媒体传输速率……使用光纤激光是最快的吗?

网络工程 带宽 布线 吞吐量
2021-07-16 19:17:01

我的简单理解是,使用光纤(光)的优点之一是您可以比使用光频率的标准电缆以更高的速率传输事物。调整光频,理论上将允许单位时间内传输更多数据(即 UV -vs- IR)。

考虑频谱,我似乎记得与较高的无线电频率相比,光的赫兹频率相对较低。理论上是否可以使用通过铜线传输的无线电波频率(比如 GHz RF)来增加两点之间的带宽?

在我的音频/视频接收器上,我注意到我有有线射频输入和光纤输入。我在这里理解射频输入是更高的带宽。

4个回答

查看频谱,我注意到与高频相比,光的赫兹频率相对较低。

你在看什么频谱图,因为这不正确。这是维基百科的频谱图:

在此处输入图片说明

请注意,左侧是较高的频率,右侧是较长的波长。其实这些都是由公式相​​关的

f = c / lambda

其中 c 是光速。

高频 (HF) 标称是 3 到 30 MHz。最高的实际射频(实际上是微波)频率约为 100-300 GHz。

1550 nm 光信号约为 190 太赫兹,850 nm 约为 350 THz,比微波频率高 1000 倍。

调整光频,理论上可以让单位时间内传输更多的数据(即UV-vs-IR)

不,这不是真的。在 Electronics Stack Exchange 网站上查看此问题的答案。沿着光纤传播的光的频率与您想象的数据传输速度无关。我知道我链接的问题与铜有关,但它可能会给您一些见解。例如,单模光纤可以以 100Mbps、1Gbps 和 10Gbps 的速度运行;全部在1310nm的波长。您需要研究符号率和编码方法,例如曼彻斯特编码8b/10b 编码64b/66b 编码

理论上是否可以使用通过铜线传输的无线电波频率(比如 GHz RF)来增加两点之间的带宽?

不,这不是真的。数据沿铜缆传输的速度几乎与光纤一样快(大约 0.6*c)。电磁波以称为介电常数的速率在铜缆边缘周围传播,该速率基于传输介质(铜)与其周围的空气和塑料涂层之间的关系。请参阅Electronics Stack Exchange 上这个不同问题的答案

笔记:

当您深入研究电子和光的物理学时,它们的行为与直觉完全相反。

TL;DR:不,RF 比激光传输慢。

频率

正如您所描述的,频率是载波信号的一个基本方面。在电磁波谱中,激光器通常在可见光波长或接近可见波长范围内工作(尽管也有红外线和紫外线激光器),而“无线电”频率 (RF) 则要低得多(即远低于红外线)。

带宽

理论带宽由可以改变载波信号的频率决定。变化必须非常小;如果它变化很大,它看起来不会是接收器变化您可以改变频率速率取决于频率。因此,对于给定的变化百分比,当您使用更高的载波频率时,您会获得更高的变化频率。也就是说:红色激光频率的 1% 变化比无线电频率的 1% 变化要高得多。

实际可用的带宽——一个人可以通过一个通信通道倾倒的“比特”的数量——要少得多。但是理论带宽给了你一个硬上限,这是可用带宽的一个很好的近似值。

所以不,RF 明显比激光传输慢。

了解您要实现的目标至关重要。

对于数据网络用途(传统的 L2/L3 交换/路由),10G 通常是当前部署中最快的,没有 LAG(某些供应商的端口绑定/通道)。有一些 40G 部署,可能还有一些 100G 部署,但预计这些部署将通过铜缆和光纤运行。

现在我们开始讨论的是距离。光纤可以比铜线更远地传输光(无需再生)。这意味着您可以(最终)以相同的速度发送相同的距离,但需要重新生成铜介质才能这样做。

现在我们需要检查延迟。如果您甚至可以看到差异,则不需要为电介质(铜)进行再生的距离上的延迟差异充其量可以忽略不计。再生电信号的节点会增加延迟。因此,在长距离上,铜线比光纤具有更高的延迟。通过介质发送信号的速度与所使用的带宽无关。换句话说,光速是一个常数,不会因为增加了通过光纤传输的带宽而改变。

那么什么是“更快”?是带宽还是延迟还是两者兼而有之?如果严格来说是带宽(在给定间隔内可以传输和/或接收的比特量),那么对于 L2/L3 交换/路由,光纤和铜线几乎相同或很快就会相同。如果是延迟或带宽 + 延迟,那么光纤“更快”,但只有当您的距离超过单次铜缆的距离限制时(然后需要再生,这会增加延迟)。

我们还可以为此添加另一个因素:上述(典型)测量中的任何一个或两个以及在单个物理介质上复用多个带宽通道的能力是否“更快”?如果是这种情况,那么光纤显然是赢家。它可以在单根光纤上复用 160x10Gbps 信号。这意味着单根光纤可以以 1.6Tbps 的速度运行。这些必须是 MUX 和 DMUX,因此这仅适用于数据的回程传输,而不适用于最终用户/设备实现。