万兆家庭网络的时代
2022-2-4 09:13:38 Author: www.ruanyifeng.com(查看原文) 阅读量:14 收藏

最近,我想将家里的网络设备,都升级到千兆。

但是一查,千兆网络已经有点过时了,正在让位给万兆网络。我做了一些研究,本文就来谈谈相关的各种事情。

一、带宽进化的历史

我还记得,大概20年前,第一次在家里上网,用的是 56K Modem。

56K 表示这个设备每秒可以传送 56000 个二进制位(Bit),完整的单位是 56Kbps(bits per second)。网络的传送速率又称带宽(bandwidth),所以它的带宽就是 56K。

我们知道,八个二进制位(bit)组成一个字节(byte),因此 56Kbps 的最高下载速度是每秒 7000 个字节(56000 / 8),即 6.84KB(7000 / 1024)。一张 100KB 的图片需要 14.6 秒才能下载完毕(100 / 6.84),真的很慢。

后来有一阵,上海推出 ISDN 上网,带宽到了 144K。这个速率是 56K 的两倍多,其实也很慢,不是很吸引人。

21世纪初,ADSL 出现了,带宽达到了 512K,相当于传统拨号上网的 9 倍,当时就把这叫做宽带上网。

ADSL 的带宽不断提升,很快就从 512K 翻了一倍,达到 1024K,也就是 1M。我印象中,ADSL 最高做到了下载速率 8Mbps。它通过电话铜线上网,有物理限制,再高就上不去了。

2010年以后,光纤上网出现了,取代了 ADSL。光纤的速率可以做得很高,最早是 10Mbps,后来是100M(百兆)、1000M(千兆)、直到现在的 10000M(万兆)。因为 1000M 是 1G,所以万兆也写成 10G。

从 ADSL 的 512K 到光纤的 10G,大概20年的时间,个人的上网带宽(即下载速度)增加了2万倍,平均每年1000倍,这实在是很惊人的增长速度。

二、家庭的入户带宽

现在办理有线上网,都是先去通信服务商申请光纤入户。

申请光纤时,你需要设定开通的带宽。带宽最大,收费越贵。

上海的宽带价格,目前大概 100M 是每月几十元人民币,1000M 是每月100元~200元人民币。高于千兆的宽带,现在还不提供。也就是说,国内的家庭宽带,现在最高只能到千兆。

国外有些国家,已经可以申请家庭的万兆光纤上网,费用不便宜,每月大概需要几十美元。

三、万兆家庭局域网

读到这里,你可能会有疑问,既然入户宽带现在最高只有千兆,家里有必要搭建万兆的局域网吗?

说得没错,你跟外网的通信速度,确实还不会超过千兆。但问题是,家庭的上网设备现在越来越多,这些设备之间会有通信,我们总是希望内网通信越快越好。

举例来说,我家有一个存储设备 NAS,电脑、手机、电视都会跟它读写文件,它的带宽就需要很大。现在的视频文件都非常大,比如一个 5GB 的文件,在千兆网络上传输最少也需要40秒,在万兆网络上只需要4秒。

四、万兆上网设备

搭建万兆局域网,需要万兆路由器和万兆网卡,网线可能也要升级。网络的每个部分几乎都需要改造,投入是非常大的。

万兆设备的价格,现在都很贵。比如,万兆路由器目前都是几千元,而千兆路由器便宜的只要100多元人民币。

万兆网卡也要几百元一张,而且很多硬件设备不支持。目前,好像还没有自带万兆网卡的品牌电脑。苹果的 Mac Mini 主机可以选配万兆网卡,价格会贵 100 美元。

由于万兆网卡(10G)还不够普及,现在较常见的是 2.5G 或 5G 的网卡。

五、万兆通信的接口

通信接口方面,USB 3.0 的带宽是 5Gbps,USB 3.1 是 10Gbps,雷电 3 可以达到 40Gbps,所以购买后面两个接口的外置万兆网卡是可以的,USB 3.0 最高只能用外置 5G 网卡。

(图片说明:雷电 3 接口的外置万兆网卡。)

无线方面,单链路的情况下,WiFi4(802.11n)带宽最高为 150Mbps,WiFi5(802.11ac)为 433Mbps 或 867Mbps,WiFi6(802.11ax)为 1200Mbps。

这意味着,单个设备的 WiFi 通信,正常情况下远远达不到万兆,即使是 WiFi6,下载或上传最高也只能到千兆左右,万兆上网还是必须通过有线连接。

顺便提一句,4G 通信的带宽是 100Mbps,5G 通信是 1Gbps(据说未来可以到 20Gbps)。

六、万兆网络的应用

万兆网络的主要好处,就是大文件的传输,以及多设备同时通信。

其他的应用场景,一般来说,千兆网络都可以满足。比如,4K 视频的实时播放,最低只需要 25Mbps,画质好一点需要 45Mbps ~ 75Mbps;8K 视频需要 90Mbps ~ 300Mbps;同等画质的 VR 视频需要的带宽会更大一些,但都没有超过千兆网络的最高速率。

万兆网络的更大意义,或许在于跟 USB 3.0 接入的本地设备相比,它接入的网络设备的通信速率,两者是一样的。这意味着,互联网与本地设备,在万兆网络下,可以视为位于相同的"数据总线"上。

举例来说,本地硬盘与网络硬盘的速度差异,你使用万兆网络很可能无法区分,它们的读写速度是一样的。因此在万兆网络下,本地硬盘完全可以被网络硬盘取代,数据存储网络化。

七、总结

随着数据消费的增加,万兆网络肯定是未来的趋势,虽然相关设备现在还很昂贵。

可以预期,大概就在今后几年,(1)家庭光纤将会升级,带宽达到万兆;(2)万兆网卡的设备也会越来越多。这两个因素会迅速推动万兆网络成为主流。

(完)


文章来源: http://www.ruanyifeng.com/blog/2022/02/10g-ethernet.html
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