato impostato su 8 KHz.

DSL si è quindi avvicinato e ha approfittato del fatto che le compagnie telefoniche avevano accesso fisico alle linee prima del filtro passa basso. Ciò significava che potevano usare le frequenze in cui non esisteva il traffico vocale ma che il rame poteva trasmettere. Esistevano ancora filtri passa-basso predisposti per il traffico vocale, in modo da non creare rumori acuti durante la telefonata o problemi di aliasing.

DSL era limitato nelle velocità in base alla porzione S / N della formula della capacità del canale di zebonaut. Più lungo era il filo, peggiore sarebbe il SNR. Con il passare del tempo le compagnie telefoniche hanno continuamente accorciato il circuito del rame e sostituito il vecchio rame con la fibra. In questo modo le velocità DSL sono state in grado di aumentare.

In molte aree è arrivato al punto di avere la fibra quasi fino alla casa. Ciò ha fatto sì che il costo per ottenere fibra in tutto il modo in cui la proprietà è in realtà piuttosto ragionevole. Ciò fornisce anche la possibilità di pubblicizzare "Fiber to the Home" e, come ho detto prima, non possono chiamarlo così a meno che non sia effettivamente quello.

Un esempio di una situazione di non avere "Fiber to the Home" è il verso U di AT&T. In molti casi in realtà hanno la fibra a casa, ma poiché non ce l'hanno dappertutto non pubblicizzano "Fibra a casa", ma piuttosto pubblicizzano "tecnologia a fibre ottiche e reti di computer".

Fibra contro rame

Uno dei motivi principali per cui usiamo la fibra al posto del rame è la quantità di rumore che il rame può captare dove la fibra non fa rumore quasi. Ciò rende l'SNR molto buono, il che consente velocità di trasferimento dati molto più elevate.

Portando la fibra fino alla proprietà, la lunghezza del rame necessaria è ridotta al minimo, così come non ci sono linee di rame vicine che possono incrociare il discorso nella tua linea.

Quindi, in pratica, meno rame hai, maggiore è la velocità di trasmissione dati che puoi ottenere.

Il problema qui non è semplicemente la velocità con cui il filo di rame può trasmettere dati. Il problema è quanto velocemente può trasmettere su una distanza specifica . Come menzionato nei commenti, Ethernet può trasmettere a 1 GBps o più, ma solo per circa 100 metri (non ricordo la distanza effettiva). Il cavo CAT6 (utilizzato da Ethernet) ha 8 fili, raggruppati in 4 coppie: 2 coppie non sono utilizzate, una coppia per la trasmissione e una coppia per la ricezione. Ognuna delle coppie di fili è attorcigliata a una velocità diversa per ridurre il cross-talk tra le coppie. I fili sono accoppiati perché su lunghe distanze (e / o alte velocità), non è possibile confrontare la tensione di un singolo filo con un filo di terra comune perché la terra potrebbe essere rumorosa, ecc.). Invece, si confronta la differenza tra i due fili.

Quindi, tornando alla tua nuova connessione Internet: "Fiber to the Home" è il modo in cui un dipartimento di marketing è in grado di competere con altre aziende che effettivamente eseguono la fibra in casa in alcune aree. Quello che stanno realmente facendo è far funzionare la fibra verso l'ufficio centrale locale e quindi eseguire una coppia di rame per l '"ultimo miglio". Lo commercializzano come nuovo, ma da anni gestiscono la fibra tra gli uffici centrali (lo fanno tutti). Il cambiamento è che eliminano le apparecchiature telefoniche ad entrambe le estremità e usano nuovi protocolli per gestire velocità più elevate (ecco perché DSL è sempre stato handycapp: deve condividere la linea con le apparecchiature telefoniche esistenti).

Un problema più grande di quello che il rame può teoricamente gestire è il fatto che la maggior parte del rame "ultimo miglio" è stato posato decenni fa, quindi non è attorcigliato come CAT6 (o è attorcigliato per ridurre il rumore sul traffico vocale, non il traffico dati ad alta velocità), esso potrebbe essere corroso e il cablaggio ad entrambe le estremità potrebbe essere difettoso (avresti dovuto vedere il cablaggio nella casa del mio genitore del 1929!).