¿Una señal que viaja a través de fibra es más rápida que una señal que viaja a través de cobre?

¿El medio de transmisión afecta la velocidad de una señal? Por ejemplo, la luz que viaja a través de un cable de fibra recibe un poco de A ⟹ B más rápido que el cobre puede transmitir un poco a la misma distancia?

Sí, pero ¿por qué quieres saber? La luz puede viajar alrededor de toda la Tierra en 1/10 de segundo . La latencia de la transmisión por el cable suele ser irrelevante en comparación con los retrasos en el procesamiento o las preocupaciones por el ancho de banda.
Creo que la velocidad de la señal en el cobre está relacionada con la velocidad rms del electrón que es significativamente menor que la velocidad de la luz.
@endolith: la latencia de transmisión a través del Atlántico es suficiente para (1) medirse con una computadora estándar physics.stackexchange.com/q/357 , (2) tener un impacto en algunos videojuegos en.wikipedia.org/wiki/Ping_ %28video_gaming%29 (3) tienen un impacto en el comercio de alta frecuencia arstechnica.com/tech-policy/news/2010/09/…
@explorex: no: la velocidad de la información en los cables es la velocidad de las ondas dentro de ellos, pero no la velocidad del electrón, que es mucho más rápida. Como la ola del mar puede viajar mucho más rápido que el agua debajo de ellos
@Frédéric: Sí, pero esa latencia se debe a cadenas de retrasos en el procesamiento, como dije, no a la velocidad de propagación de las ondas EM.
@endolith: la velocidad de la luz en la fibra es ~ 8 in/ns (0,2 m/ns). Ciertamente, la cascada de procesamiento es significativa (por lo general, la mayor parte del tiempo de ping, pero el retraso de transmisión es suficiente para medir. Esto se debe a que 0,1 s es eterno en los relojes de las computadoras.
@Frédéric Entiendo que la velocidad de la señal es la velocidad de las ondas dentro del cable. Simplemente estaba insinuando que las ondas son el flujo de electrones en el cable después de todo (porque es imposible transferir la señal como calor). y ciertamente la velocidad rms de los electrones es del orden de 10*6 o algo así. mientras que la velocidad de la luz en la fibra óptica es a la velocidad de la luz. así que... corrígeme si me equivoco.
@dmckee: Sí, es suficiente para medir, pero no es muy significativo. Tiempo que tarda la ola viajando a 2/3c para viajar 12500 km de NY a Mumbai: 63 ms. Tiempo de ping real a 202.54.1.30: 230 ms
@endolith: Nueva York a Mumbai y de regreso 2×63 = 126 ms: gracias al 50 % del tiempo de ping de 230 ms que mencionas. Y el cable no toma el camino más corto. Entre el enlace que di en mi respuesta anterior, había un proyecto para construir un cable más corto entre Londres y Nueva York para el comercio de alta frecuencia.
@explorex: según en.wikipedia.org/wiki/Electric_current#Drift_speed , la velocidad rms de los electrones en el cable de cobre es del orden de mm/s. ¡Realmente mucho más lento que la velocidad de la señal!
@Frédéric ahora entiendo mi error. Me di cuenta de que la señal es un voltaje o un campo eléctrico en lugar de la frecuencia de la corriente alterna. Pero si pongo un extremo del cable aquí y otro al otro lado del mundo, mi pregunta es qué tan rápido se tarda en llegar a la señal. Supongo que el campo eléctrico viaja a la velocidad de la luz.
@explorex: la propagación real de la señal depende de la permitividad del medio (ver la respuesta de @conqenator), pero el orden de magnitud suele ser la velocidad de la luz.
@experimentX "" ahora entiendo mi error. Me di cuenta de que la señal es un voltaje o un campo eléctrico en lugar de la frecuencia de la corriente alterna"" No, esto sigue siendo totalmente incorrecto. La "velocidad" de la corriente alterna es tan alta como la velocidad del campo eléctrico alterno. Esos están acoplados como dicen las ecuaciones de Maxwells, la velocidad de deriva de los electrones es algo diferente. ¡Había suficientes comentarios sobre esto ahora!
@Georg todavía no entiendo. No he estado aquí por bastante tiempo. Supongo que no volveré hasta que me una a los maestros. Hablaremos más adelante.
@FrédéricGrosshans: Esta entrada de Wikipedia es incorrecta: la velocidad de los electrones de conducción es de aproximadamente 5000 m/s, la velocidad de Fermi, la estimación de mm/s proviene de un modelo clásico obsoleto, el modelo Drude. La velocidad de las señales por el cable es una fracción significativa de la velocidad de la luz.
@endolith Acabo de medir el tiempo de ida y vuelta entre dos PC de gama baja separadas por un interruptor. En mi caso esto fue alrededor de 200us. Sin duda, se trata principalmente de demoras en el procesamiento, porque la longitud total del cable que se recorrió en mi caso fue inferior a 100 m. Esos 200us implicarían 4 demoras de procesamiento separadas, por lo que las demoras de procesamiento serían solo de 50us cada una. En ese tiempo la luz solo puede viajar 15km. Entonces, si la longitud promedio del cable entre saltos fuera más de 15 km, la velocidad de la luz habría sido el factor limitante para mí. En la red troncal de Internet, los cables son más largos que eso.

Respuestas (4)

El medio afecta la velocidad de propagación, pero no tengo información detallada sobre las tecnologías actualmente en uso.

La regla general es aproximadamente 2/3 de la velocidad en el vacío para cable coaxial o fibra. Ni idea para el par trenzado.

+1. En el documento "medición de la velocidad de la luz mediante ping" [ arxiv.org/abs/physics/0201053] , se analiza la velocidad de propagación de diferentes cables.
El documento mencionado en el comentario anterior es útil, pero el enlace tiene un error tipográfico. Aquí está el enlace correcto: arxiv.org/abs/physics/0201053

Bueno, definitivamente sí, creo. Dependiendo de las propiedades del cable, así como de la permitividad relativa (también medida como constante dieléctrica) del material que rodea al cobre, es un factor.

EDITAR : El factor de velocidad también llamado velocidad de propagación de onda o velocidad de propagación (VoP o vP), de un medio de transmisión es la velocidad a la que un frente de onda (de una señal acústica, por ejemplo, o una señal electromagnética, una señal de radio, un pulso de luz en un canal de fibra o un cambio de voltaje eléctrico en un cable de cobre) pasa a través del medio, en relación con la velocidad de la luz. Para las señales ópticas, el índice de refracción es una cantidad similar.

Se sabe que el cableado de cobre de par trenzado transmite señales a velocidades entre el 40 % y el 70 % de la de la luz. Claramente, hay muchas variables que entran en juego aquí que varían según el material utilizado, los métodos de cableado, etc. Consulte esta tabla como referencia.

En cuanto a su pregunta, una búsqueda rápida en wikipedia de cables de fibra óptica revela esto ...

El valor típico para el revestimiento de una fibra óptica es 1,46. El valor central suele ser 1,48. Cuanto mayor es el índice de refracción, más lenta viaja la luz en ese medio. A partir de esta información, una buena regla general es que la señal que utiliza fibra óptica para la comunicación viajará a unos 200 millones de metros por segundo.

Lo que a primera vista puede parecer más rápido, pero no necesariamente significa "siempre más rápido" que cualquier tipo de cable de cobre.

Resumen: una buena regla general es aproximadamente 2/3 de la velocidad de la luz en el vacío para todos estos medios de transmisión. La fibra óptica es más lenta que unas y más rápida que otras.

Detalles:

La energía eléctrica normalmente no fluye dentro de los metales . Los diagramas de flujo de Poynting muestran por dónde fluye la energía y la(s) ruta(s) recorrida(s) por la información transportada por esa energía, aunque son un poco difíciles de dibujar.

Como señaló Conqenator,

El índice de refracción ... Los valores típicos para el núcleo y el revestimiento de una fibra óptica son 1,48 y 1,46, respectivamente.

lo que da una velocidad de propagación de onda de 1/1,48 y 1/1,46 de la velocidad de la luz en el vacío (0,67 c y 0,68 c) en estas regiones de una fibra óptica típica.

Varios cables populares tienen una velocidad de propagación de ondas que oscila entre el 42 % y el 95 % de la velocidad de la luz. En particular, el cable Cat5e de 100 ohmios tiene una velocidad de propagación típica de 0,64 c. El cable doble de 300 ohmios tiene una velocidad de propagación típica de 0,82 c.

dmckee nos recordó que por lo general es adecuado aproximarse a todos estos como alrededor de 2/3 c.

Entonces, si usa un cable Cat5e, los bits llegarán un poco más tarde que los bits enviados a través de fibra óptica. Si utiliza un cable doble de 300 ohmios, los bits llegarán un poco antes que los bits enviados a través de fibra óptica.

Depende del dieléctrico del cable coaxial. El RG58 que usa PVC tendrá un factor de velocidad de propagación (VOPF) de .66. El FSJ1 de Andrew con dieléctrico de espuma tiene un VOPF de .78. La fibra óptica tiene un VOPF de .68. Un pulso enviado 100' de RG58 tendrá un retraso de 154 045 pS, FSJ1 tendrá un retraso de 130 346 pS, Fiber tendrá un retraso de 149 515 pS

¿Una señal que viaja a través de fibra es más rápida que una señal que viaja a través de cobre?
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