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带宽和传输速率是一回事吗?

时间: 2021-02-19
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带宽和传输速率通常被视为同义词,但如果你在布线行业工作就会知道,这两个名词的含义实际上相差甚远。

互联网服务提供商或许在宣传其可以提供500兆比特/秒(Mbps)的网络速度。在这种情况下,他们实际上指的是传输率。在布线行业,带宽是线缆的属性——线缆向远端传输可识别信号的能力。

任何由铜或光纤链路传输的信号在抵达远端时都会发生衰减。这不单纯是信号损失,也包括诸多更加复杂的因素,例如回波损耗(反射),而且在铜芯线缆中,还包括串扰。线缆生产商在设计他们的铜缆或者光缆时,都希望能够以更高的速率传输这些原始信号(带宽)。

对于铜缆,你或许听说过,六类线的带宽为250MHz,而超六类的带宽是500MHz。带宽参数通常被印刷在线缆的套管上。这就造成了很多困扰,因为我们以为网络的带宽是以Mb/s或者Gb/s表示的。这并不意味着我们之前的认知是错误的——超六类线缆能够运行在500MHz的带宽下,与此同时,网络的带宽也可以达到10Gb/s。

那么,为什么使用兆赫兹(MHz)来定义各种类级别的线缆带宽呢?兆赫兹是频率单位,或者说一种波在一秒中的时间里完成波动循环的次数——1赫兹相当于1秒钟完成一个循环周期,而1兆赫兹则等于每秒完成100万个循环周期。速度和频率之间的关系有些复杂,但简而言之,为了承载更多比特位的数据,所需的频率也更高。每个数据比特被编码在一个载波频率上,而每秒钟可传输的数据量则取决于数据发射端设备的信号编码方案。

回到五类线时代,带宽和数据率是相同的——100MHz的线缆能够传输100Mb/s的数据。但网络接口的设计人员却开发出了一些更加优质的编码方案,例如脉冲幅度调制(PAM)和DSQ128,从而打破了带宽和传输率一比一的比例关系。待六类线标准诞生之时,人们就已经能够使用250MHz带宽的线缆驱动10Gbps的传输率了。正是通过这种方法,NBASE-T能够让超五类线缆达到2.5甚至5 Gbps的传输速率,也是线缆供应商无需重新部署入户线路即可提高互联网接入速度的原因。

 带宽和传输速率是一回事吗?

 

分散厌恶

 

带宽和传输速率是一回事吗?

 

对于多模光缆布线,我们可以看到一项名为有效模式带宽(EMB)的参数。有效模式带宽的单位是兆赫兹千米(MHz-km),用于描述某条光纤在给定波长下能够传输的数据量,而且数值大小取决于光纤的多种特性。有效模式带宽同长度有关,一条有效模式带宽为200MHz-km的光纤最多可以将200MHz的数据传输1000米。更高的有效模式带宽可以将更多数据传输相同的距离(1000米),或者可以将相同的数据量传输到更远的距离。

 

对于多模光纤,有效模式带宽会受到光纤差分模式延迟(DMD)的影响。当不同模式的光在多模光线中传输时,一些沿着光纤中央线路行进的光传播速度较快,而其他沿着靠近芯-皮交界面线路行进的光传输速度则较低。差分模式延迟是速度最快和最慢模式传输耗时之差,而生产商在设计光纤时,会尽量限制差分模式延迟,从而获得更大的带宽。

 

对于单模光纤,模式带宽基本上是无限大,因为只有一种模式的光在光纤中传输,所以不存在相应的有效模式带宽值。尽管单模光纤的带宽在理论上是无限大,但也会受到电子离散和色散性能的影响,这是由于不同波长(而非模式)抵达收发器微小的时间差导致的。

 

最重要的事情

 带宽和传输速率是一回事吗?


 

尽管宽带的布线规范会引起不少困惑,但不要让那些数值掩盖了真正重要的事情。当在测试某个应用场景时,例如10 GBASE-T,测试的是这条链路是否能够支持10 Gb/s的速率。只要记住,一个10 Gig大小的文档不太可能在大约一秒钟的时间里被传输到网络另一端,除非收发端直接建立点对点连接,且没有同时传输其他数据。


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