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一篇了解同轴电缆、双绞线和光纤的文章,这些都是关于干网络的常识!

最编程 2024-04-10 18:33:43
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随着以太网的发展,已经有多种电缆用于数据传输,在这篇文章中,我们将讨论一些广泛使用的电缆。

同轴

同轴电缆在以太网中得到了广泛的应用,同轴电缆由被同心导电屏蔽包围的内导体组成,两者由电介质(绝缘材料)隔开。,同轴电缆用于传输低损耗高频电信号。

图1:同轴线结构

在早期的以太网中,标准的 10Base-5、10Base-2 和 10Broad-36 旨在规范同轴电缆上的以太网。在最新的 IEEE 802.3z 中,同轴电缆和光纤上的全双工以太网实现了 1000Mbps 的传输。

在现网现网中,同轴电缆几乎被双绞线和光纤所淘汰。

双绞线 (TP)

双绞线是以太网中使用最广泛的电缆,包括非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两种。STP还包括两种类型,STP和FTP(箔双绞线)

图 2:双绞线

屏蔽层可以减少辐射,防止信息被窃听,还可以防止外部电磁干扰的进入。所以,与UTP相比,STP,包括FTP,可以传输更高的带宽。

根据双绞线的速率,双绞线标有CAT。例如,在 LAN 网络中,CAT5 和 CAT5e 被广泛使用。虽然 CAT5 和 CAT5e 电缆都用于 1Gbps 以太网网络,但 CAT5e 具有比 CAT5 更好的 SNR,这有助于 CAT5e 提供比 CAT5 更好的服务。CAT5e 甚至在短距离内提供高达 2.5G 的带宽。

尽管随着技术的发展,双绞线的带宽不断增加,但仍然存在一个严重的问题,即传输距离。几乎所有的双绞线都不推荐在传输距离超过100米的情况下使用。此外,双绞线在长距离传输中成本太高,因为双绞线使用铜来传输电信号。这就涉及到最新的电缆材料——光纤。

光纤

在 1840 年代,瑞士物理学家 Daniel Colladon 和法国物理学家 Jacques Babinet 证明,光在巴黎的折射使光纤成为可能。该演示表明,光路可以弯曲成与传输介质相同的形状。

1960 年,Kapany 在《科学美国人》一文中提出了光纤这一术语。这将这个话题介绍给了广大观众。

1965 年,Charles K. Kao 和 George A. Hockham 提出了光纤中的衰减可以降低到 20dB/km 以下的想法。直到 1977 年,意大利研究中心 CSELT 与康宁合作开发实用的光缆,从而在都灵部署了第一条城市光缆。

光纤通常由纤芯包层涂层护套四部分组成。

图 3:光纤结构

  • 纤芯:高折射率玻璃纤芯,用于传输光信号。
  • 包层:包裹纤芯的透明材料,包层的折射率低于纤芯,使光在纤芯内发生全反射。
  • 涂层:用于加强光纤机械性能的保护层。
  • 护套:塑料防护罩。

根据光模的数量,光可分为单模光纤(SMF)和多模光纤(MMF)。

所谓“模”,是指光信号以一定的角速度进入光纤。

多模光纤允许多束同时在光纤中传播,从而形成模色散(因为每个“模”光进入光纤的角度不同,它们到达另一端的时间也不同,这特性称为模式色散),模式色散限制了多模光纤的带宽和距离。因此,多模光纤的纤芯粗,传输速度慢距离短,整体传输性能差,但成本相对较低,它通常用于建筑物或地理区域。

单模光纤只能让一束光传播,因此单模光纤没有模色散特性。因此,单模光纤的纤芯相应较,传输频带宽大容量大传输距离远,相应地,单模光纤的成本更高。

图 4:SMF 和 MMF

与具有相同RJ45接口的双绞线不同,光纤有几十种规格,如SFP、SFP28、QSFP+、QSFP28等。除了外形,连接器类型也有变体,LC、SC、MPO24等。

光纤作为大容量通信的中流砥柱,广泛应用于数据中心、海缆通信等领域。

图 5:海底电缆图

由于SMF和MMF的特性,SMF通常用于长距离传输,例如海底电缆,而MMF服务器则位于服务器和网络设备之间的数据中心。

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