¿Cuál es la velocidad de transferencia de datos máxima teórica de un par de hilos en un cable telefónico?

Ayer, la gente de mi ISP vino a instalar una conexión de "Fibra hasta el hogar" de 16 Mbps, pero noté que la conexión aún ingresa a través de los mismos dos cables en nuestro conector telefónico.

¿Podría esa misma conexión manejar una conexión de 25 Mbps? ¿Qué pasa con 100 Mbps? ¿No hay un máximo teórico, pero se vuelve cada vez más poco fiable?

Como declaración de interés, Ethernet de 10 Gbps utilizará cables de cobre. Uso Ethernet de 1 Gbps en este momento y usa cobre.
Ethernet utiliza más de un cable. Supongo que la longitud del cable juega un papel importante (piense en el control de acceso a los medios).
Sí, estoy preguntando por cable. ¿Por qué la longitud del cable juega un papel importante?
Estoy siendo pedante, pero Ethernet usa pares diferenciales para el rechazo de EMI. Podría decirse que es un detalle de implementación, pero en ese caso hay que hablar de pares de cables. Más allá de eso, todo se reduce a la frecuencia de la señal (la rapidez con la que puede cambiar entre 0 y 1), que supongo que en última instancia está limitada por la velocidad de la luz en el cobre. Las codificaciones también afectan la tasa de bits, dependiendo de qué tan práctico o teórico quiera ser para imaginar un sistema definitivo o uno que sea casi definitivo pero robusto y práctico. Posiblemente divertido e interesante para hacer ejercicio, pero no es mi área de especialización.
Se supone que CAT5 ordinario es bueno para 100 Mbps, y es tan ubicuo que es dudoso que su ISP esté usando algo menos capaz, incluso si su sistema de distribución no puede usar el ancho de banda actualmente.
@Suboptimus: cualquier comunicación digital se realiza a través de dos cables. Si la ruta de retorno principal es una ruta de retorno dedicada (también conocida, incorrectamente, como un nodo de tierra) o un cable trenzado con el cable de envío, es un detalle de implementación (como usted indicó).
@JustJeff, ¿o están usando una línea telefónica?
@Kortuk Solo están usando la línea telefónica. Solo dos cables de cobre sólido, los vi expuestos.
@FletcherTomalty, ha pasado mucho tiempo, pero pensé que la línea telefónica es de dos pares trenzados. Aunque no estoy seguro. Solo estaba notando que no era necesariamente cat5.
@JustJeff, en esa nota, creo que cat5 todavía se puede usar para 1000base-T, pero solo tiene una tasa de bits más alta. No creo que estés obligado a actualizar.
@Kortuk: por alguna razón, estaba pensando en la red interna. De hecho, sería interesante si estuvieran ejecutando señales de> 10 Mbps a través de una caída de teléfono normal. Solo hay dos pares en el cableado telefónico, no usan uno de ellos y ni siquiera están retorcidos.
@JustJeff: pensé que la mayoría de los cables telefónicos eran CAT-3, que está torcido, pero no con los mismos estándares que CAT5/6. Wikipedia dice que necesita usar ambos pares (lo que probablemente no se haga) para obtener un rendimiento superior a 10 Mbps.
Por otro lado, la 'fibra hasta el hogar' (también conocida como Bell Fibe en Canadá) no es realmente fibra hasta su hogar. Todavía es cobre de par trenzado desde el CO hasta tu casa. En última instancia, es una cuestión de marketing.
Hola a todos, para aclarar las cosas, aquí hay un enlace a una imagen comentada de mi configuración: skitch.com/nomulous/fi9pc/photo
@Kortuk Tal vez la línea telefónica esté torcida, pero lo que realmente entra en el conector telefónico no está torcido. ¿Quizás no importa para longitudes pequeñas?
@pfyon tal vez haya diferentes leyes en Canadá, pero al menos en los EE. UU. no se puede llamar fibra hasta el hogar a menos que realmente haya fibra hasta el hogar.
@Kellenjb, afaik, en realidad no lo llaman fibra hasta el hogar (bueno, los vendedores que llegan a su puerta podrían hacerlo, pero la documentación oficial no).

Respuestas (3)

Hay una hermosa y simple ecuación que lo tiene todo, llamada teorema de Shannon-Hartley :

C = B ⋅ yo o gramo 2 ( 1 + S norte )

Dice que sobre un canal con una calidad dada, la capacidad (tasa de bits) C es proporcional al ancho de banda del canal B. La calidad del canal (señal vs. ruido) se esconde dentro yo o gramo 2 ( 1 + S / norte ) , y la tasa de bits incluye redundancia (sumas de comprobación de errores y similares).

La mejor tasa de datos se puede lograr con una instalación de bajo ruido de un canal que ofrece un alto ancho de banda.

De los sistemas de cableado en cuestión, una línea telefónica simple de dos hilos tendrá el ancho de banda más bajo y las peores propiedades de ruido (diafonía e interferencia de líneas vecinas, ...), los cables de par trenzado aumentan el ancho de banda y son más inmunes al ruido externo. con un "número CAT" creciente (siendo 6 mejor que 5e, siendo mejor que 5, ...) y los sistemas con fibra óptica son aún mejores.

Una conexión telefónica tiene un ancho de banda de audio limitado a unos pocos kHz. Los sistemas antiguos tenían filtros y los cables a menudo no eran capaces de hacer mucho más que el ancho de banda definido por el filtro. Las líneas de abonado digital (DSL) aprovechan el hecho de que muchas líneas telefónicas, al no estar filtradas, pueden tomar más que el mediocre ancho de banda de audio de los teléfonos. Más allá de aprox. 200 bps, depende de la instalación de la última milla y en tu casa (y la disposición de tu proveedor para usarlo de la mejor manera). Por lo general, la fibra puede manejar un ancho de banda mayor que el cobre, pero también se puede lograr una buena calidad con el cobre.

Nota: Alguien que le venda "Fibra hasta el hogar" a través de cables de cobre solo está haciendo (¿poco inteligente?) marketing. Claude Shannon era mucho más genial, ni siquiera le importaba el tipo de canal (cobre, fibra, ondas de radio, lo que sea), solo miraba el ancho de banda y la calidad (relación señal-ruido). Puedes unirte a Shannon y, como él, disfrutar de la teoría y no preocuparte por el material de tus cables. Cuando tomé mi clase de teoría de la comunicación en la universidad, mi profesor tenía mucha razón cuando señaló la belleza del trabajo de Shannon y dijo que la ecuación mencionada anteriormente era la E = mc 2 de la era de la tecnología de la información.

Aún hoy se filtran las líneas telefónicas. Tienen que serlo para no tener alias en el backhaul. Esta es una de las razones por las que el DSL debe proporcionarse en la oficina central y no puede ser proporcionado por una empresa externa.
Además, vale la pena señalar que el teorema de la capacidad del canal es un máximo teórico. Es muy difícil llegar a esa capacidad. Además, dado que la S/N cambiará con el tiempo (esto es especialmente grande en la conexión inalámbrica, pero también ocurre en la conexión por cable), los diseñadores tendrán que diseñar incluso mucho menos que el máximo teórico para tener en cuenta los momentos en que es más ruidoso.
@Kellenjb Pensé que se dice que los esquemas de modulación modernos como OFDM se están acercando mucho al límite teórico, dado un S/N fijo con el que trabajar. ¿No es así?

Las otras respuestas tienen algunos puntos buenos, pero no todas son 100% correctas. Si anuncian fibra hasta el hogar, entonces en realidad deben estar ejecutando fibra hasta su propiedad. Pueden convertirlo en cobre en ese momento, pero si no llevan la fibra a su propiedad, entonces no pueden llamarlo "Fibra hasta el hogar".

Historia

Lo que originalmente hizo que las líneas telefónicas fueran lentas para las comunicaciones de datos fue el filtro de paso bajo que se colocó en la línea telefónica. zebonaut tiene razón en su definición de la capacidad del canal. Ha pasado un tiempo desde que me metí con eso, pero creo que el filtro de paso bajo se configuró alrededor de 8 KHz.

Luego apareció DSL y se aprovechó del hecho de que las compañías telefónicas tenían acceso físico a las líneas antes del filtro de paso bajo. Esto significaba que podían usar frecuencias en las que no existía el tráfico de voz pero que el cobre podía transmitir. Todavía se instalaron filtros de paso bajo para el tráfico de voz para que no escuchara ruidos agudos en su llamada telefónica o tuviera problemas de alias.

DSL estaba limitado en velocidades basadas en la porción S/N de la fórmula de capacidad de canal de zebonaut. Cuanto más largo fuera el cable, peor SNR obtendría. Con el paso del tiempo, las compañías telefónicas han acortado continuamente el bucle de cobre y han reemplazado el cobre viejo con fibra. Como esto ha sucedido, las velocidades de DSL han podido aumentar.

Ha llegado al punto en muchas áreas que hay fibra casi todo el camino a la casa. Esto hizo que el costo de obtener fibra en toda la propiedad sea bastante razonable. Esto también brinda la posibilidad de anunciar "Fibra hasta el hogar" y, como dije antes, no pueden llamarlo así a menos que realmente sea así.

Un ejemplo de una situación de no tener "Fibra hasta el hogar" es U-verse de AT&T. En muchos casos, tienen fibra hasta el hogar, pero debido a que no tienen eso en todas partes, no anuncian "Fibra hasta el hogar", sino que anuncian "tecnología de fibra óptica y redes informáticas".

Fibra versus Cobre

Una de las principales razones por las que usamos fibra en lugar de cobre es la cantidad de ruido que puede captar el cobre, ya que la fibra casi no capta ruido. Esto hace que la SNR sea muy buena, lo que permite velocidades de datos mucho más altas.

Al obtener fibra hasta la propiedad, la longitud de cobre necesaria se minimiza y no hay líneas de cobre vecinas que puedan cruzarse en su línea.

Básicamente, cuanto menos cobre tenga, mayor será la velocidad de datos que pueda obtener.

Una nota al margen sobre la fibra: la fibra en sí puede tener una SNR muy buena, pero debe observar todo el sistema, incluido el extremo de transmisión y el fotorreceptor. Ambos tienen que lidiar con el ruido (lo que se traduce en patrones de ojos bastante desafiantes y malignos). La cifra SNR de un sistema óptico puede ser buena, pero está lejos de ser perfecta.
Eso es cierto, pero comparando una gran longitud de cobre con una gran longitud de fibra, su SNR en fibra es prácticamente perfecta. El ruido causado por la longitud del cobre es mucho peor que cualquier problema con las fibras que transmiten y reciben.

El problema aquí no es simplemente qué tan rápido el cable de cobre puede transmitir datos. El problema es qué tan rápido puede transmitir sobre una distancia específica . Como se menciona en los comentarios, Ethernet puede transmitir a 1 GBps o más, pero solo alrededor de 100 metros (no recuerdo la distancia real). El cable CAT6 (usado por Ethernet) tiene 8 hilos, agrupados en 4 pares: 2 pares no se usan, un par para transmitir y un par para recibir. Cada uno de los pares de cables está trenzado a una velocidad diferente para reducir la diafonía entre pares. Los cables están emparejados porque en largas distancias (y/o altas velocidades), no puede simplemente comparar el voltaje de un solo cable con un cable de tierra común porque la tierra puede ser ruidosa, etc.). En su lugar, compara la diferencia entre los dos cables.

Entonces, volvamos a su nueva conexión a Internet: "Fibra hasta el hogar" es la manera que tiene el departamento de marketing de competir con otras empresas que realmente ofrecen fibra hasta el hogar en algunas áreas. Lo que realmente están haciendo es conectar fibra a la "oficina central" local y luego conectar un par de cobre para la "última milla". Lo comercializan como nuevo, pero han estado ejecutando fibra entre las oficinas centrales durante años (todos lo hacen). El cambio es que eliminan el equipo telefónico en ambos extremos y usan nuevos protocolos para manejar velocidades más altas (es por eso que DSL siempre ha sido minusválido: tiene que compartir la línea con el equipo telefónico existente).

Un problema mayor que el que teóricamente puede manejar el cobre es el hecho de que la mayor parte del cobre de "última milla" se colocó hace décadas, por lo que no está torcido como CAT6 (o está torcido para reducir el ruido en el tráfico de voz, no en el tráfico de datos de alta velocidad), puede estar corroído y el cableado en ambos extremos puede estar dañado (¡debería haber visto el cableado en la casa de 1929 de mis padres!).

Nitpick: Gigabit Ethernet utiliza TODOS los 4 pares simultáneamente para transmitir y recibir.
Entonces, ¿real FttH es un cable óptico real que viene y se conecta directamente a un módem especial?
Nitpick: No es tanto una cuestión de distancia, es más una cuestión de calidad de la señal y ancho de banda... (Pero uno podría argumentar que aún tiene razón porque ambos generalmente disminuyen con la distancia).
@TurboJ, tienes razón.
Aparte... El "cobre de última milla" es a menudo de hecho aluminio y no cobre en absoluto. Es más barato y puede manejar bien las llamadas de voz. Sin embargo, realmente degrada sus señales digitales.
@Fletcher: podría ser una caja en el exterior de su casa o sótano que se conecta al cableado Ethernet al que conecta su módem. Si ese no es el caso, probablemente sea solo una estratagema de marketing engañosa. ¿Tu proveedor está certificado FTTH? Los consejos de FTTH ( ftthcouncil.org ) tienen definiciones y certificaciones oficiales, consulte Fiber to the X en Wikipedia para obtener más información.
Sí, dejé caer la pelota en Gigabit. Olvidé que usa los cuatro. Hice mucho con 10 MBps y 100 MBps (que solo usan 2 pares) y salí del negocio cuando Gigbit estaba entrando. @Matt: Eso es interesante. no sabia eso Wow, eso realmente sería malo para los datos.
@Klox ¿Viste el enlace de Kevin? No creo que su respuesta sea precisa acerca de que la fibra hasta el hogar es algo de marketing que no es realmente fibra hasta el hogar. A menos que esta empresa esté participando en algunas prácticas comerciales muy desagradables.
@Kellenjb Vi el enlace. Pero mirando hacia atrás a la pregunta original: no se menciona que se haya tendido/cavado nueva fibra en el hogar. Creo que esto es típico. Admito que no sé dónde está la transición de fibra/cobre (FTTN o FTTC en el enlace), pero si en realidad es hacia el hogar, entonces el OP lo sabrá. Esta no es la primera vez que veo esto.
Está confundiendo FTTN (fibra hasta el nodo) con FTTH. FTTN es la versión del hombre pobre de mierda, FTTH es el trato real: un enlace de fibra óptica directamente a su módem/enrutador doméstico.
¿Cuál es la velocidad de transferencia de datos máxima teórica de un par de hilos en un cable telefónico?
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