Tốc độ truyền dữ liệu tối đa theo lý thuyết của một cặp dây trong cáp điện thoại là gì?

Hôm qua mọi người từ ISP của tôi đã cài đặt kết nối "Sợi đến nhà" 16 Mbps, nhưng tôi nhận thấy rằng kết nối vẫn đến thông qua hai dây giống nhau trên giắc cắm điện thoại của chúng tôi.

Kết nối đó có thể xử lý kết nối 25 Mbps không? 100 Mbps thì sao? Có không có tối đa lý thuyết, nhưng nó ngày càng trở nên không đáng tin cậy?

Có một phương trình đơn giản, đẹp đẽ có tất cả, được gọi là định lý Shannon hạng Hartley :

Nó nói rằng trên một kênh có chất lượng nhất định, dung lượng (tốc độ bit) C tỷ lệ thuận với băng thông của kênh B. Chất lượng của kênh (tín hiệu so với nhiễu) ẩn trong và tốc độ bit bao gồm dự phòng (tổng kiểm tra lỗi và tương tự).$log_{2}(1+S/N)$

Tốc độ dữ liệu tốt nhất có thể đạt được với cài đặt kênh có độ ồn thấp, cung cấp băng tần cao.

Trong số các hệ thống dây được đề cập, một đường dây điện thoại hai dây đơn giản sẽ có dải tần thấp nhất và tính chất nhiễu kém nhất (nhiễu xuyên âm và nhiễu từ các đường lân cận, ...), dây cáp xoắn làm tăng băng tần và miễn nhiễm với tiếng ồn bên ngoài với "số CAT" ngày càng tăng (6 tốt hơn 5e, tốt hơn 5, ...) và các hệ thống có sợi quang thậm chí còn tốt hơn.

Một kết nối điện thoại có một dải âm thanh được giới hạn ở một vài kHz. Các hệ thống cũ có bộ lọc và dây thường không có khả năng nhiều hơn băng thông do bộ lọc xác định. Các đường dây thuê bao kỹ thuật số (DSL) lợi dụng thực tế là nhiều đường dây điện thoại, khi không được lọc, có thể mất nhiều hơn dải âm thanh tầm thường của điện thoại. Ngoài khoảng 200 bps, nó phụ thuộc vào việc lắp đặt dặm cuối cùng và trong nhà của bạn (và sự sẵn lòng của nhà cung cấp của bạn để sử dụng nó theo cách tốt nhất). Thông thường, sợi có thể xử lý một dải lớn hơn đồng, nhưng chất lượng tốt cũng có thể đạt được bằng đồng.

Lưu ý: Ai đó bán cho bạn "Sợi đến nhà" qua dây đồng chỉ là tiếp thị (không thông minh?). Claude Shannon tuyệt vời hơn, anh ta thậm chí không quan tâm đến loại kênh (đồng, sợi, sóng vô tuyến, bất cứ điều gì), anh ta chỉ nhìn vào băng thông và chất lượng (tỷ lệ tín hiệu-nhiễu). Bạn có thể tham gia Shannon và, giống như anh ấy, thích lý thuyết và cũng không quan tâm đến vật liệu của dây của bạn. Khi tôi học lớp lý thuyết giao tiếp ở trường đại học, giáo sư của tôi thực sự rất đúng khi ông chỉ ra vẻ đẹp của công việc của shannon và nói rằng phương trình được đề cập ở trên là E = mc ² của thời đại công nghệ thông tin.

Các câu trả lời khác đánh vào một số điểm tốt, nhưng chúng không hoàn toàn chính xác 100%. Nếu họ quảng cáo chất xơ đến nhà thì họ thực sự phải chạy sợi đến tài sản của bạn. Họ có thể chuyển đổi nó thành đồng tại thời điểm đó, nhưng nếu họ không nhận được sợi đến tài sản của bạn thì họ không thể gọi đó là "Sợi đến nhà".

Lịch sử

Điều ban đầu khiến các đường dây điện thoại bị chậm khi truyền dữ liệu là bộ lọc thông thấp được đặt trên đường dây điện thoại. zebonaut là chính xác trong định nghĩa của mình về năng lực kênh. Đã được một lúc kể từ khi tôi gặp rắc rối với những thứ đó, nhưng tôi tin rằng bộ lọc thông thấp được đặt khoảng 8 KHz.

DSL sau đó đã xuất hiện và tận dụng thực tế là các công ty điện thoại có quyền truy cập vật lý vào các đường dây trước bộ lọc thông thấp. Điều này có nghĩa là họ có thể sử dụng tần số mà lưu lượng thoại không tồn tại nhưng đồng có thể truyền. Vẫn còn các bộ lọc thông thấp được đặt đúng chỗ cho lưu lượng thoại để bạn không bị nhiễu ở mức cao trong cuộc gọi điện thoại hoặc có bất kỳ vấn đề răng cưa nào.

DSL bị giới hạn về tốc độ dựa trên phần S / N trong công thức dung lượng kênh của zebonaut. Dây càng dài thì SNR càng tệ. Theo thời gian, các công ty điện thoại đã liên tục rút ngắn vòng đồng và thay thế đồng cũ bằng sợi. Vì điều này đã xảy ra, tốc độ DSL đã có thể tăng lên.

Nó đã đạt đến mức độ trong nhiều lĩnh vực có chất xơ gần như tất cả các con đường đến nhà. Điều này như đã làm cho nó để chi phí để có được sợi tất cả các cách tài sản thực sự khá hợp lý. Điều này cũng cung cấp khả năng quảng cáo "Sợi đến nhà" và như tôi đã nói trước đó, họ không thể gọi nó như vậy trừ khi thực tế là như vậy.

Một ví dụ về tình huống không có "Sợi đến nhà" là U-Tse của AT & T. Trong nhiều trường hợp, họ thực sự có cáp quang tại nhà, nhưng vì họ không có ở mọi nơi nên họ không quảng cáo "Sợi đến nhà", mà họ quảng cáo "công nghệ cáp quang và mạng máy tính".

Chất xơ so với đồng

Một trong những lý do lớn mà chúng ta sử dụng sợi thay vì đồng là có bao nhiêu tiếng ồn đồng có thể phát ra khi sợi thu gần như không có tiếng ồn. Điều này làm cho SNR rất tốt cho phép tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều.

Bằng cách lấy sợi tất cả các cách đến tài sản, chiều dài của đồng cần thiết được giảm thiểu cũng như không có đường đồng lân cận nào có thể nói chuyện chéo với dây chuyền của bạn.

Về cơ bản, càng ít đồng bạn có tốc độ dữ liệu bạn có thể nhận được càng cao.

Vấn đề ở đây không chỉ đơn giản là dây đồng có thể truyền dữ liệu nhanh như thế nào. Vấn đề là nó có thể truyền tải nhanh như thế nào trên một khoảng cách cụ thể . Như đã đề cập trong các nhận xét, Ethernet có thể truyền với tốc độ 1GB / giây trở lên, nhưng chỉ trong khoảng 100 mét (tôi không nhớ lại khoảng cách thực tế). Cáp CAT6 (được sử dụng bởi Ethernet) có 8 dây, được nhóm thành 4 cặp: 2 cặp không được sử dụng, một cặp để truyền và một cặp để nhận. Mỗi cặp dây được xoắn với tốc độ khác nhau để giảm đàm thoại chéo giữa các cặp. Các dây được ghép nối vì ở khoảng cách xa (và / hoặc tốc độ cao), bạn không thể so sánh điện áp của một dây với dây nối đất chung vì mặt đất có thể ồn, v.v.). Thay vào đó, bạn so sánh sự khác biệt giữa hai dây.

Vì vậy, hãy quay lại kết nối internet mới của bạn: "Fiber to the Home" là cách của bộ phận Marketing để cạnh tranh với các công ty khác thực sự chạy sợi quang đến nhà ở một số khu vực. Những gì họ thực sự đang làm là chạy sợi đến "văn phòng trung tâm" địa phương, và sau đó chạy một cặp đồng cho "dặm cuối". Họ tiếp thị điều này như mới, nhưng họ đã chạy sợi giữa các văn phòng trung tâm trong nhiều năm (mọi người đều làm như vậy). Sự thay đổi là họ loại bỏ các thiết bị điện thoại ở cả hai đầu và sử dụng các giao thức mới để xử lý tốc độ cao hơn (đó là lý do DSL luôn được xử lý bằng tay: nó phải chia sẻ đường truyền với thiết bị điện thoại hiện có).

Một vấn đề lớn hơn về mặt lý thuyết mà đồng có thể xử lý, đó là thực tế là hầu hết đồng "dặm cuối" đã được đặt cách đây hàng thập kỷ, vì vậy nó không bị xoắn như CAT6 (hoặc bị xoắn để giảm tiếng ồn trên lưu lượng thoại, không phải lưu lượng dữ liệu tốc độ cao), có thể bị ăn mòn và hệ thống dây điện ở cả hai đầu có thể bị hỏng (bạn nên thấy hệ thống dây điện trong ngôi nhà năm 1929 của cha mẹ tôi!).