구리 대 섬유의 광속-왜 섬유가 더 낫습니까?


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컴퓨터 네트워크-시스템 접근 방식을 읽는 중 입니다. 다른 매체를 통해 빛의 속도에 대한 다음 통계를 보았습니다.

구리 – 2.3 × 10 8 m / s

섬유 – 2.0 × 10 8 m / s

그렇다면이 수치가 잘못되었거나 구리가 왜 섬유보다 나쁜지 설명 할 또 다른 이유가 있습니까? 파이버의 대역폭 (볼륨 당)이 더 좋습니까?

답변:


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아니요, 숫자가 맞습니다 (46 페이지). 당신의 질문을 다시 말할 수 있다면, 그것은 "전파 지연이 구리보다 더 나쁘면 왜 섬유를 사용해야합니까?" 전파 지연이 중요한 특성이라고 가정합니다. 실제로 (나중에 몇 페이지를 보게 되겠지만) 드물다.

섬유는 많은 (전부는 아님) 시나리오에서 구리보다 우월한 3 가지 특성을 가지고 있습니다.

  1. 더 높은 대역폭. 광섬유는 빛을 사용하기 때문에 구리선의 전기 신호보다 훨씬 높은 주파수에서 변조 될 수있어 훨씬 높은 대역폭을 제공합니다. 또한 구리선의 최대 변조 주파수는 길이에 따라 크게 달라집니다. 인덕턴스와 커패시턴스는 길이에 따라 증가하여 최대 변조 주파수를 줄입니다.

  2. 장거리. 광섬유 위의 광은 감쇠가 거의없이 수십 킬로미터를 이동할 수있어 장거리 연결에 이상적입니다.

  3. 간섭이 적습니다. 섬유는 빛을 사용하기 때문에 전자기 간섭에 영향을받지 않습니다. 따라서 "잡음이 많은"전자기 환경에 가장 적합합니다. 또한 섬유는 전기를 전도하지 않으므로 장치를 전기적으로 분리 할 수 ​​있습니다.

그러나 섬유에도 단점이 있습니다.

  1. 비용. 광 송신기와 수신기는 비싸고 (100 달러) 구리선보다 더 엄격한 환경 요구 사항을 갖습니다.
  2. 광섬유 케이블은 와이어보다 취약합니다. 너무 세게 구부리면 골절됩니다. 구리선은 움직임과 굽힘에 훨씬 더 관대합니다.

  3. 끝내기가 어렵습니다. 광섬유 가닥에 커넥터를 배치하려면 정밀 도구, 기술 및 전문 지식이 필요합니다. 파이버 케이블은 일반적으로 숙련 된 전문가가 종료합니다. 이에 비해 교육을 거의 또는 전혀받지 않고 몇 초 만에 구리 케이블을 종단 할 수 있습니다.


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좋은 대답입니다. 가능하면 한 가지만 추가하고 싶습니다. 많은 양의 광섬유가 필요한 대규모 환경에서는 물리적 프로파일이 훨씬 작으며 결과적으로 훨씬 높은 케이블 밀도를 처리 할 수 ​​있습니다.
Jordan 헤드

@ 요르단, 사실입니다. 10G 수직 링크에 단일 단일 모드 광섬유 스트랜드를 사용하는 bi-di SFP를 사용하여 케이블 밀도를 더욱 줄였습니다. 야마사키는 다소 저렴한 가격으로 만들었습니다.
user4565

이 답변도 좋아합니다. 비용에 대해서는 잘 모르겠습니다. 답변은 "장거리"보다 "로컬"에 더 많이 적용됩니다. 한 대륙에서 다른 대륙으로 1 Tb / sec까지 안정적으로 운반하기에 충분한 양의 구리를 바다 바닥에 놓는 것은 그리 저렴하지 않을 수 있습니다. 사실 나는 그것이 어떻게 보일지 잘 모르겠습니다!
uhoh

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@InterLinked "아날로그 신호는 디지털보다 품질면에서 우수합니다"– 소스를 얻었습니까?
user253751

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@InterLinked 낮은 대기 시간 이해할 수 있지만 디지털 신호는 본질적으로 노이즈에 영향을받지 않습니다 (그러나 노이즈가 너무 많으면 여전히 신호가 나 빠지지 않고 완전히 떨어집니다). 그러나 8bps 8kHz 해상도를 사용하면 아날로그 신호의 유효 해상도보다 훨씬 낮을 수 있습니다. 따라서 특정 아날로그 전화 신호특정 디지털 전화 신호 보다 품질이 좋지만 일반적으로 아날로그 신호가 더 좋다고 말할 수는 없습니다. 일반적으로 노이즈 내성이 전반적으로 우수하며 디지털이 더 좋습니다.
user253751

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광섬유 연결의 이점을 하나 추가하고 싶습니다. 접지 전위가 다른 두 건물 사이의 연결을 고려하십시오. 이 상황에서 구리를 사용해야하는 곳에서 전류가 누출되어 위험한 상황이 발생할 수 있습니다. 이것은 도체가 아니기 때문에 섬유에는 해당되지 않습니다.


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비금속 섬유 케이블 (특수 케이블)을 사용하는 경우에만 해당됩니다. 대부분의 매장 케이블에는 일종의 금속 보강재가 있으며, 이는 안전상의 이유로 양쪽 끝에서 접지되어야합니다 (유도 전압 등으로, 지하 20kV 전력선을 따라 약 10km 동안 가동되는 광섬유 케이블에서 약 6kV로 계산). 여전히 CAT 케이블의 차폐를 네트워크 스위치의 포트에 접지하는 것보다 광섬유 케이블을 접지 버스 바에 접지하는 것이 좋습니다.
Stuggi

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전파 속도는 종종 빛의 속도의 일부인 매체 의 속도 계수 로 표현됩니다 .

물리적 측면에서 매체를 통과하는 빛은 굴절률에 따라 매체에 의해 느려집니다. 섬유는 코어가 파를 제대로 안내하기 위해 클래딩보다 약간 더 높은 굴절률 (광학 밀도)을 필요로하는 '문제'를 추가했습니다. 유효 전파 속도는 빛의 속도를 굴절률로 나눈 값이거나 속도 계수는 굴절률의 역수입니다. 대부분의 섬유는 .67 또는 그에 가까운 속도 계수를 갖습니다.

구리는 조금 더 복잡합니다. 실제 전자는 실질적으로 움직이지 않고 오히려 케이블을 통해 흐르는 전파 (현장 변동)입니다. 공기 중의 소리와 다소 비슷합니다. 이 파의 전파 속도는 놀랍게도 도체에만 의존하는 것이 아니라 도체와 절연체 의 조합 ( 특히 유전율 ) 에 의존하는데, 이는 파가 후자를 통해 전파 될 필요가 있기 때문이다. 효과적인 전파 속도는 빛의 속도를 유전율의 제곱근으로 나눈 것입니다.

구리의 경우, 특수 동축 케이블 또는 개방형 래더 케이블과 같이 공기를 단열재로 사용하면 속도 계수가 1.00에 가깝습니다. 구리 네트워크 케이블의 범위는 일반적인 Cat-5e 및 Cat-6이 .65 (= 섬유보다 느림) 인 경우 .77 (고대 10BASE5의 경우 RG-8)에서 .585 (10BASE-T의 경우 Cat-3)입니다.

지적한 바와 같이, 실제로, 트랜시버 기술, 인코딩 오버 헤드, 순방향 오류 정정 및 재전송과 같은 효과적인 전파 지연에 기여하는 다른 많은 요소가있다. 속도 계수는 일반적으로 중요하지 않습니다.

"더 나은"섬유에 대해서는 확실히 성능이 높지만 "더 나은"은 비용을 포함한 요구 사항에 따라 다릅니다.


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섬유가 구리보다 "느리게"전파되는 또 다른 이유는 케이블의 거리를 따라 광이 섬유를 가로 질러 굴절하기 때문입니다. 물리 스택 교환은 다음과 같이 다릅니다.

/physics/80043/how-fast-does-light-travel-through-a-fibre-optic-cable


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사실이 아닙니다-단일 모드 광섬유에서는 단일 모드를 사용한 직선 전파 만 있습니다. 매체는 말 그대로 파를 느리게합니다. 이것이 굴절의 정확한 이유이기도합니다.
Zac67

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거리 및 거래 / 사용자 수에 따라 다릅니다.

구리는 대역폭 요구 사항이 현재 초당 40Gbit 미만인 단거리 (10 미터 미만)의 광섬유보다 낫습니다. 더 높은 속도와 거리에서 패킷 손실률은 50 % 이상으로 매우 빠르게 상승합니다. 이를 해결하려면 지연 시간과 연결 비용을 빠르게 증가시키는 리피터가 필요합니다.

10 %의 손실조차도 최종 사용자의 1 % 이상이 최대 10 배의 대기 시간 증가를 인식합니다.

대역폭은 100G 이상이고 1km 이상의 거리와 네트워크 당 사용자 수가 1,000 명을 초과하는 경우 구리보다 낫습니다.

파이버와 구리는 모두 무선보다 비용 확장 기능이 상당히 낮지 만 구리와 파이버 사이의 많은 영역에서 무선은 빠르게 배포 가능하고 신뢰할 수 없으며 성능 저하가있는 연결 매체입니다.

무선 대역폭을 확장하는 데 사용할 수있는 모든 메커니즘은 거의 항상 구리 및 광섬유 대역폭을 즉시 확장하는 데 사용될 수 있습니다.

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