Я читаю Компьютерные сети - Системный подход 5-е изд. , и я наткнулся на следующую статистику скорости света через различные среды:
Медь - 2,3 × 10 8 м / с
Волокно - 2,0 × 10 8 м / с
Итак, эти цифры неверны, или есть еще одна причина, чтобы объяснить, почему медь хуже, чем волокно? Волокно имеет лучшую пропускную способность (на объем) или что-то?
Ответы:
Нет, цифры верны (Страница 46). Если я могу перефразировать ваш вопрос, это «Почему я должен использовать волокно, если задержка распространения хуже, чем медь?» Вы предполагаете, что задержка распространения является важной характеристикой. На самом деле (как вы увидите несколько страниц позже) это редко бывает.
Волокно имеет три характеристики, которые делают его лучше меди во многих (но не во всех) сценариях.
Более высокая пропускная способность. Поскольку волокно использует свет, его можно модулировать с гораздо более высокой частотой, чем электрические сигналы на медном проводе, что дает вам гораздо большую полосу пропускания. Также максимальная частота модуляции на медном проводе сильно зависит от длины - индуктивность и емкость увеличиваются с увеличением длины, уменьшая максимальную частоту модуляции.
Длиннее расстояние. Свет по оптоволокну может проходить десятки километров с небольшим затуханием, что делает его идеальным для соединений на большие расстояния.
Меньше помех. Поскольку волокно использует свет, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам. Это делает его лучшим для "шумных" электромагнитных сред. Кроме того, волокно не проводит электричество, поэтому оно может электрически изолировать устройства.
Но у волокна тоже есть недостатки.
Оптоволоконный кабель более хрупкий, чем проводной. Если вы согнете его слишком резко, он сломается. Медный провод намного более терпим к движению и изгибу.
Трудно прекратить. Размещение разъема на оптоволоконной нити требует точных инструментов, техники и опыта. Оптические кабели обычно заканчиваются обученными специалистами. Для сравнения, вы можете подключить медный кабель за считанные секунды практически без обучения.
Я хотел бы добавить одно преимущество с оптоволоконными соединениями. Рассмотрим связь между двумя зданиями с разным потенциалом земли. Если вы будете использовать медь в этой ситуации, вы можете получить утечку тока и, возможно, опасную ситуацию. Это не относится к волокну, потому что это не проводник.
Скорость распространения часто выражается как коэффициент скорости среды - доля скорости света, которую вы получаете.
С физической стороны, свет, проходящий через среду, замедляется средой в зависимости от ее показателя преломления. Волокно имеет дополнительную «проблему», заключающуюся в том, что ядру требуется немного более высокий показатель преломления (оптическая плотность), чем у оболочки, чтобы правильно направлять волну. Эффективная скорость распространения - это скорость света, деленная на показатель преломления, или коэффициент скорости является обратной величиной показателя преломления. Большинство волокон имеют коэффициент скорости или близко к 0,67.
Медь немного сложнее. Реальные электроны практически не движутся, это скорее электрическая волна (флуктуация поля), текущая по кабелю - что-то сравнимое со звуком в воздухе. Удивительно, что скорость распространения этой волны зависит не только от одного проводника, но и от комбинации проводника и особенно изолятора (его диэлектрической проницаемости ), поскольку волна должна распространяться и через последний. Эффективная скорость распространения - это скорость света, деленная на квадратный корень из диэлектрической проницаемости.
Для меди коэффициент скорости, близкий к 1,00, возможен при использовании воздуха в качестве изоляции, как при использовании специальных коаксиальных кабелей или кабелей с открытой лестницей. Медные сетевые кабели варьируются от 0,77 (RG-8 для древней 10BASE5) до 0,585 (Cat-3 для 10BASE-T) с обычными Cat-5e и Cat-6 на 0,65 (= медленнее, чем оптоволокно).
Как уже указывалось, на практике существует много других факторов, способствующих эффективной задержке распространения, таких как технология приемопередатчика, накладные расходы на кодирование, прямое исправление ошибок и, возможно, повторные передачи. Коэффициент скорости обычно не критичен.
Что касается волокна «лучше» - оно наверняка имеет более высокую производительность, но «лучше» зависит от ваших требований, включая стоимость.
Я полагаю, что еще одна причина, по которой волокно распространяется «медленнее», чем медь, заключается в том, что свет по определению преломляется через волокно на расстоянии от кабеля. Обмен физическим стеком имеет другой взгляд на это:
/physics/80043/how-fast-does-light-travel-through-a-fibre-optic-cable
Это зависит от расстояния и количества транзакций / пользователей
Медь лучше, чем оптоволокно на коротких расстояниях (менее 10 метров), где требования к пропускной способности в настоящее время ниже 40 Гбит в секунду. При более высоких скоростях и расстояниях скорость потери пакетов довольно быстро возрастает до 50%. Чтобы исправить это, необходимы повторители, которые быстро увеличивают задержку и стоимость соединений.
Даже потеря в 10% приведет к тому, что как минимум 1% конечных пользователей ощутят увеличение задержки в 10 раз.
Оптоволокно лучше медного, где пропускная способность превышает 100 Гб, а расстояние превышает 1 километр, а количество пользователей в сети превышает 1000.
Как Fiber, так и Copper обладают значительно меньшими возможностями расширения по сравнению с беспроводной связью, но для многих доменов между медью и оптоволокном беспроводная связь является быстро развертываемой, ненадежной и постоянно ухудшающейся средой соединения.
Любой механизм, который можно использовать для расширения полосы пропускания беспроводной сети, почти всегда можно использовать для немедленного расширения полосы пропускания меди и оптоволокна.