ฉันกำลังอ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ - A Systems Approach 5th ed และฉันเจอสถิติต่อไปนี้สำหรับความเร็วแสงผ่านสื่อต่างๆ:
ทองแดง - 2.3 × 10 8 m / s
ไฟเบอร์ - 2.0 × 10 8 m / s
ดังนั้นตัวเลขเหล่านี้ผิดหรือมีเหตุผลอื่นที่อธิบายว่าทำไมทองแดงถึงแย่กว่าไฟเบอร์ ไฟเบอร์มีแบนด์วิดธ์ที่ดีขึ้น (ต่อปริมาตร) หรืออะไร?
คำตอบ:
ไม่ตัวเลขถูกต้อง (หน้า 46) หากฉันสามารถตั้งคำถามใหม่ของคุณได้ก็คือ "ทำไมฉันถึงต้องใช้ไฟเบอร์ถ้าการส่งสัญญาณล่าช้านั้นแย่กว่าทองแดง" คุณกำลังสมมติว่าความล่าช้าในการเผยแพร่เป็นลักษณะสำคัญ ในความเป็นจริง (ตามที่คุณจะเห็นไม่กี่หน้าในภายหลัง) มันไม่ค่อยเป็น
ไฟเบอร์มีสามลักษณะที่ทำให้เหนือกว่าทองแดงในหลาย ๆ สถานการณ์ (แต่ไม่ทั้งหมด)
แบนด์วิดธ์ที่สูงขึ้น เนื่องจากไฟเบอร์ใช้แสงจึงสามารถปรับได้ที่ความถี่สูงกว่าสัญญาณไฟฟ้าบนลวดทองแดงมาก นอกจากนี้ความถี่การมอดูเลตสูงสุดบนลวดทองแดงยังขึ้นอยู่กับความยาวของตัวเหนี่ยวนำและความจุที่เพิ่มขึ้นตามความยาวซึ่งจะช่วยลดความถี่การมอดูเลตสูงสุด
ระยะทางไกลกว่า แสงเหนือเส้นใยสามารถเดินทางได้หลายสิบกิโลเมตรด้วยการลดทอนเล็กน้อยซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อทางไกล
รบกวนน้อยลง เนื่องจากเส้นใยใช้แสงจึงไม่สามารถรบกวนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ทำให้เหมาะที่สุดสำหรับสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้า "ที่มีเสียงดัง" นอกจากนี้ไฟเบอร์ไม่ได้เป็นตัวนำไฟฟ้าดังนั้นจึงสามารถแยกอุปกรณ์ไฟฟ้าได้
แต่ไฟเบอร์ก็มีข้อเสียเช่นกัน
สายเคเบิลใยแก้วนำแสงมีความเปราะบางกว่าลวด ถ้าคุณงอมันแรงเกินไปมันจะแตก ลวดทองแดงมีความทนทานต่อการเคลื่อนไหวและการดัดงอได้มากกว่า
ยากที่จะยุติ การวางตัวเชื่อมต่อบนใยแก้วนำแสงต้องใช้เครื่องมือเทคนิคและความแม่นยำที่แม่นยำ สายเคเบิลใยแก้วมักจะถูกยกเลิกโดยผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรมมา ในการเปรียบเทียบคุณสามารถยุติสายทองแดงได้ในไม่กี่วินาทีด้วยการฝึกฝนเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย
ฉันต้องการเพิ่มสิทธิประโยชน์อย่างใดอย่างหนึ่งกับการเชื่อมต่อไฟเบอร์ พิจารณาการเชื่อมต่อระหว่างอาคารสองหลังที่มีศักยภาพพื้นดินแตกต่างกัน หากคุณใช้ทองแดงในสถานการณ์เช่นนี้คุณอาจจบลงด้วยการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าและอาจเป็นสถานการณ์ที่อันตราย นี่ไม่ใช่กรณีที่มีเส้นใยเพราะมันไม่ใช่ตัวนำ
ความเร็วการแพร่กระจายมักจะแสดงเป็นปัจจัยความเร็วของสื่อ - เศษส่วนของความเร็วของแสงที่คุณได้รับ
ในด้านกายภาพแสงที่ผ่านตัวกลางจะถูกทำให้ช้าลงโดยตัวกลางขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของแสง ไฟเบอร์ได้เพิ่ม 'ปัญหา' ที่แกนกลางต้องการดัชนีการหักเหของแสงสูงขึ้น (ความหนาแน่นของออปติคอล) สูงกว่าการหุ้มเพื่อนำคลื่นอย่างถูกต้อง ความเร็วการแพร่กระจายที่มีประสิทธิภาพคือความเร็วของแสงหารด้วยดัชนีหักเหหรือปัจจัยความเร็วคือส่วนกลับของดัชนีการหักเหของแสง เส้นใยส่วนใหญ่มีปัจจัยความเร็วหรือใกล้เคียงกับ. 67
ทองแดงนั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อย อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจริงไม่เคลื่อนไหวอย่างมีนัยสำคัญมันค่อนข้างคลื่นไฟฟ้า (ความผันผวนของสนาม) ไหลผ่านสายเคเบิล - ค่อนข้างคล้ายกับเสียงในอากาศ ความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่นนี้ไม่น่าแปลกใจขึ้นอยู่กับตัวนำเพียงอย่างเดียว แต่ขึ้นอยู่กับการรวมกันของตัวนำและโดยเฉพาะอย่างยิ่งฉนวน ( permittivity ) เพราะคลื่นต้องการเผยแพร่ผ่านหลังเช่นกัน ความเร็วการแพร่กระจายที่มีประสิทธิภาพคือความเร็วของแสงหารด้วยสแควร์รูทของการอนุญาต
สำหรับทองแดงสามารถใช้ตัวเร่งความเร็วที่ใกล้เคียงกับ 1.00 โดยใช้อากาศเป็นฉนวนเช่นเดียวกับสายโคแอกเซียลหรือสายบันไดแบบเปิด สายเคเบิลเครือข่ายทองแดงมีตั้งแต่. 77 (RG-8 สำหรับ 10BASE5 โบราณ) ถึง. 585 (Cat-3 สำหรับ 10BASE-T) กับ Cat-5e และ Cat-6 ทั่วไปที่ 0.65 (= ช้ากว่าไฟเบอร์)
ตามที่ได้กล่าวไว้ในทางปฏิบัติมีปัจจัยอื่นอีกมากมายที่ส่งผลให้เกิดความล่าช้าในการแพร่กระจายอย่างมีประสิทธิภาพเช่นเทคโนโลยีตัวรับส่งสัญญาณการเข้ารหัสโอเวอร์เฮดการแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้าและการส่งสัญญาณซ้ำ ปัจจัยความเร็วมักไม่สำคัญ
สำหรับไฟเบอร์ "ดีขึ้น" - มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นอย่างแน่นอน แต่ "ดีกว่า" ขึ้นอยู่กับความต้องการของคุณรวมถึงต้นทุน
ฉันเชื่อว่าอีกเหตุผลหนึ่งที่ไฟเบอร์แพร่กระจาย "ช้าลง" กว่าทองแดงเป็นเพราะแสงคือการหักเหของแสงผ่านเส้นใยตามระยะทางของสายเคเบิล การแลกเปลี่ยนสแต็คฟิสิกส์มีความแตกต่างในเรื่องนี้:
/physics/80043/how-fast-does-light-travel-through-a-fibre-optic-cable
ขึ้นอยู่กับระยะทางและจำนวนการทำธุรกรรม / ผู้ใช้
ทองแดงดีกว่าไฟเบอร์ในระยะทางสั้น ๆ (ต่ำกว่า 10 เมตร) ซึ่งความต้องการแบนด์วิดท์ในปัจจุบันอยู่ที่ 40 Gbit ต่อวินาที ในอัตราที่สูงขึ้นและระยะทางอัตราการสูญเสียแพ็คเก็ตเพิ่มขึ้นมากกว่า 50% อย่างรวดเร็ว ในการแก้ไขสิ่งนี้ต้องการผู้ทวนสัญญาณซึ่งเพิ่มเวลาแฝงและค่าใช้จ่ายในการเชื่อมต่ออย่างรวดเร็ว
แม้แต่การสูญเสีย 10% จะทำให้ผู้ใช้ขั้นต่ำ 1% ของการรับรู้เพิ่มขึ้นถึง 10 เท่า
ไฟเบอร์ดีกว่าทองแดงที่แบนด์วิดท์มากกว่า 100G และระยะทางมากกว่า 1 กิโลเมตรและจำนวนผู้ใช้ต่อเครือข่ายเกิน 1,000
ทั้งไฟเบอร์และทองแดงมีความสามารถในการขยายต้นทุนที่ต่ำกว่าไร้สายอย่างมาก แต่สำหรับโดเมนจำนวนมากระหว่างทองแดงและไฟเบอร์นั้นไวร์เลสเป็นอุปกรณ์เชื่อมต่อที่สามารถใช้งานได้อย่างรวดเร็วไม่น่าเชื่อถือและไม่น่าเชื่อถือ
กลไกใด ๆ ที่สามารถใช้ในการขยายแบนด์วิดท์ไร้สายสามารถนำมาใช้ในการขยายทองแดงและแบนด์วิดธ์ไฟเบอร์ได้ทันที