電話ケーブルのワイヤペアの理論上の最大データ転送速度はどのくらいですか？

昨日、ISPから16 Mbpsの「Fiber to the Home」接続をインストールするために来ましたが、電話ジャックの同じ2本のワイヤを介して接続が行われていることに気付きました。

同じ接続で25 Mbps接続を処理できますか？100 Mbpsはどうですか？理論上の最大値はありませんが、ますます信頼性が低くなりますか？

Shannon–Hartleyの定理と呼ばれる、美しくてシンプルな方程式があります 。

所定の品質のチャネルでは、容量（ビットレート）Cはチャネルの帯域幅Bに比例します。チャネルの品質（信号対ノイズ）は、l o g 2（1 + S / N ）以内に隠れます。$log_{2}(1+S/N)$、ビットレートには冗長性（エラーチェックサムなど）が含まれます。

最高のデータレートは、高帯域幅を提供するチャネルの低ノイズインストールで実現できます。

問題の配線システムの中で、単純な2線式電話回線は、帯域幅が最も低く、ノイズ特性が最も低くなります（クロストークおよび隣接回線からの干渉など）。 「CAT番号」が増加すると（6は5eよりも優れ、5よりも優れると、...）、光ファイバーを備えたシステムはさらに優れています。

電話接続の音声帯域幅は数kHzに制限されています。古いシステムにはフィルターがあり、多くの場合、ワイヤーはフィルターで定義された帯域幅をはるかに超えていませんでした。デジタル加入者回線（DSL）は、多くの電話回線がフィルタリングされていない場合、電話の平凡な音声帯域幅を超えることがあるという事実を利用しています。約を超えて 200 bps、ラストマイルのインストールとあなたの家に依存します（そしてあなたのプロバイダーが最善の方法でそれを使用するかどうか）通常、ファイバは銅よりも大きな帯域幅を処理できますが、銅でも良好な品質を実現できます。

注：銅線を使用して「Fiber to the Home」を販売している人は、マーケティングを行っています（賢くない？）。クロードシャノンははるかにクールで、チャンネルのタイプ（銅、ファイバー、電波など）さえ気にせず、帯域幅と品質（信号対雑音比）だけを見ました。シャノンに参加して、彼と同じように理論​​を楽しむことができます。また、ワイヤーの素材についても気にする必要はありません。大学でコミュニケーション理論の授業を受けたとき、教授はシャノンの作品の美しさを指摘し、上記の方程式は情報技術時代のE = mc ²であると言ったとき、実際に非常に正しかった。

他の答えはいくつかの良い点に当たりますが、それらはすべて100％正しいわけではありません。彼らが家にファイバーを宣伝する場合、彼らは実際にあなたの財産にファイバーを走らせている必要があります。彼らはその時点でそれを銅に変換することができますが、もし彼らがあなたの財産に繊維を届けなければ、彼らはそれを「Fiber to the Home」と呼ぶことはできません。

歴史

データ通信で電話回線が遅​​くなる原因は、電話回線に配置されたローパスフィルターでした。zebonautは、チャネル容量の定義が正しいです。私がそのようなものをいじってからしばらく経ちましたが、ローパスフィルターは約8 KHzに設定されていたと思います。

その後、DSLは、電話会社がローパスフィルターの前に回線に物理的にアクセスできるという事実を利用しました。これは、音声トラフィックが存在しなかったが、銅線は送信できる周波数を使用できることを意味していました。音声トラフィック用にローパスフィルターがまだ配置されていたため、通話中に高音が聞こえたり、エイリアシングの問題が発生したりすることはありません。

DSLは、zebonautのチャネル容量式のS / N部分に基づいて速度が制限されていました。ワイヤが長いほど、SNRが悪化します。電話会社が消えるにつれて、銅ループを継続的に短縮し、古い銅をファイバに置き換えました。これが発生したため、DSLの速度を上げることができました。

多くの地域で、家までの道のほとんどすべてに繊維があることがわかっています。これは、プロパティを実際にすべて取得するためのコストが実際にかなり合理的であるようにしました。これは、「Fiber to the Home」を宣伝する機能も提供し、先ほど言ったように、実際にはそうでないとは言えません。

「Fiber to the Home」がない状況の一例は、AT＆TのUバースです。多くの場合、彼らは実際に家にファイバーを持っていますが、どこにでも持っていないため、「ファイバートゥザホーム」を宣伝するのではなく、「光ファイバー技術とコンピューターネットワーキング」を宣伝しています。

繊維対銅

銅の代わりにファイバーを使用する大きな理由の1つは、ファイバーがほとんどノイズを拾わないため、銅がどれだけノイズを拾えるかです。これにより、SNRが非常に良好になり、はるかに高いデータレートが可能になります。

ファイバをプロパティまで到達させることにより、必要な銅の長さが最小限に抑えられ、ラインにクロストークできる隣接する銅線がなくなります。

したがって、基本的には、銅の量が少ないほど、データレートが高くなります。

ここでの問題は、銅線がどれだけ高速にデータを送信できるかではありません。問題は特定の距離をどれだけ速く伝送できるかです。コメントで述べたように、イーサネットは1GBps以上で送信できますが、約100メートルしか送信できません（実際の距離は思い出せません）。CAT6ケーブル（イーサネットで使用）には8つのワイヤがあり、4つのペアにグループ化されます。2つのペアは未使用、1つのペアは送信用、1つのペアは受信用です。ワイヤーのペアのそれぞれは、ペア間のクロストークを減らすために異なる速度でツイストされています。長い距離（および/または高速）で、単一のワイヤの電圧を一般的なグランドワイヤと比較することはできません。なぜなら、グランドはノイズが多いなどの理由によります）。代わりに、2本のワイヤの違いを比較します。

したがって、新しいインターネット接続に戻ります。「Fiber to the Home」は、一部の地域で実際にファイバーを家に持っている他社と競争するマーケティング部門の方法です。彼らが実際にやっているのは、ローカルの「セントラルオフィス」にファイバーを走らせ、次に「ラストマイル」のために銅線を走らせることです。彼らはこれを新しいものとして売り出しているが、彼らは何年もの間中央オフィス間でファイバーを走らせてきた（誰もがそうしている）。変更点は、両端の電話機器を排除し、新しいプロトコルを使用して高速を処理することです（そのため、DSLは常にハンディキャップされています。既存の電話機器と回線を共有する必要があります）。

銅が理論的に処理できるものよりも大きな問題は、ほとんどの「ラストマイル」銅が数十年前に置かれたという事実であるため、CAT6のようにねじれません（または、高速データトラフィックではなく、音声トラフィックのノイズを減らすためにねじれます）。腐食する可能性があり、両端の配線が悪い可能性があります（私の親の1929年の家で配線を見たはずです！）。