อัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงสุดทางทฤษฎีของคู่สายในสายโทรศัพท์คืออะไร?

เมื่อวานผู้คนจาก ISP ของฉันมาติดตั้งการเชื่อมต่อ "Fibre to the Home" ขนาด 16 Mbps แต่ฉันสังเกตเห็นว่าการเชื่อมต่อยังคงมาผ่านสายเชื่อมต่อสองสายเดียวกันบนแจ็คโทรศัพท์ของเรา

การเชื่อมต่อเดียวกันนั้นสามารถจัดการการเชื่อมต่อ 25 Mbps ได้หรือไม่? ประมาณ 100 Mbps ไม่มีสูงสุดทางทฤษฎี แต่มันจะไม่น่าเชื่อถือมากขึ้นเรื่อย ๆ หรือไม่?

มีหนึ่งสมการที่เรียบง่ายและสวยงามที่มีทุกอย่างที่เรียกว่า ทฤษฎีบท Shannon – Hartley :

มันบอกว่าผ่านช่องทางที่มีคุณภาพที่กำหนดความจุ (อัตราบิต) C เป็นสัดส่วนกับแบนด์วิดท์ของช่อง B ที่มีคุณภาพของช่อง (สัญญาณกับเสียง) ซ่อนอยู่ภายในและอัตราบิตรวมถึงความซ้ำซ้อน (การตรวจสอบข้อผิดพลาดและไม่ชอบ)$log_{2}(1+S/N)$

อัตราข้อมูลที่ดีที่สุดสามารถทำได้ด้วยการติดตั้งสัญญาณรบกวนต่ำที่ให้แบนด์วิดท์สูง

จากระบบการเดินสายที่สงสัยสายโทรศัพท์สองสายธรรมดาจะมีแบนด์วิดท์ต่ำสุดและมีคุณสมบัติด้านเสียงที่แย่ที่สุด (crosstalk และการรบกวนจากสายใกล้เคียง, ... ), สายคู่บิดเพิ่มขึ้นด้วยและเพิ่มภูมิคุ้มกันต่อเสียงรบกวนภายนอก ด้วยการเพิ่ม "หมายเลข CAT" (6 ดีกว่า 5e ดีกว่า 5, ... ) และระบบที่มีเส้นใยนำแสงจะดียิ่งขึ้น

การเชื่อมต่อโทรศัพท์มีระบบเสียงที่ จำกัด ไม่กี่ kHz ระบบเก่ามีตัวกรองและสายไฟมักไม่สามารถทำได้มากกว่าตัวกรองที่กำหนดไว้ Digital Subscriber Lines (DSL) ใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่าหลายสายโทรศัพท์เมื่อไม่ถูกกรองสามารถใช้มากกว่าเสียงธรรมดาที่มีโทรศัพท์ เกินประมาณ 200 bps ขึ้นอยู่กับการติดตั้งไมล์สุดท้ายและในบ้านของคุณ (และผู้ให้บริการของคุณเต็มใจที่จะใช้ในวิธีที่ดีที่สุด) โดยทั่วไปแล้วไฟเบอร์สามารถรองรับแบนด์วิดธ์ได้ดีกว่าทองแดง แต่คุณภาพก็สามารถทำได้ด้วยทองแดงเช่นกัน

หมายเหตุ: มีคนขายคุณ "Fiber to the Home" ผ่านสายทองแดงเป็นเพียงการทำการตลาด (ไม่ฉลาด?) Claude Shannon ดูเท่ห์กว่าเขาไม่ได้สนใจเรื่องช่อง (ทองแดง, ใย, คลื่นวิทยุ, อะไรก็ตาม) เขาแค่ดูแบนด์วิดท์และคุณภาพ (อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน) คุณสามารถเข้าร่วมแชนนอนและสนุกกับทฤษฎีและไม่สนใจวัสดุของสายไฟของคุณ เมื่อฉันเข้าเรียนวิชาทฤษฎีการสื่อสารที่วิทยาลัยอาจารย์ของฉันถูกต้องจริง ๆ เมื่อเขาชี้ให้เห็นความงามของงานของแชนนอนและกล่าวว่าสมการที่กล่าวมาข้างต้นคือ E = mc ²ของยุคเทคโนโลยีสารสนเทศ

คำตอบอื่น ๆ จะให้คะแนนที่ดี แต่ก็ไม่ถูกต้องทั้งหมด 100% หากพวกเขาโฆษณาเส้นใยถึงบ้านพวกเขาจะต้องใช้ไฟเบอร์กับทรัพย์สินของคุณ พวกเขาสามารถแปลงมันเป็นทองแดงได้ ณ จุดนั้น แต่ถ้าพวกเขาไม่ได้รับเส้นใยจากคุณสมบัติของคุณพวกเขาไม่สามารถเรียกมันว่า "ไฟเบอร์กับบ้าน"

ประวัติศาสตร์

สิ่งที่ทำให้สายโทรศัพท์ช้าสำหรับการสื่อสารข้อมูลคือตัวกรองสัญญาณความถี่ต่ำที่วางอยู่บนสายโทรศัพท์ zebonaut ถูกต้องในนิยามของความจุช่อง มันไม่นานมานี้เพราะฉันยุ่งกับสิ่งนั้น แต่ฉันเชื่อว่าตัวกรองความถี่ต่ำถูกตั้งค่าประมาณ 8 KHz

DSL นั้นมาแล้วและใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่า บริษัท โทรศัพท์มีการเข้าถึงสายก่อนฟิลเตอร์กรองความถี่ต่ำ นี่หมายความว่าพวกเขาสามารถใช้ความถี่ที่การรับส่งข้อมูลเสียงไม่มีอยู่ แต่ทองแดงสามารถส่งสัญญาณได้ ยังมีตัวกรองการส่งผ่านความถี่ต่ำยังคงใช้งานอยู่สำหรับการรับส่งข้อมูลเสียงเพื่อที่คุณจะไม่ได้ยินเสียงแหลมสูงในการโทรหรือมีปัญหาเรื่องนามแฝง

DSL ถูก จำกัด ด้วยความเร็วตามส่วน S / N ของสูตรความจุช่องสัญญาณของ zebonaut ยิ่งลวดยาวยิ่งแย่เท่าไหร่ SNR ที่คุณจะได้รับ เมื่อเวลาผ่านไป บริษัท โทรศัพท์ได้ทำให้วงทองแดงสั้นลงอย่างต่อเนื่องและแทนที่ทองแดงเก่าด้วยเส้นใย เช่นนี้เกิดขึ้นความเร็ว DSL ได้เพิ่มขึ้น

มันมีความเป็นไปได้ในหลาย ๆ พื้นที่ที่มีเส้นใยอยู่เกือบตลอดทางจนถึงบ้าน สิ่งนี้ทำให้มันมีค่าใช้จ่ายที่จะได้รับใยทุกทางทรัพย์สินมีความเป็นจริงค่อนข้างเหมาะสม สิ่งนี้ยังให้ความสามารถในการโฆษณา "Fiber to the Home" และอย่างที่ฉันบอกไปก่อนหน้านี้พวกเขาไม่สามารถเรียกมันได้เว้นแต่ว่ามันจะเป็นจริง

ตัวอย่างหนึ่งของสถานการณ์ที่ไม่มี "Fiber to the Home" คือ U-verse ของ AT&T ในหลายกรณีพวกเขามีไฟเบอร์อยู่ที่บ้าน แต่เพราะพวกเขาไม่มีทุกที่ที่พวกเขาไม่ได้โฆษณา "ไฟเบอร์กับบ้าน" แต่พวกเขาโฆษณา "เทคโนโลยีใยแก้วนำแสงและระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์"

ไฟเบอร์กับทองแดง

หนึ่งในเหตุผลใหญ่ที่เราใช้ไฟเบอร์แทนทองแดงคือเสียงทองแดงสามารถรับได้ที่ไหนเพราะไฟเบอร์รับเสียงแทบจะไม่มีเสียง สิ่งนี้ทำให้ SNR นั้นดีมากซึ่งทำให้อัตราการส่งข้อมูลสูงขึ้นมาก

ด้วยการรับเส้นใยไปจนถึงคุณสมบัติความยาวของทองแดงที่ต้องการจะถูกย่อให้เล็กสุดรวมถึงไม่มีเส้นทองแดงที่อยู่ใกล้เคียงที่สามารถพูดคุยข้ามสายของคุณได้

โดยทั่วไปแล้วทองแดงที่น้อยกว่าคุณจะมีอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้น

ปัญหาที่นี่ไม่ได้เป็นเพียงวิธีที่ลวดทองแดงสามารถส่งข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว ปัญหาคือความเร็วในการส่งผ่านระยะทางที่กำหนด ตามที่ระบุในข้อคิดเห็นอีเทอร์เน็ตสามารถส่งที่ 1GBps หรือมากกว่า แต่เพียงประมาณ 100 เมตร (ฉันไม่จำระยะทางจริง) สายเคเบิล CAT6 (ใช้โดยอีเธอร์เน็ต) มีสาย 8 เส้นแบ่งออกเป็น 4 คู่: ไม่ได้ใช้งาน 2 คู่หนึ่งคู่สำหรับการส่งและหนึ่งคู่สำหรับรับ สายไฟแต่ละคู่บิดในอัตราที่ต่างกันเพื่อลดการพูดคุยระหว่างคู่ สายไฟถูกจับคู่เพราะในระยะทางไกล (และ / หรือความเร็วสูง) คุณไม่สามารถเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าของสายเดียวกับสายกราวด์ทั่วไปได้เนื่องจากสายดินอาจมีเสียงดัง ฯลฯ ) คุณเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างสองสายแทน

ดังนั้นกลับไปที่การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตใหม่ของคุณ: "Fiber to the Home" เป็นวิธีการของฝ่ายการตลาดในการแข่งขันกับ บริษัท อื่น ๆ ที่ใช้ไฟเบอร์จริงกับบ้านในบางพื้นที่ สิ่งที่พวกเขากำลังทำอยู่คือวิ่งไปที่ "สำนักงานกลาง" จากนั้นก็วิ่งไปหาคู่ทองแดงสำหรับ "ไมล์สุดท้าย" พวกเขาทำตลาดสิ่งนี้เป็นของใหม่ แต่พวกมันใช้ใยระหว่างสำนักงานกลางมาหลายปีแล้ว (ทุกคนทำ) การเปลี่ยนแปลงคือพวกเขากำจัดอุปกรณ์โทรศัพท์ที่ปลายทั้งสองข้างและใช้โปรโตคอลใหม่เพื่อจัดการกับความเร็วที่สูงขึ้น (นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไม DSL ถึงถูก handycapped มาแล้ว: ต้องแบ่งปันสายกับอุปกรณ์โทรศัพท์ที่มีอยู่)

ปัญหาที่ใหญ่กว่านั้นคือสิ่งที่ทองแดงสามารถจัดการได้ในทางทฤษฎีคือความจริงที่ว่าทองแดง "ไมล์สุดท้าย" ส่วนใหญ่ถูกวางไว้หลายสิบปีที่ผ่านมาดังนั้นจึงไม่บิดเหมือน CAT6 (หรือมันบิดเพื่อลดเสียงรบกวนในการรับส่งข้อมูลเสียง อาจสึกกร่อนและการเดินสายที่ปลายทั้งสองข้างอาจไม่ดี (คุณควรเห็นการเดินสายไฟในบ้านของพ่อแม่ของฉัน 2472!)