Ist ein Signal, das durch Glasfaser übertragen wird, schneller als ein Signal, das durch Kupfer übertragen wird?

Beeinflusst das Übertragungsmedium die Geschwindigkeit eines Signals? Zum Beispiel bekommt Licht, das durch ein Glasfaserkabel wandert, etwas ab EIN ⟹ B schneller als Kupfer über die gleiche Distanz etwas übertragen kann?

Ja, aber warum willst du das wissen? Licht kann in 1/10 Sekunde um die ganze Erde reisen . Die Latenz der Übertragung über das Kabel ist im Vergleich zu Verarbeitungsverzögerungen oder Bandbreitenproblemen oft irrelevant.
Ich denke, die Signalgeschwindigkeit in Kupfer hängt mit der Effektivgeschwindigkeit des Elektrons zusammen, die deutlich unter der Lichtgeschwindigkeit liegt.
@endolith: Die Latenz der Übertragung durch den Atlantik reicht aus, um (1) mit Standard-Computerphysik gemessen zu werden.stackexchange.com/q/357 , (2) hat Auswirkungen auf einige Videospiele en.wikipedia.org/wiki/Ping_ %28video_gaming%29 (3) wirken sich auf den Hochfrequenzhandel aus arstechnica.com/tech-policy/news/2010/09/…
@explorex: nein: Die Geschwindigkeit von Informationen in Kabeln ist die Geschwindigkeit von Wellen darin, aber nicht die Geschwindigkeit von Elektronen, die um Größenordnungen schneller ist. So wie die Welle des Meeres sich viel schneller fortbewegen kann als das Wasser unter ihnen
@Frédéric: Ja, aber diese Latenz ist, wie gesagt, auf Ketten von Verarbeitungsverzögerungen zurückzuführen, nicht auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit von EM-Wellen.
@endolith: Die Lichtgeschwindigkeit in Glasfaser beträgt ~ 8 Zoll / ns (0,2 m / ns). Sicherlich ist die Verarbeitungskaskade erheblich (normalerweise der größte Teil der Ping-Zeit, aber die Übertragungsverzögerung reicht aus, um gemessen zu werden. Das liegt daran, dass 0,1 s in Computeruhren für immer sind.
@Frédéric Ich verstehe, dass die Signalgeschwindigkeit die Geschwindigkeit der Wellen im Kabel ist. Ich habe lediglich angedeutet, dass die Wellen doch der Elektronenfluss im Kabel sind (weil es unmöglich ist, ein Signal als Wärme zu übertragen). und sicherlich liegt die Effektivgeschwindigkeit von Elektronen in der Größenordnung von 10 * 6 oder so. während die Lichtgeschwindigkeit in der optischen Faser der Lichtgeschwindigkeit entspricht. also korrigiere mich wenn ich falsch liege.
@dmckee: Ja, es reicht zum Messen, aber es ist nicht sehr aussagekräftig. Zeit, die eine Welle mit 2/3c benötigt, um 12500 km von NY nach Mumbai zurückzulegen: 63 ms. Tatsächliche Ping-Zeit zu 202.54.1.30: 230 ms
@endolith : NY nach Mumbai und zurück 2 × 63 = 126 ms: Dann sind bereits 50% der von Ihnen erwähnten 230 ms Ping-Zeit. Und das Kabel nimmt nicht den kürzesten Weg. Unter dem Link, den ich in meiner vorherigen Antwort gegeben habe, gab es ein Projekt zum Bau eines kürzeren Kabels zwischen London und NY für den Hochfrequenzhandel.
@explorex: Laut en.wikipedia.org/wiki/Electric_current#Drift_speed liegt die Effektivgeschwindigkeit von Elektronen in Kupferdraht in der Größenordnung von mm/s . Wirklich viel langsamer als die Signalgeschwindigkeit!
@Frédéric jetzt verstehe ich meinen Fehler. Mir wurde klar, dass das Signal eher eine Spannung oder ein elektrisches Feld als eine Wechselstromfrequenz ist. Aber wenn ich ein Ende des Kabels hier und das andere um die halbe Welt verlege, ist meine Frage, wie schnell es dauern wird, bis das Signal erreicht wird. Ich schätze, elektrische Felder bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit.
@explorex: Die tatsächliche Signalausbreitung hängt von der Permittivität des Mediums ab (siehe Antwort von @conqenator), aber die Größenordnung ist normalerweise die Lichtgeschwindigkeit.
@experimentX ""Jetzt verstehe ich meinen Fehler. Mir wurde klar, dass das Signal eher eine Spannung oder ein elektrisches Feld als eine Frequenz eines Wechselstroms ist. Nein, das ist immer noch völlig falsch. Die „Geschwindigkeit“ des Wechselstroms ist so hoch wie die Geschwindigkeit des elektrischen Wechselfelds. Diese sind gekoppelt wie die Maxwellschen Gleichungen sagen, die Driftgeschwindigkeit von Elektronen ist etwas anderes. Kommentare dazu gab es jetzt genug!
@Georg verstehe ich immer noch nicht. Ich war schon ziemlich lange nicht mehr hier. Ich schätze, ich werde nicht zurück sein, bis ich mich den Meistern anschließe. Wir werden später diskutieren.
@FrédéricGrosshans: Dieser Wikipedia-Eintrag ist falsch --- die Geschwindigkeit der Leitungselektronen beträgt etwa 5000 m / s, die Fermi-Geschwindigkeit, die Schätzung von mm / s stammt von einem veralteten klassischen Modell, dem Drude-Modell. Die Geschwindigkeit von Signalen entlang der Leitung beträgt einen erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit.
@endolith Ich habe gerade die Roundtrip-Zeit zwischen zwei durch einen Switch getrennten Low-End-PCs gemessen. In meinem Fall war dies etwa 200 us. Das sind sicherlich vor allem Verarbeitungsverzögerungen, da die Gesamtlänge des zurückgelegten Kabels in meinem Fall weniger als 100 m betrug. Diese 200 us würden 4 separate Verarbeitungsverzögerungen beinhalten, sodass die Verarbeitungsverzögerungen jeweils nur 50 us betragen würden. In dieser Zeit kann das Licht nur 15 km zurücklegen. Wenn also die durchschnittliche Kabellänge zwischen den Sprüngen mehr als 15 km betragen hätte, wäre die Lichtgeschwindigkeit für mich der begrenzende Faktor gewesen. Auf dem Internet-Backbone sind die Kabel länger.

Antworten (4)

Das Medium beeinflusst die Ausbreitungsgeschwindigkeit, aber ich habe keine detaillierten Informationen über die derzeit verwendeten Technologien.

Als Faustregel gilt etwa 2/3 der Geschwindigkeit im Vakuum für Koaxialkabel oder Glasfaser. Keine Ahnung für Twisted-Pair.

+1. In dem Artikel „measuring the speed of light using ping“ [ arxiv.org/abs/physics/0201053] gibt es einige Diskussionen über die Ausbreitungsgeschwindigkeit für verschiedene Kabel.
Das im obigen Kommentar erwähnte Papier ist nützlich, aber der Link enthält einen Tippfehler. Hier ist der richtige Link: arxiv.org/abs/physics/0201053

Nun, auf jeden Fall ja, denke ich. Abhängig von den Eigenschaften des Kabels ist auch die relative Dielektrizitätskonstante (auch als Dielektrizitätskonstante gemessen) des das Kupfer umgebenden Materials ein Faktor.

EDIT : Der Geschwindigkeitsfaktor, auch Wellenausbreitungsgeschwindigkeit oder Ausbreitungsgeschwindigkeit (VoP oder vP) genannt, eines Übertragungsmediums ist die Geschwindigkeit, mit der eine Wellenfront (beispielsweise eines akustischen Signals oder eines elektromagnetischen Signals, eines Funksignals, a Lichtpuls in einem Faserkanal oder eine Änderung der elektrischen Spannung an einer Kupferleitung) relativ mit Lichtgeschwindigkeit durch das Medium. Für optische Signale ist der Brechungsindex eine ähnliche Größe.

Es ist bekannt, dass Twisted-Pair-Kupferkabel Signale mit Geschwindigkeiten zwischen 40 % und 70 % der Lichtgeschwindigkeit übertragen. Es gibt also viele Variablen, die hier ins Spiel kommen, die je nach verwendetem Material, Verkabelungsmethoden usw. variieren. Siehe diese Tabelle als Referenz.

Was Ihre Frage betrifft, zeigt eine schnelle Wikipedia-Suche nach Glasfaserkabeln dies.

Der typische Wert für den Mantel einer optischen Faser beträgt 1,46. Der Kernwert liegt typischerweise bei 1,48. Je größer der Brechungsindex ist, desto langsamer bewegt sich Licht in diesem Medium. Aus diesen Informationen ergibt sich als gute Faustregel, dass ein Signal, das Glasfaser für die Kommunikation verwendet, sich mit etwa 200 Millionen Metern pro Sekunde fortbewegt.

Was auf den ersten Blick schneller erscheinen mag, aber nicht unbedingt "immer schneller" bedeutet als alle Arten von Kupferkabeln.

Zusammenfassung: Als gute Faustregel gilt für alle diese Übertragungsmedien etwa 2/3 der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Glasfaser ist langsamer als manche und schneller als andere.

Einzelheiten:

In Metallen fließt normalerweise keine elektrische Energie . Poynting-Flussdiagramme zeigen, wohin die Energie fließt, und die Pfade, die von den von dieser Energie getragenen Informationen zurückgelegt werden, obwohl sie etwas schwierig zu zeichnen sind.

Wie Conqenator betonte,

Der Brechungsindex ... Typische Werte für Kern und Mantel einer optischen Faser sind 1,48 bzw. 1,46.

was eine Wellenausbreitungsgeschwindigkeit von 1/1,48 und 1/1,46 der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (0,67 c und 0,68 c) in diesen Bereichen einer typischen optischen Faser ergibt.

Verschiedene gängige Kabel haben eine Wellenausbreitungsgeschwindigkeit , die zwischen 42 % und 95 % der Lichtgeschwindigkeit liegt. Insbesondere hat ein 100-Ohm -Cat5e-Kabel eine typische Ausbreitungsgeschwindigkeit von 0,64 c. Die 300-Ohm-Zwillingsleitung hat eine typische Ausbreitungsgeschwindigkeit von 0,82 c.

dmckee erinnerte uns daran, dass es normalerweise angemessen ist, all dies auf etwa 2/3 c zu schätzen.

Wenn Sie also ein Cat5e-Kabel verwenden, kommen Bits etwas später an als Bits, die über Glasfaser gesendet werden. Wenn Sie 300 Ohm Twin-Lead verwenden, kommen die Bits kurz vor den Bits an, die über Glasfaser gesendet werden.

Abhängig vom Dielektrikum des Koaxialkabels RG58 mit PVC hat einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsfaktor (VOPF) von 0,66 Andrews FSJ1 mit Schaumdielektrikum hat einen VOPF von 0,78 Glasfaser hat einen VOPF von 0,68. Ein Impuls, der 100 Fuß von RG58 nach unten gesendet wird, hat eine Verzögerung von 154.045 pS, FSJ1 hat eine Verzögerung von 130.346 pS, Glasfaser hat eine Verzögerung von 149.515 pS

Ist ein Signal, das durch Glasfaser übertragen wird, schneller als ein Signal, das durch Kupfer übertragen wird?
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