Berapa kecepatan transfer data maksimum teoretis dari sepasang kabel pada kabel telepon?

Kemarin orang-orang dari ISP saya datang untuk menginstal koneksi 16 Mbps "Fiber to the Home", tetapi saya perhatikan bahwa koneksi masih masuk melalui dua kabel yang sama pada jack telepon kami.

Bisakah koneksi yang sama menangani koneksi 25 Mbps? Bagaimana dengan 100 Mbps? Apakah tidak ada maksimum teoritis, tetapi menjadi semakin tidak dapat diandalkan?

Ada satu persamaan indah dan sederhana yang memiliki semuanya, disebut teorema Shannon-Hartley :

Ia mengatakan bahwa melalui saluran dengan kualitas yang diberikan, kapasitas (bit rate) C sebanding dengan saluran bandwidth B. Kualitas saluran (sinyal vs noise) kulit dalam , dan bit rate termasuk redundansi (checksum kesalahan dan sejenisnya).$log_{2}(1+S/N)$

Kecepatan data terbaik dapat dicapai dengan pemasangan saluran dengan noise rendah yang menawarkan bandwidth tinggi.

Dari sistem pengkabelan yang dipermasalahkan, saluran telepon dua kawat yang sederhana akan memiliki bandwidth terendah dan properti noise terburuk (crosstalk dan interferensi dari saluran tetangga, ...), kabel twisted pair meningkatkan bandwidth dan lebih kebal terhadap kebisingan eksternal dengan peningkatan "nomor CAT" (6 lebih baik dari 5e, lebih baik dari 5, ...) dan sistem dengan serat optik bahkan lebih baik.

Koneksi telepon memiliki bandwidth audio yang dibatasi hingga beberapa kHz. Sistem lama memiliki filter dan kabel seringkali tidak mampu lebih dari bandwidth yang ditentukan oleh filter. Digital subscriber lines (DSL) mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa banyak saluran telepon, ketika tidak disaring, dapat mengambil lebih dari bandwith audio biasa-biasa saja dari telepon. Di luar kira-kira. 200 bps, tergantung pemasangan mil terakhir dan di rumah Anda (dan keinginan penyedia Anda untuk menggunakannya dengan cara terbaik). Biasanya, serat dapat menangani bandwidth yang lebih besar dari tembaga, tetapi kualitas yang baik dapat dicapai dengan tembaga juga.

Catatan: Seseorang menjual Anda "Fiber to the Home" melalui kabel tembaga hanya melakukan pemasaran (tidak pintar?). Claude Shannon jauh lebih keren, dia bahkan tidak peduli dengan jenis saluran (tembaga, serat, gelombang radio, apa pun), dia hanya melihat bandwidth dan kualitasnya (rasio signal-to-noise). Anda dapat bergabung dengan Shannon dan, seperti dia, menikmati teorinya dan juga tidak peduli dengan materi kabel Anda. Ketika saya mengambil kelas teori komunikasi saya di perguruan tinggi, profesor saya sebenarnya sangat benar ketika dia menunjukkan keindahan karya shannon dan mengatakan bahwa persamaan yang disebutkan di atas adalah E = mc ² dari era teknologi informasi.

Jawaban lainnya mengenai beberapa poin bagus, tetapi tidak semuanya benar 100%. Jika mereka mengiklankan serat ke rumah maka mereka harus benar-benar menjalankan serat ke properti Anda. Mereka dapat mengubahnya menjadi tembaga pada saat itu, tetapi jika mereka tidak mendapatkan serat ke properti Anda maka mereka tidak dapat menyebutnya "Fiber to the Home".

Sejarah

Apa yang awalnya menyebabkan saluran telepon lambat untuk komunikasi data adalah low pass filter yang ditempatkan pada saluran telepon. zebonaut benar dalam definisinya tentang kapasitas saluran. Sudah beberapa saat sejak saya mengacaukan hal-hal itu, tapi saya percaya filter low pass ditetapkan sekitar 8 KHz.

DSL kemudian datang dan mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa perusahaan telepon memiliki akses fisik ke saluran sebelum filter low pass. Ini berarti bahwa mereka dapat menggunakan frekuensi yang tidak ada trafik suara tetapi tembaga dapat mentransmisikan. Masih ada low pass filter untuk lalu lintas suara sehingga Anda tidak akan mendengar suara bernada tinggi di panggilan telepon atau memiliki masalah alias lainnya.

DSL dibatasi dalam kecepatan berdasarkan bagian S / N dari formula kapasitas saluran zebonaut. Semakin lama kawat itu, SNR terburuk yang akan Anda dapatkan. Seiring berjalannya waktu, perusahaan telepon terus memperpendek loop tembaga dan mengganti tembaga tua dengan serat. Karena ini telah terjadi, kecepatan DSL telah dapat meningkat.

Sudah sampai batas di banyak daerah bahwa ada serat hampir semua jalan ke rumah. Ini dibuat sedemikian sehingga biaya untuk mendapatkan serat sepanjang jalan properti sebenarnya agak masuk akal. Ini juga menyediakan kemampuan untuk mengiklankan "Fiber to the Home" dan seperti yang saya katakan sebelumnya, mereka tidak dapat menyebutnya begitu kecuali sebenarnya itu.

Salah satu contoh situasi tidak memiliki "Fiber to the Home" adalah AT&T's U-verse. Dalam banyak kasus mereka benar-benar memiliki serat ke rumah, tetapi karena mereka tidak memilikinya di mana-mana mereka tidak mengiklankan "Serat ke Rumah", tetapi mereka mengiklankan "teknologi serat optik dan jaringan komputer".

Serat versus Tembaga

Salah satu alasan utama kita menggunakan serat alih-alih tembaga adalah seberapa banyak derau yang dapat ditangkap tembaga, sementara serat mengambil hampir tidak ada derau. Ini membuat SNR sangat baik yang memungkinkan kecepatan data yang jauh lebih tinggi.

Dengan mendapatkan serat sepanjang perjalanan ke properti, panjang tembaga yang dibutuhkan diminimalkan serta tidak ada garis tembaga tetangga yang dapat berbicara lintas ke jalur Anda.

Jadi pada dasarnya, semakin sedikit tembaga yang Anda miliki, semakin tinggi kecepatan data yang bisa Anda dapatkan.

Masalahnya di sini bukan hanya seberapa cepat kawat tembaga dapat mengirimkan data. Masalahnya adalah seberapa cepat ia dapat mentransmisikan pada jarak tertentu . Seperti disebutkan dalam komentar, Ethernet dapat mentransmisikan pada 1GBps atau lebih, tetapi hanya untuk sekitar 100 meter (saya tidak ingat jarak sebenarnya). Kabel CAT6 (digunakan oleh Ethernet) memiliki 8 kabel, dikelompokkan menjadi 4 pasang: 2 pasang tidak digunakan, satu pasang untuk pengiriman, dan satu pasang untuk menerima. Masing-masing pasangan kabel diputar pada tingkat yang berbeda untuk mengurangi cross-talk antara pasangan. Kabel dipasangkan karena jarak yang jauh (dan / atau kecepatan tinggi), Anda tidak bisa hanya membandingkan tegangan kawat tunggal terhadap kabel arde biasa karena arde mungkin berisik, dll.). Sebagai gantinya, Anda membandingkan perbedaan antara kedua kabel.

Jadi, kembali ke koneksi internet baru Anda: "Serat ke Rumah" adalah cara departemen Pemasaran untuk bersaing dengan perusahaan lain yang benar-benar menjalankan serat ke rumah di beberapa daerah. Apa yang sebenarnya mereka lakukan adalah menjalankan fiber ke "kantor pusat" lokal, dan kemudian menjalankan pair tembaga untuk "last mile". Mereka memasarkan ini sebagai barang baru, tetapi mereka telah menjalankan serat di antara kantor pusat selama bertahun-tahun (semua orang melakukannya). Perubahannya adalah mereka menghilangkan peralatan telepon di kedua ujungnya dan menggunakan protokol baru untuk menangani kecepatan yang lebih tinggi (itulah sebabnya DSL selalu dibungkus dengan tangan: harus berbagi saluran dengan peralatan telepon yang ada).

Masalah yang lebih besar daripada apa yang secara teoritis dapat ditangani tembaga, adalah fakta bahwa sebagian besar "mil terakhir" tembaga diletakkan beberapa dekade yang lalu, jadi itu tidak bengkok seperti CAT6 (atau bengkok untuk mengurangi kebisingan pada lalu lintas suara, bukan lalu lintas data kecepatan tinggi), itu mungkin terkorosi, dan kabel di kedua ujungnya mungkin buruk (Anda seharusnya sudah melihat kabel di rumah 1929 orang tua saya!).