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帶寬和傳輸速率是一回事嗎?

2020-01-16        福祿克網絡

帶寬和傳輸速率通常被視為同義詞,但如果你在布線行業工作就會知道,這兩個名詞的含義實際上相差甚遠。

互聯網服務提供商或許在宣傳其可以提供500兆比特/秒(Mbps)的網絡速度。在這種情況下,他們實際上指的是傳輸率。在布線行業,帶寬是線纜的屬性——線纜向遠端傳輸可識別信號的能力。
 
 
何由銅或光纖鏈路傳輸的信號在抵達遠端時都會發生衰減。這不單純是信號損失,也包括諸多更加復雜的因素,例如回波損耗(反射),而且在銅芯線纜中,還包括串擾。線纜生產商在設計他們的銅纜或者光纜時,都希望能夠以更高的速率傳輸這些原始信號(帶寬)。

對于銅纜,你或許聽說過,六類線的帶寬為250MHz,而超六類的帶寬是500MHz。帶寬參數通常被印刷在線纜的套管上。這就造成了很多困擾,因為我們以為網絡的帶寬是以Mb/s或者Gb/s表示的。這并不意味著我們之前的認知是錯誤的——超六類線纜能夠運行在500MHz的帶寬下,與此同時,網絡的帶寬也可以達到10Gb/s。

那么,為什么使用兆赫茲(MHz)來定義各種類級別的線纜帶寬呢?兆赫茲是頻率單位,或者說一種波在一秒中的時間里完成波動循環的次數——1赫茲相當于1秒鐘完成一個循環周期,而1兆赫茲則等于每秒完成100萬個循環周期。速度和頻率之間的關系有些復雜,但簡而言之,為了承載更多比特位的數據,所需的頻率也更高。每個數據比特被編碼在一個載波頻率上,而每秒鐘可傳輸的數據量則取決于數據發射端設備的信號編碼方案。

回到五類線時代,帶寬和數據率是相同的——100MHz的線纜能夠傳輸100Mb/s的數據。但網絡接口的設計人員卻開發出了一些更加優質的編碼方案,例如脈沖幅度調制(PAM)和DSQ128,從而打破了帶寬和傳輸率一比一的比例關系。待六類線標準誕生之時,人們就已經能夠使用250MHz帶寬的線纜驅動10Gbps的傳輸率了。正是通過這種方法,NBASE-T能夠讓超五類線纜達到2.5甚至5 Gbps的傳輸速率,也是線纜供應商無需重新部署入戶線路即可提高互聯網接入速度的原因。
 

分散厭惡

對于多模光纜布線,我們可以看到一項名為有效模式帶寬(EMB)的參數。有效模式帶寬的單位是兆赫茲千米(MHz-km),用于描述某條光纖在給定波長下能夠傳輸的數據量,而且數值大小取決于光纖的多種特性。有效模式帶寬同長度有關,一條有效模式帶寬為200MHz-km的光纖最多可以將200MHz的數據傳輸1000米。更高的有效模式帶寬可以將更多數據傳輸相同的距離(1000米),或者可以將相同的數據量傳輸到更遠的距離。

對于多模光纖,有效模式帶寬會受到光纖差分模式延遲(DMD)的影響。當不同模式的光在多模光線中傳輸時,一些沿著光纖中央線路行進的光傳播速度較快,而其他沿著靠近芯-皮交界面線路行進的光傳輸速度則較低。差分模式延遲是速度最快和最慢模式傳輸耗時之差,而生產商在設計光纖時,會盡量限制差分模式延遲,從而獲得更大的帶寬。

對于單模光纖,模式帶寬基本上是無限大,因為只有一種模式的光在光纖中傳輸,所以不存在相應的有效模式帶寬值。盡管單模光纖的帶寬在理論上是無限大,但也會受到電子離散和色散性能的影響,這是由于不同波長(而非模式)抵達收發器微小的時間差導致的。

最重要的事情

盡管寬帶的布線規范會引起不少困惑,但不要讓那些數值掩蓋了真正重要的事情。當在測試某個應用場景時,例如10 GBASE-T,測試的是這條鏈路是否能夠支持10 Gb/s的速率。只要記住,一個10 Gig大小的文檔不太可能在大約一秒鐘的時間里被傳輸到網絡另一端,除非收發端直接建立點對點連接,且沒有同時傳輸其他數據。


 
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