七类网线凭什么可以驾驭万兆网络？家用七类线是明智的选择吗？

  我们来说一个生活中的场景：炎热的夏日里，你在家里和朋友打电话，虽然屋子里在放着音乐，你依然可以听清楚电话中朋友说的内容。就在此时此刻，屋子里有一只蚊子在嗡嗡的飞，你却毫无察觉。打过电话之后，你关闭了音乐上床休息，刚刚闭上眼睛就被蚊子吵醒，这时候你发现屋子里有蚊子了，而且能精确的定位到蚊子在耳边不愿的位置上嗡嗡的叫，起身打蚊子，但很可惜没有打到蚊子，这只小恶魔嗡嗡的飞向远方，只留下灯下的你眯着眼睛在屋子里找蚊子……

  在这个场景中，蚊子飞行的声音是没有变化的，其中只有两个参量，第一是环境的噪声，第二是蚊子和你的距离。这两个参量导致了你在某一刻可以察觉出蚊子的存在。

  如果把蚊子的飞行的嗡嗡声当作一个信号来看，当背景环境噪声比较小的时候，蚊子的嗡嗡声就更容易听清，当蚊子离你的距离越近，声音通过空气传播衰减的也就越小，因此你还是可以听清蚊子的嗡嗡声。

  在这个例子里面还有一个你和朋友讲电话的桥段，当你觉得电话中朋友的声音听不清的时候，你也会做两件事，第一是加大手机的音量；第二是关闭房间中的音乐。

  这就是“香农定理”在真实的生活中的例子。香农定理又称之为“有噪信道编码定理”，

  换做人话，C就是你想听到的声音、B是你的听觉和环境传导声音的范围、S是信号源本身发出的声音大小（例如蚊子的嗡嗡声或者电话的音量）、N是环境噪声也就是你家里音乐的音量。

  说回网线，在设计网线的时候真正要做的事情就是让网线可以尽量大的传输信号源的功率，并尽量大的隔离电磁噪声。因此，我们在制作网线的时候往往会采用导电性能更高的导体，让网络的电压信号经过长距离的网线传输不至于衰减到不可识别——这就是S；同时也会采用各种不同的措施防止网线中的信号波形被外界电磁信号干扰，也就是降低N。

  至于B信道带宽，则是由网线屏蔽结构带来的副产品，毕竟说白了，网线中的铜丝导体的特性并没有物理学上的变化。

  从三类线开始，人们就在通讯行业中使用多对的双绞线进行信号传输。当时的设计就是跑一路电话和一路数据。到了五类线：

  人们就开始尝试用不同的缠距的线对隔离干扰，以完成更高速率的数据传输。仔细看上面的标准五类线线对和线对的缠绕距离是不一样的。

  到了六类线，为了让紧扎在护套内的线缆对之间进行隔离，于是就在线对之间增加了一条十字骨架：

  从物理上让线对和线对之间的距离加大。这样就可以轻松又有效的消除线对之间的信号串扰——例如在橙色线对内传输的正常信号所辐射出的电磁波，就会成为蓝、绿、棕色线对所接收到的干扰信号。把线对之间拉开一些距离，干扰就会显著降低。

  到了七类线则发现单独的距离的拉大并不能承载更高频率的信号，于是不仅仅线缆增加了一层屏蔽，还在线对和线对之间又增加了独立的屏蔽层：

  看到这里，你会发现线缆设计中所做的事情首要的工作实际上就是逐级的消除掉线缆对所经历的电磁辐射噪声干扰，给每对独立的信号线缆中创造更纯净的信号环境。

  还有一个问题是S了，也就是信号的功率。看一个数据：一般来说从三类线开始要求每百米的电阻小于9.38欧姆，这个电阻要求到了超五类线都没什么变化，到了六类线则要求每百米的电阻要小于8欧姆，超七类线欧姆以下。为何需要要求低电阻值的网线了呢？阻值越低，经过长距离网线传输所导致的信号压降就越小。也就是说到大接收端S的功率也就越大。简单的生活比喻就是调大了音量。

  如何做到降低网线电阻呢？很简单粗暴——加粗网线类线线规，换到六类线就广泛使用了更粗的AWG23线规，甚至到了一些七类线的线规

  现在你可以明白开头的问题了，“七类网线凭什么可以驾驭万兆网络?”答案是：屏蔽层更多更彻底减小了环境电磁干扰和线对之间的串扰，且网线本身更粗电阻更小传递过来的信号更强。

  但是这里面所说的传输信号是指7类线米的距离上的传输万兆网络信号，这是以七类线作为网络骨干线路的标准而言的。

  回到咱们之前提到的香农定理，加大S就能提高信道的容量C。你如果把五类线米呢？一条正品的五类线欧姆。在其他条件基本不变的情况下，30米五类线米七类线倍多了。而实际上在这种距离上虽然五类线本身的屏蔽性能没有七类线强，但也能承载万兆的网络信号的。

  这里就牵扯到了网络设备的“协商”过程，这个协商过程通常被称为自适应协商（Auto-Negotiation），它允许设备在连接时动态地选择最适合的通信速率和模式。

  当两个具有自动协商功能的网络设备间联入一根网线后，这两台设备就会启动自动协商机制，在协商过程中，设备会交换它们各自支持的速率和特性，进而选择一个共同支持的最高速率。若设备之间有速率不匹配或不支持的特性，它们将降级到一个双方都支持的较低速率。，而是先从设备自己支持的最高速率叫起。如果另一端的设备听到的到并且回复，那么就会维持这个速率，如果对方听不到，那么就降低一档速率继续叫起……直到两个设备之间速率匹配。在这样的一个过程中你会发现，设备并不会检测你的网线到底是几类线。相反能检测网线真实规格的设备价值要十几万，网络设备厂商根本不可能将这种设备放在网络端口上。

  那么为什么我们要制造和生产七类线类线呢？这主要是用于远距离骨干线缆的传输。这种动辄大几十米甚至上百米的网线束才是真正高类目网线的需求场景：

  七类线本身的屏蔽结构并不是要架空使用的，而是需要对屏蔽层进行合格的接地。否则话，屏蔽层会因为电磁辐射慢慢的积累静电形成电场，这就又成了网线信号传输的一个干扰源。不接地的屏蔽层也就起到了相反的作用。

  接地是确保屏蔽结构正常运作的重要环节。在网络布线中，屏蔽层需要连接到地线，以便将电磁辐射引导到地，防止其对信号的影响。这样做才能够确保屏蔽层充当一个有效的屏蔽屏障，将外部的电磁噪声隔离在网线外部，不对内部信号产生干扰。

  但对于家庭网络，可能没有像大型数据中心或企业网络那样长距离的骨干线，因此七类线的设计特性在这种情况下可能并不是必要的。而在家庭环境中，更容易使用更简单、经济实惠的五类或六类线来满足通信需求。