Estou lendo Redes de Computadores - Uma Abordagem de Sistemas 5a ed. , e me deparei com as seguintes estatísticas para a velocidade da luz em diferentes mídias:
Cobre - 2,3 × 10 8 m / s
Fibra - 2,0 × 10 8 m / s
Então, esses números estão errados ou há outra razão para explicar por que o cobre é pior que a fibra? A fibra tem melhor largura de banda (por volume) ou algo assim?
Respostas:
Não, os números estão corretos (Página 46). Se posso reformular sua pergunta, é "Por que devo usar fibra se o atraso na propagação é pior que o cobre?" Você está assumindo que o atraso de propagação é uma característica importante. De fato (como você verá algumas páginas depois), raramente é.
A fibra tem três características que a tornam superior ao cobre em muitos cenários (mas não todos).
Maior largura de banda. Como a fibra usa luz, ela pode ser modulada com uma frequência muito maior do que os sinais elétricos nos fios de cobre, oferecendo uma largura de banda muito maior. Além disso, a frequência máxima de modulação no fio de cobre depende muito do comprimento - a indutância e a capacitância aumentam com o comprimento, reduzindo a frequência máxima de modulação.
Maior distância. A luz sobre a fibra pode percorrer dezenas de quilômetros com pouca atenuação, o que a torna ideal para conexões de longa distância.
Menos interferência. Como a fibra usa luz, ela é impermeável à interferência eletromagnética. Isso o torna melhor para ambientes eletromagnéticos "barulhentos". Além disso, a fibra não conduz eletricidade, portanto pode isolar eletricamente os dispositivos.
Mas a fibra também tem desvantagens.
O cabo de fibra óptica é mais frágil que o fio. Se você dobrá-lo com muita força, ele fraturará. O fio de cobre é muito mais tolerante ao movimento e flexão.
Difícil de terminar. A colocação de um conector em um fio de fibra óptica requer ferramentas, técnicas e conhecimentos de precisão. Os cabos de fibra são geralmente terminados por especialistas treinados. Em comparação, você pode terminar um cabo de cobre em segundos com pouco ou nenhum treinamento.
Gostaria de acrescentar um benefício às conexões de fibra. Considere uma conexão entre dois edifícios com potencial de terra diferente. Se você usar o cobre nessa situação, poderá ocorrer vazamento de corrente e possivelmente uma situação perigosa. Este não é o caso da fibra, porque não é um condutor.
A velocidade de propagação é frequentemente expressa como o fator de velocidade de um meio - a fração da velocidade da luz que você obtém.
No lado físico, a luz que passa por um meio é retardada pelo meio, dependendo do seu índice de refração. A fibra tem o "problema" adicional de que o núcleo requer um índice de refração um pouco mais alto (densidade óptica) do que o revestimento para guiar adequadamente a onda. A velocidade efetiva de propagação é a velocidade da luz dividida pelo índice de refração, ou o fator de velocidade é o inverso do índice de refração. A maioria das fibras tem um fator de velocidade igual ou próximo a 0,67.
O cobre é um pouco mais complicado. Os elétrons reais não estão se movendo substancialmente, é uma onda elétrica (flutuação de campo) fluindo através do cabo - algo comparável ao som no ar. Surpreendentemente, a velocidade de propagação dessa onda não depende apenas do condutor, mas da combinação do condutor e principalmente do isolador (sua permissividade ), porque a onda também precisa se propagar através do último. A velocidade efetiva de propagação é a velocidade da luz dividida pela raiz quadrada da permissividade.
Para o cobre, é possível um fator de velocidade próximo a 1,00 usando o ar como isolamento, como ocorre com cabos coaxiais especiais ou cabos de escada aberta. Os cabos de rede de cobre variam de 0,77 (RG-8 para 10BASE5 antigo) a 0,558 (Cat-3 para 10BASE-T) com os comuns Cat-5e e Cat-6 a 0,65 (= mais lento que a fibra).
Como foi apontado, na prática, existem muitos outros fatores que contribuem para o atraso efetivo da propagação, como a tecnologia do transceptor, sobrecarga de codificação, correção direta de erros e possivelmente retransmissões. O fator de velocidade geralmente não é crítico.
Quanto à fibra "estar melhor" - ela tem um desempenho mais alto, com certeza, mas "melhor" depende de suas necessidades, incluindo o custo.
Acredito que outra razão pela qual a fibra se propaga "mais lentamente" que o cobre é porque a luz está, por definição, refratando a fibra ao longo da distância do cabo. A troca de pilhas físicas tem uma opinião diferente sobre isso:
/physics/80043/how-fast-does-light-travel-through-a-fibre-optic-cable
Depende da distância e do número de transações / usuários
O cobre é melhor que a fibra em distâncias curtas (menos de 10 metros), onde os requisitos de largura de banda estão atualmente abaixo de 40 Gbit por segundo. A taxas e distâncias mais altas, a taxa de perda de pacotes aumenta para mais de 50% rapidamente. Para corrigir isso, são necessários repetidores que aumentam rapidamente a latência e o custo das conexões.
Mesmo uma perda de 10% fará com que pelo menos 1% dos usuários finais percebam um aumento de até 10 vezes na latência.
A fibra é melhor que o cobre, onde a largura de banda é superior a 100G e a distância superior a 1 quilômetro e o número de usuários por rede excede 1.000.
Tanto a fibra como o cobre têm capacidade de expansão de custo significativamente menor do que a wireless, mas para muitos domínios entre cobre e fibra, a wireless é um meio de conexão capaz de implantar rapidamente, não confiável e sempre degradante.
Qualquer mecanismo que possa ser usado para expandir a largura de banda sem fio pode quase sempre ser usado para expandir imediatamente a largura de banda de cobre e fibra.