Was ist die theoretische maximale Datenübertragungsrate eines Adernpaares in einem Telefonkabel?

Gestern kamen Leute von meinem ISP, um eine 16 Mbps "Fiber to the Home" -Verbindung zu installieren, aber ich bemerkte, dass die Verbindung immer noch über dieselben zwei Kabel an unserer Telefonbuchse eingeht.

Konnte dieselbe Verbindung eine 25-Mbit / s-Verbindung handhaben? Was ist mit 100 Mbit / s? Gibt es kein theoretisches Maximum, aber es wird immer unzuverlässiger?

Es gibt eine schöne, einfache Gleichung mit dem Namen Shannon-Hartley-Theorem :

Er sagt , die über einen Kanal mit einer bestimmten Qualität, die Kapazität (Bitrate) C auf das Kanalbandbreite B. Die Qualität des Kanals (Signal vs noise) versteckt innerhalb proportional und die Bitrate enthält Redundanz (Fehlerprüfsummen und dergleichen).$log_{2}(1+S/N)$

Die beste Datenrate kann mit einer rauscharmen Installation eines Kanals erzielt werden, der eine hohe Bandbreite bietet.

Von den in Frage kommenden Verkabelungssystemen weist eine einfache Zweidraht-Telefonleitung die niedrigste Bandbreite und die schlechtesten Rauscheigenschaften (Übersprechen und Interferenzen von benachbarten Leitungen, ...) auf. Twisted Pair-Kabel erhöhen die Bandbreite und sind unempfindlicher gegen externe Störungen mit zunehmender "CAT-Nummer" (6 ist besser als 5e, ist besser als 5, ...) und Systemen mit optischen Fasern sind noch besser.

Eine Telefonverbindung hat eine auf wenige kHz begrenzte Audiobandbreite. Alte Systeme hatten Filter und die Drähte waren oft nicht in der Lage, viel mehr als die filterdefinierte Bandbreite zu erreichen. Digitale Teilnehmeranschlüsse (DSL) nutzen die Tatsache, dass viele Telefonanschlüsse, wenn sie nicht gefiltert werden, mehr als die mittelmäßige Audiobandbreite von Telefonen benötigen. Jenseits von ca. Bei 200 Bit / s hängt dies von der Installation der letzten Meile und in Ihrem Haus ab (und von der Bereitschaft Ihres Providers, diese bestmöglich zu nutzen). Typischerweise kann eine Faser eine größere Bandbreite bewältigen als Kupfer, aber auch mit Kupfer kann eine gute Qualität erzielt werden.

Hinweis: Jemand, der Ihnen "Fiber to the Home" über Kupferkabel verkauft, macht nur (un-? Clever?) Marketing. Claude Shannon war viel cooler, er interessierte sich nicht einmal für die Art des Kanals (Kupfer, Glasfaser, Radiowellen, was auch immer), er schaute nur auf die Bandbreite und die Qualität (Signal-Rausch-Verhältnis). Sie können sich Shannon anschließen und, wie er, die Theorie genießen und sich auch nicht um das Material Ihrer Drähte kümmern. Als ich meine kommunikationstheoretische Klasse am College belegte, hatte mein Professor tatsächlich recht, als er auf die Schönheit von Shannons Arbeit hinwies und sagte, dass die oben erwähnte Gleichung E = mc ² des Zeitalters der Informationstechnologie sei.

Die anderen Antworten treffen auf einige gute Punkte zu, aber sie sind nicht alle zu 100% richtig. Wenn sie Faser zum Haus annoncieren, dann müssen sie Faser zu Ihrem Eigentum wirklich laufen lassen. Sie können es zu diesem Zeitpunkt in Kupfer umwandeln, aber wenn sie die Glasfaser nicht zu Ihrem Eigentum bringen, können sie es nicht "Fiber to the Home" nennen.

Geschichte

Was ursprünglich dazu führte, dass Telefonleitungen für die Datenkommunikation langsam waren, war der Tiefpassfilter, der auf der Telefonleitung platziert wurde. Zebonaut ist in seiner Definition der Kanalkapazität korrekt. Es ist schon eine Weile her, dass ich mit dem Zeug rumgespielt habe, aber ich glaube, der Tiefpassfilter wurde auf 8 KHz eingestellt.

Dann kam DSL und nutzte die Tatsache, dass die Telefongesellschaften physischen Zugang zu den Leitungen vor dem Tiefpassfilter hatten. Dies bedeutete, dass sie Frequenzen verwenden konnten, auf denen kein Sprachverkehr bestand, die jedoch vom Kupfer übertragen werden konnten. Es wurden immer noch Tiefpassfilter für den Sprachverkehr eingerichtet, damit Sie bei Ihrem Telefonanruf kein hohes Rauschen hören und keine Aliasing-Probleme haben.

Die Geschwindigkeit von DSL war aufgrund des S / N-Anteils der Kanalkapazitätsformel von zebonaut begrenzt. Je länger der Draht ist, desto schlechter wird das SNR. Im Laufe der Zeit haben Telefongesellschaften die Kupferschleife immer weiter verkürzt und altes Kupfer durch Glasfaser ersetzt. In der Zwischenzeit konnten die DSL-Geschwindigkeiten gesteigert werden.

In vielen Bereichen ist es soweit gekommen, dass fast der gesamte Weg bis zum Haus mit Fasern befüllt ist. Dies machte es so, dass die Kosten für die Faser den ganzen Weg das Eigentum zu bekommen ist eigentlich ziemlich vernünftig. Dies bietet auch die Möglichkeit, "Fiber to the Home" zu bewerben, und wie ich bereits sagte, können sie es nicht so nennen, es sei denn, es ist tatsächlich so.

Ein Beispiel für eine Situation, in der "Fiber to the Home" nicht vorhanden ist, ist der U-Vers von AT & T. In vielen Fällen haben sie tatsächlich Glasfaser zum Haus, aber weil sie das nicht überall haben, werben sie nicht für "Fiber to the Home", sondern für "Glasfasertechnologie und Computervernetzung".

Faser gegen Kupfer

Einer der Hauptgründe für die Verwendung von Glasfaser anstelle von Kupfer ist, wie viel Rauschen Kupfer aufnehmen kann, wenn die Glasfaser fast kein Rauschen aufnimmt. Dies macht das SNR sehr gut, was viel höhere Datenraten ermöglicht.

Indem die Glasfaser bis zum Grundstück transportiert wird, wird die benötigte Kupferlänge minimiert, und es gibt keine benachbarten Kupferleitungen, die ein Übersprechen in Ihre Leitung ermöglichen.

Je weniger Kupfer Sie haben, desto höher ist die Datenrate, die Sie erhalten können.

Hier geht es nicht nur darum, wie schnell Kupferkabel Daten übertragen können. Die Frage ist, wie schnell es über eine bestimmte Entfernung übertragen kann . Wie in den Kommentaren erwähnt, kann Ethernet mit 1 GBit / s oder mehr übertragen, jedoch nur für ca. 100 m (ich kann mich nicht an die tatsächliche Entfernung erinnern). Das CAT6-Kabel (von Ethernet verwendet) hat 8 Drähte, die in 4 Paare gruppiert sind: 2 Paare sind nicht verwendet, ein Paar zum Senden und ein Paar zum Empfangen. Jedes der Adernpaare ist mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit verdrillt, um das Übersprechen zwischen Paaren zu verringern. Die Drähte sind gepaart, da über große Entfernungen (und / oder hohe Geschwindigkeiten) die Spannung eines einzelnen Drahtes nicht einfach mit einem gemeinsamen Erdungsdraht verglichen werden kann, da die Erdung möglicherweise verrauscht ist. Stattdessen vergleichen Sie die Differenz zwischen den beiden Drähten.

Zurück zu Ihrer neuen Internetverbindung: "Fiber to the Home" ist die Art und Weise, wie eine Marketingabteilung mit anderen Unternehmen konkurriert, die in einigen Bereichen tatsächlich Fiber to the Home betreiben. Was sie wirklich tun, ist Glasfaser zum lokalen "Zentralbüro" zu leiten und dann ein Kupferpaar für die "letzte Meile" zu leiten. Sie vermarkten dies als Neuware, betreiben aber seit Jahren Glasfaser zwischen den Zentralbüros (jeder tut es). Die Änderung besteht darin, dass sie die Telefonausrüstung an beiden Enden eliminieren und neue Protokolle verwenden, um höhere Geschwindigkeiten zu handhaben (deshalb war DSL immer eingeschränkt: Es muss die Leitung mit der vorhandenen Telefonausrüstung teilen).

Ein größeres Problem als das, was Kupfer theoretisch bewältigen kann, ist die Tatsache, dass das meiste "letzte Kilometer" Kupfer vor Jahrzehnten verlegt wurde, sodass es nicht wie CAT6 verdreht ist (oder es verdreht ist, um das Rauschen im Sprachverkehr zu reduzieren, nicht den Hochgeschwindigkeitsdatenverkehr) Möglicherweise korrodiert und die Verkabelung an beiden Enden ist möglicherweise defekt (Sie sollten die Verkabelung im Haus meiner Eltern von 1929 gesehen haben!).