8000字34張圖史詩級介紹同軸電纜、雙絞線、光纖等線纜，超級詳細！

各種線纜對于網絡工程師來說應該是最為熟悉的東西了，線纜有很多種，比如直連線、交叉線、同軸電纜等，但是你知道不同種類的線纜，它們長啥樣子嗎？每種線纜的用途有哪些？本文瑞哥就帶着大家好好學習一下這方面的知識點，如果覺得文章對您有所幫助，别忘了點贊轉發哦，讓我們直接開始！

一、前置知識

在正式介紹各類線纜前，我們有必要先了解一下線纜周邊的知識。

1.1 布線标準化機構

布線标準非常多，每個國家也有自己的标準，這裡我們介紹三個常見的标準：

• 中國通用的标準：GB 50311-2019
• 國際通用的标準：ISO/IEC
• 美國最流行的布線标準：ANSI/TIA/EIA

GB 50311-2019

顧名思義，是2019年釋出的标準，之前的比如還有GB 50311-2016、GB 50311-2011等。

GB 50311-2019應該是目前最新的中國标準，全稱叫做：《綜合布線系統工程設計規範》。

ISO/IEC

• ISO 英文全稱：

  International Organization for Standardization

  ，中文名稱：國際标準化組織
• IEC 英文全稱：

  International Electrotechnical Commission

  ，中文名稱：國際電工委員會

ISO大家都很熟悉了，即國際标準化組織。IEC，代表國際電工委員會，一個制定國際電氣和電子标準的組織，成立于 1906 年，由來自 60 多個國家的國家委員會組成。

ISO/IEC 由這兩個組織共同開發、維護和推廣科學和技術領域的标準。

ANSI/TIA/EIA

• ANSI 英文全稱：

  American National Standards Institute

  ，中文名稱：美國國家标準協會
• TIA 英文全稱：

  Telecommunications Industry Association

  ，中文名稱：電信工業協會
• EIA 英文全稱：

  Electronic Industries Alliance

  ，中文名稱：電子工業協會

EIA/TIA 布線标準，由電信工業協會 (EIA) 和電信行業協會 (TIA) 制定的商業和電信布線标準，這些标準也得到美國國家标準協會 (ANSI) 的支援，EIA/TIA 布線标準實際上由一組标準組成，涵蓋房屋布線和其他布線實踐的不同方面。

标準包括：

• EIA/TIA 570：住宅/輕型商業布線标準
• EIA/TIA 568A：商業建築電信布線标準
• EIA/TIA 569：電信通道和空間的商業建築标準
• EIA/TIA 606：商業建築電信基礎設施管理設計指南
• EIA/TIA 607：電信的商業建築接地和連接配接要求

其中EIA/TIA 568A，即商業建築電信布線标準定義了雙絞線電纜的結構化布線系統以及 8 針 RJ-45 連接配接器的針腳配置設定，還針對不同“類别”的雙絞線電纜制定了規範，比如各類的 CAT 電纜，它們實際上是在 TIA/EIA 568 标準中定義的。

上述文字中重點标出的8 針和CAT 電纜，下面我們會介紹。

1.2 8 針元件

請注意小标題，8針，我并沒有将其定義為一個裝置，它隻是一個元件，專業術語叫做8P8C，即

8 position 8 conductor

，直接翻譯成中文就是8個位置8個連接配接點。

8P8C 是 Rj45 連接配接器的一個元件，表示以太網電纜的接線方式。RJ45以太網連接配接器準确的說叫做“8P8C RJ45以太網連接配接器”。

在 8P8C 連接配接器中，每個插頭有八個位置，間隔大約 1 毫米，然後将單獨的電線插入這些位置，市面上有多種 8P8C 連接配接器，現代 RJ45 以太網連接配接器最為普遍。

這裡有個概念不能搞混了，那就是 RJ45 以太網連接配接器屬于 8P8C 連接配接器的一種，但是反過來就不對了，即 8P8C 連接配接器就是 RJ45 以太網連接配接器，這個說法就不對了。

1.2.3 以太網電纜标準

網絡傳輸中廣泛使用的以太網電纜有兩種：直通電纜和交叉電纜。

以太網跳線設計有四對線，每對線由純色線和相同顔色的條紋組成。對于 10/100BASE-T 以太網網絡，僅使用兩對電線（橙色和綠色），其他兩對彩色（棕色和藍色）電線用于另一個以太網網絡應用程式或電話連接配接。根據連接配接要求，可能需要直通或交叉電纜。為了規範布線，使用兩個标準，即T568A和T568B來建立這兩種類型的電纜。

直通網線有單一的接線标準，RJ45接頭兩端采用T568A接線标準或T568B接線标準；而交叉線一端為T568A，另一端為T568B。

T568A

T568B

T568A和T568B對比

這兩個标準之間唯一真正的差別是線對 2 和線對 3 的顔色.

上面講了三個跟線纜相關的前置知識，下面正式進入各種線纜介紹。

二、同軸電纜

2.1 什麼是同軸電纜？

同軸電纜是用于以低信号損耗将高射頻 (RF) 信号從一個點傳輸到另一個點的電傳輸線，主要用于電話線、有線電視、網際網路、手機增強器等等。同軸電纜于 1880 年由英國工程師和數學家 Oliver Heaviside 發明，同年他為發明和設計申請了專利，AT&T 于 1940 年建立了第一個跨大陸的同軸傳輸系統。

2.2 同軸電纜長什麼樣？

這個圖檔，即使你不是從事網絡行業的，70、80、90後應該會認識吧，早期家裡的有線電視，就是用的這個線。

2.3 同軸電纜結構

由上圖可見，同軸電纜主要由四部分組成，分别為：

• 銅導體：中心導體，資料通過它傳輸。
• 絕緣體：介電塑膠絕緣體，用于保持中心導體和屏蔽層之間的間距。
• 編織網：由銅制成，有助于屏蔽電纜免受電磁幹擾。
• 保護塑膠層：可保護内層免受損壞。

什麼是電磁幹擾？

電磁幹擾 (EMI) 是感應到電纜中的不良信号，不同之處在于，EMI 通常是由電纜外部的來源産生的，它可以是電源線或裝置，或者在某些情況下是不符合 ANSI/TIA-568 規範的相鄰以太網電纜。

2.4 同軸電纜類型

如圖，同軸電纜類型從大的方面包含 RG 同軸電纜類型、LMR® 同軸電纜類型。

最常見的兩個阻抗值是 50 Ω和 75 Ω.

RG 是

Radio Guide

的縮寫，是同軸電纜的原始軍用規範，RG 數字是指電纜的直徑，但是，測量結果确實有所不同，通常，較高的 RG 值意味着較薄的中心導體，反之亦然。

LMR® 是新一代射頻同軸電纜，它們提供更大的靈活性、易于安裝和更低的成本，它們被用作飛彈、飛機、衛星和通信天線的傳輸線，LMR® 數字是對電纜厚度的粗略估計。

這兩種類型詳細型号，我們這邊不做讨論，有興趣的朋友可以自行研究。

2.5 同軸電纜優缺點

優點

• 物美價廉；
• 易于接線和安裝；
• 易于擴充；
• 良好的抗電磁幹擾能力；
• 高達 10Mbps 的容量；
• 耐用；
• ⭐攜帶信号的電磁場僅存在于内外導體之間的空間中，可以安裝在金屬物體旁邊而不會斷電。

缺點

• 單根電纜故障可能會破壞整個網絡；
• 必須接地以防止任何串擾；
• 一般價格不便宜；
• 容易被亂接，資料容易被篡改。

什麼是串擾？

串擾是由一對電線傳輸到另一對電線的信号的電感應，由于串擾是通過磁力傳遞的，是以導體不需要彼此實體接觸。這種不希望發生的情況可能會導緻資料信号傳輸在長電纜段上變慢或完全終止，雙絞線以太網電纜中的電線扭曲可大大減少串擾及其負面影響。

2.5 同軸電纜的應用

1、電視

用于電視的同軸電纜為 75 歐姆和 RG-6 同軸電纜。

2、HDTV

HDTV，即高清電視使用 RG-11，這種類型的電纜提供比其他電纜更高的規格，進而為信号傳輸提供更多空間，這使得 RG-11 電纜能夠快速傳輸強高清信号。

3、網際網路

同軸電纜可用于傳輸網際網路連接配接信号，但網際網路信号的運作頻率高于傳統模拟視訊，一般使用 RG-6 電纜。

4、視訊

同軸電纜也用于視訊傳輸，RG-6用于更好的數字信号，RG-59用于視訊信号的無損傳輸。

三、雙絞線

3.1 什麼是雙絞線？

雙絞線最早于 1881 年由 Alexander Graham Bell 開發，雙絞線有兩根導體，通常由銅制成，每根導體都有絕緣層。這兩個導體絞合在一起，是以得名雙絞線電纜。

此後，它在美國被廣泛用于電話線網絡。如今，它們的各種類型的雙絞線已擴充到世界範圍内，主要用于提供電話語音服務的室外固定線路。

雙絞線的不同标準被指定為各種類别，如 cat 1、cat 2、cat 3、cat 4、cat 5/5e、cat 6/6a、cat 7/7a、cat 8/8.1/8.2。

雙絞線是為了消除電纜中的串擾,雙絞線電纜減少了來自外部源或有時來自相鄰線對的信号幹擾。

3.2 雙絞線類型

雙絞線分為兩種類型，分别是屏蔽雙絞線 (STP) 和非屏蔽雙絞線 (STP)。兩種類型就差一個字，那麼屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線到底有啥差別呢？

屏蔽雙絞線 (STP)

STP 在每對電線周圍都有額外的屏蔽，然後在所有四對電線周圍再增加一層屏蔽，這有助于抑制和隔離信号通過電線傳輸時産生的電磁噪聲。

也就是說，如果屏蔽層的任何部分損壞，或者如果電線在連接配接的任何一側都沒有完全接地，則屏蔽層可以充當天線并引入來自雜散無線電波和 Wi-Fi 信号的額外電磁噪聲空氣。

此外，STP 線還必須與帶屏蔽的 8P8C 連接配接器耦合，以確定線上的整個端到端頻譜範圍内提供額外的屏蔽。

STP 的優點：

• 鋁箔外層有助于減少電磁輻射。
• 支援比UTP 更高的資料速率和帶寬。

STP 的缺點：

• 價格相對高于UTP。
• 安裝比UTP 更難。

非屏蔽雙絞線 (UTP)

UTP 沒有任何金屬屏蔽層，僅外覆一層絕緣橡膠。

UTP 的優點：

• 無屏蔽層，直徑小，節省空間。
• 安裝友善，重量輕。
• 靈活性高，适用于結構化綜合布線系統。
• 低成本。

UTP 的缺點：

• UTP 連結不如STP 連結安全。
• 隻接受100 米以内的距離。當距離超過100m時，必須分段安裝。
• 具有有限的帶寬和資料速率。

UTP和STP的應用

屏蔽雙絞線 (STP) 布線通常用于高效資訊傳輸，與非屏蔽雙絞線（UTP）相比，它提供更高的傳輸性能，常應用在幹擾較大或電磁要求苛刻的環境中。

非屏蔽雙絞線 (UTP) 布線更常用于大多數區域網路 (LAN)，因為它具有成本效益高、靈活性高以及易于安裝和維護等優點，雙絞線網線由一定長度的雙絞線和RJ45水晶頭組成。

3.2 雙絞線的類别

雙絞線的類别和類型是不一樣的，請記住：以下介紹的雙絞線類别是針對屏蔽雙絞線的！

這些标準專門規定了核心的資料容量，較高類别的電纜比較低類别的電纜更昂貴。

雙絞線的類别非常多，不過也很好記：

cat 1

750kHz帶寬，隻允許語音傳輸，不支援資料傳輸，主要用于80年代以前的電話線。

cat 2

1MHz帶寬，允許4Mbps資料速率以内的語音傳輸和資料傳輸，主要用于令牌環網。

cat 3

EIA/TIA-568 中描述的 16 MHz 帶寬，允許在 10Mbps 資料速率内進行語音傳輸和資料傳輸，典型應用是 10BASE-T。

cat 4

20MHz帶寬，16Mbps資料速率，主要用于基于令牌環和10/100BASE-T的區域網路，不常用。

cat 5/5e

cat 5 雙絞線通常用于計算機網絡的結構化布線，它可在高達 100 MHz 的帶寬下達到 10/100 Mbps 的速度，但是，它現在被認為已過時并被 5e 類（增強型）取代。

cat5e電纜是目前最常用的雙絞線電纜之一，cat 5和cat 5e最大的差別在于cat 5e的串擾更低，傳輸速度最高可達1000Mbps。

cat 5/5e 廣泛用于本地網絡和視訊流。

cat 6/6a

作為cat 5/5e的替代品，cat 6雙絞線應用于千兆以太網和其他網絡實體層，它在 250 MHz 時支援高達 10 Gbps 的速度，當用于 10GBASE-T 應用時，cat6 電纜的最大長度從 37 米減少到 55 米。

但是 cat 6a（增強型）已經發展到可以在高達 500 MHz 的頻率下運作，是以最大電纜距離比 cat 6 長達 100 米。

cat 7/7a

cat 7是用于 1000BASE-T 和 10GBASE-T 網絡的雙絞線布線标準。

它提供高達 600 MHz 的性能，最長可達 100 米，至于 cat 7a（增強型）電纜，它的頻率更高，為 1000 MHz。結果表明，有可能在很短的長度上支援 40 GbE 甚至 100 GbE。

cat 8/8.1/8.2

cat 8 是由 ANSI/TIA 指定的美國标準，而 Cat 8.1 和 Cat 8.2 由 ISO/IEC 指定用于全球應用。

cat 8.1 以太網電纜采用 8P8C 連接配接器，是以完全向下相容以前使用相同 RJ45 連接配接器的 cat 6 電纜。

cat 8.2 以太網電纜使用非 RJ45 GG45 或 TERA 連接配接器，與 cat 7 電纜相同，是以它可以與 cat 7 互操作。

cat8 帶寬定義它支援高達 2000MHz，是 cat6 所能達到的最佳帶寬的四倍。cat8 速度範圍在 2500Mbps 到 40000Mbps 之間，而 cat6a 最高隻能運作 10000Mbps。

cat 8 以太網電纜支援以太網供電 (PoE) 功能，允許支援 PoE 的裝置（例如 PoE 交換機）通過單個 cat8 供電。cat 8 PoE 能力擺脫了額外電源線的麻煩，提供整潔且管理良好的結構化布線系統。

3.3 什麼是直通線？

直通電纜是 CAT5 的一種，兩端均帶有 RJ-45 連接配接器，并且每個電纜都具有相同的引腳配置設定，它符合 T568A 或 T568B 标準，它在整個 LAN 中使用相同的顔色代碼以保持一緻性，這種雙絞線在區域網路中用于連接配接計算機或路由器等網絡集線器，它是最常見的網絡電纜類型之一。

3.4 直通線和交叉線差別

1

• 直通線是 CAT5 的一種，兩端均帶有 RJ-45 連接配接器，并且每個電纜都具有相同的引腳配置設定。
• 交叉線是一種 CAT，一端為 T568A 配置，另一端為 T568B 配置。

2

• 直通線用于連接配接到路由器的 LAN 端口到交換機/集線器的上行鍊路端口。
• 交叉線連接配接到路由器的 LAN 端口到交換機或集線器的正常端口

3

• 直通線将計算機與電纜或 DSL 數據機的 LAN 端口相連。
• 交叉線連接配接路由器的 LAN 端口和交換機/集線器普通端口。

4 ⭐

• 連接配接兩個不同類型的裝置時，應該使用直通線。
• 連接配接兩個相同類型的裝置時，應該使用交叉線。

3.5 什麼是翻轉電纜？

翻轉電纜顧名思義，連接配接器的兩端線纜的連結順序是相反的，連接配接器 A 的引腳 1 将連接配接到連接配接器 B 的引腳 8，連接配接器 A 的引腳 2 将連接配接到連接配接器 B 的引腳 7，依此類推。是以有時候，翻轉電纜又被稱為：全反電纜。

最常用于連接配接到裝置的控制台端口以對裝置進行程式設計更改，與交叉電纜和直連電纜不同，翻轉電纜不用于傳輸資料，而是建立與裝置的接口。

3.6 什麼是RJ45？

在上面的文章中，我們不止一次的提到RJ45，并且在平時的工作中，這個名詞也是高頻詞彙，那麼這個RJ45到底是個啥？

RJ-45代表

Registered Jack

，是以它是一個标準化的插頭。

編号為 45 的标準化插頭（即 RJ45 插頭）在全球範圍内用于電話連接配接和網絡連接配接，連接配接器中使用帶有雙絞線的電纜，即所謂的雙絞線。

是以這裡我放到雙絞線中講。

RJ45于 1970 年代在美國引入，并在不久之後标準化。其實還有其他 RJ 标準類型的連接配接器，如 RJ11、RJ14、RJ25 等，它們都有不同的尺寸和功能。

RJ45 的尺寸比 RJ11 大：

RJ45接口色碼

RJ45 是一種高度子產品化的 8P8C 連接配接器，因為它支援不同的布線配置，RJ45定義了兩種接線标準：T568a和T568b：

RJ45 電纜類型

Cat5、Cat6 和 Cat7 電纜是當今網絡連接配接中最常用的 RJ45 電纜。

這三種電纜在上面我們都講過：

• Cat5 與 Cat5e：Cat5提供 100 Mbit/s 的額定線路速度，使用兩對雙絞線（四個觸點），最大傳輸距離為 100 米。後來引入了具有更嚴格規範和标準的 Cate5e 規範，新标準還要求新電纜包含所有四對雙絞線。
• Cat6 與 Cat6a：向後相容Cat5e，Cat6有嚴格的标準和顯着改進的屏蔽。Cat6 電纜被設計為千兆以太網标準，在 250 MHz 的頻率上提供高達 1000 Mbit/s 的本機速度。通過将最大電纜距離從 100 米減少到 55 米，支援 10 Gigabit 以太網。Cat6a 将頻率加倍至 500 MHz，同時繼續減少接地箔屏蔽的噪聲幹擾，這些改進消除了在10 Gigabit以太網中運作時的電纜距離損失。
• Cat7：Cat7 以高達 600 MHz 的頻率運作，專為支援 10 Gigabit 以太網的額定速度而設計。除了 Cat6e 引入的屏蔽之外，這一新規範還為四對雙絞線中的每一對提供了單獨的屏蔽。Cat7 的最大距離為 100 米，同時保持與 Cat5 和 Cat6 的向後相容性。Cat7a 将頻率提高到 1000 MHz，提供了能夠支援未來 40/100 千兆以太網速度的增強規格。增加到 1000 MHz 還允許傳輸較低頻率的有線電視流。

四、光纖

上面我們介紹的線纜都是一些普通線纜，通常媒體都是銅，價格一般有點貴，而且速度上也是一個瓶頸，那麼下面要介紹的光纖，可以說突破了這兩個瓶頸，詳細資訊往下看。

4.1 什麼是光纖？

光纖是一種傳輸光束的細而軟的媒體（略大于人的頭發），在實際的光纖通信線路中，為了保證光纖能夠在各種播放條件下，在各種環境下長期使用，必須形成光纜，因為光纖必須被多種覆寫使用前層層保護結構，被包覆的光纜稱為光纜。是以光纖是光纜的核心部分，光纖通過一些從屬保護層的保護元件構成光纜。

光纖背後的曆史很有趣，因為它最初是在 1950 年代被引入來支援内窺鏡檢查的。使用光纖，醫生可以看到人體内部，而無需切開或打開它，這在當時是一個巨大的突破。在 1960 年代，工程師們發現同樣的技術可以用來以光速傳輸電話信号（在真空中通常是每秒 300,000 公裡，但在真空中速度會減慢到三分之二）。

4.2 光纖長什麼樣子？

4.3 光纜的結構

光纜和同軸電纜類似，隻是沒有網狀屏蔽，中心是光傳輸的玻璃芯。

外層的保護結構保護光纖免受周圍環境的影響，光纜包括：

• 光纖：由光學透明的介電媒體制成的非常細的中心管，承載着光發射器和接收器，纖芯直徑從5um到100um不等。
• 緩沖層：圍繞纖芯的外部光學材料，其反射率低于纖芯，包層有助于在全内反射現象中将光保持在纖芯内。
• 保護層：是一種保護光纖的塑膠塗層，由矽橡膠制成，塗層後光纖的典型直徑為 250-300 um。

4.4 光纖的類型

光纖的類型根據不同的次元可以區分為以下類型：

1、使用材料

• 玻璃纖維光纖：由精細玻璃制成。
• 塑膠纖維光纖：由塑膠制成。

2、模式

• 單模光纖：纖芯直徑較小 (9µm)，僅允許一種模式的光傳播，漏光量減少并使衰減最小化，使信号能夠傳播更遠的距離。通常，單模光纖被電信和有線電視服務提供商、政府機構以及擁有大型校園和網絡的主要企業和大學用于超過數百米的距離。
• 多模光纖：具有比單模光纖更大的纖芯直徑（50µm 或 62.5µm），允許多模光的傳播，通過核心的光量增加，進而使更多的資訊能夠在任何時候通過，由于較高的色散率和衰減率，信号品質在較長距離内會顯着降低，是以多模光纖通常部署用于資料中心、區域網路 (LAN) 和其他類似網絡内的短距離應用，與單模和其他通信光纖類似，多模光纖類型的子集存在于構造/構造（階躍折射率、漸變折射率等）的基礎上，并針對特定距離（OM2、OM3、OM4）的不同帶寬速率而存在。

3、折射率分布

• 階躍指數光纖：纖芯和包層的折射率在整個長度上是均勻的。
• 漸變折射率光纖：纖芯和包層的折射率在整個長度上并不均勻。

4.5 光纖工作的工作原理

光纖的工作原理是全内反射，光線可以用來傳輸大量的資料，但是這裡有一個問題——光線是直線傳播的，是以，除非我們有一根完全沒有任何彎曲的長直線，否則利用這一優勢将非常乏味。相反，光纜的設計使其将所有光線向内彎曲（使用 TIR），光線連續傳播，從光纖壁上反彈并傳輸端到端資料。盡管光信号會随着距離的增加而降低，但取決于所用材料的純度，損失比使用金屬電纜要小得多。

光纖中繼系統由以下元件組成：

• 發射器：産生光信号并對它們進行編碼以适合傳輸。
• 光纖：傳輸光脈沖（信号）的媒體。
• 光接收器：它收傳輸的光脈沖（信号）并将其解碼以适合使用。
• 光再生器：長距離資料傳輸所必需的。

4.6 光纜的優點

• 抗噪聲性：它不受電磁幹擾和串擾的影響，外部光是唯一可能的幹擾，被外套擋在通道之外。
• 信号衰減小：傳輸距離遠大于其他導波媒體。
• 更高的帶寬：目前，光纜上的資料速率和帶寬使用率不受媒體的限制，而是受信号生成和接收技術的限制，盡管與其他媒體相比它提供了更大的帶寬。更大的帶寬提供更大的容量和更快的傳輸速率。
• 高安全性：使用光纖電纜可以防止輻射的散發，是以含有輻射的信号變得難以竊取。這使得光纖電纜可以防止信号洩漏和幹擾。
• 沒有電氣問題：它不需要電氣接地回路來防止短路，因為光波被用作資料信号的載體，它在可燃區域也是安全的（無拱形），并提供對閃電和放電的免疫力。
• 中繼器數量少：在信号傳輸過程中總是需要一個用于加強信号的中繼器。與銅媒體相比，它需要的中繼器數量更少。
• 實體結構：體積小、重量輕、柔韌性好、強度高、工作溫度高、切割或損壞時無觸電危險。

五、總結

本文花了将近8000字最詳細的介紹了目前出場率比較高的線纜：

• 同軸電纜
• 雙絞線
• 光纖

一共是三大類型的線纜，其中在雙絞線子產品介紹的尤為多，因為雙絞線目前使用率還是最高的，主要有：

• 雙絞線類型
• 雙絞線的類别
• 什麼是直通線？
• 直通線和交叉線差別
• 什麼是翻轉電纜？
• 什麼是RJ45？

可以這麼說，再有線纜方面的知識問題的話，本文真的足夠了，強烈建議收藏，防止失聯！