8000字34张图史诗级介绍同轴电缆、双绞线、光纤等线缆，超级详细！

各种线缆对于网络工程师来说应该是最为熟悉的东西了，线缆有很多种，比如直连线、交叉线、同轴电缆等，但是你知道不同种类的线缆，它们长啥样子吗？每种线缆的用途有哪些？本文瑞哥就带着大家好好学习一下这方面的知识点，如果觉得文章对您有所帮助，别忘了点赞转发哦，让我们直接开始！

一、前置知识

在正式介绍各类线缆前，我们有必要先了解一下线缆周边的知识。

1.1 布线标准化机构

布线标准非常多，每个国家也有自己的标准，这里我们介绍三个常见的标准：

• 中国通用的标准：GB 50311-2019
• 国际通用的标准：ISO/IEC
• 美国最流行的布线标准：ANSI/TIA/EIA

GB 50311-2019

顾名思义，是2019年发布的标准，之前的比如还有GB 50311-2016、GB 50311-2011等。

GB 50311-2019应该是目前最新的中国标准，全称叫做：《综合布线系统工程设计规范》。

ISO/IEC

• ISO 英文全称：International Organization for Standardization，中文名称：国际标准化组织
• IEC 英文全称：International Electrotechnical Commission，中文名称：国际电工委员会

ISO大家都很熟悉了，即国际标准化组织。IEC，代表国际电工委员会，一个制定国际电气和电子标准的组织，成立于 1906 年，由来自 60 多个国家的国家委员会组成。

ISO/IEC 由这两个组织共同开发、维护和推广科学和技术领域的标准。

ANSI/TIA/EIA

• ANSI 英文全称：American National Standards Institute，中文名称：美国国家标准协会
• TIA 英文全称：Telecommunications Industry Association，中文名称：电信工业协会
• EIA 英文全称：Electronic Industries Alliance，中文名称：电子工业协会

EIA/TIA 布线标准，由电信工业协会 (EIA) 和电信行业协会 (TIA) 制定的商业和电信布线标准，这些标准也得到美国国家标准协会 (ANSI) 的支持，EIA/TIA 布线标准实际上由一组标准组成，涵盖房屋布线和其他布线实践的不同方面。

标准包括：

• EIA/TIA 570：住宅/轻型商业布线标准
• EIA/TIA 568A：商业建筑电信布线标准
• EIA/TIA 569：电信通道和空间的商业建筑标准
• EIA/TIA 606：商业建筑电信基础设施管理设计指南
• EIA/TIA 607：电信的商业建筑接地和连接要求

其中EIA/TIA 568A，即商业建筑电信布线标准定义了双绞线电缆的结构化布线系统以及 8 针 RJ-45 连接器的针脚分配，还针对不同“类别”的双绞线电缆制定了规范，比如各类的 CAT 电缆，它们实际上是在 TIA/EIA 568 标准中定义的。

上述文字中重点标出的8 针和CAT 电缆，下面我们会介绍。

1.2 8 针组件

请注意小标题，8针，我并没有将其定义为一个设备，它只是一个组件，专业术语叫做8P8C，即8 position 8 conductor，直接翻译成中文就是8个位置8个连接点。

8P8C 是 Rj45 连接器的一个组件，表示以太网电缆的接线方式。RJ45以太网连接器准确的说叫做“8P8C RJ45以太网连接器”。

在 8P8C 连接器中，每个插头有八个位置，间隔大约 1 毫米，然后将单独的电线插入这些位置，市面上有多种 8P8C 连接器，现代 RJ45 以太网连接器最为普遍。

8P8C

这里有个概念不能搞混了，那就是 RJ45 以太网连接器属于 8P8C 连接器的一种，但是反过来就不对了，即 8P8C 连接器就是 RJ45 以太网连接器，这个说法就不对了。

1.2.3 以太网电缆标准

网络传输中广泛使用的以太网电缆有两种：直通电缆和交叉电缆。

以太网跳线设计有四对线，每对线由纯色线和相同颜色的条纹组成。对于 10/100BASE-T 以太网网络，仅使用两对电线（橙色和绿色），其他两对彩色（棕色和蓝色）电线用于另一个以太网网络应用程序或电话连接。根据连接要求，可能需要直通或交叉电缆。为了规范布线，使用两个标准，即T568A和T568B来创建这两种类型的电缆。

直通网线有单一的接线标准，RJ45接头两端采用T568A接线标准或T568B接线标准；而交叉线一端为T568A，另一端为T568B。

T568A

T568B

T568A和T568B对比

这两个标准之间唯一真正的区别是线对 2 和线对 3 的颜色.

上面讲了三个跟线缆相关的前置知识，下面正式进入各种线缆介绍。

二、同轴电缆

2.1 什么是同轴电缆？

同轴电缆是用于以低信号损耗将高射频 (RF) 信号从一个点传输到另一个点的电传输线，主要用于电话线、有线电视、互联网、手机增强器等等。同轴电缆于 1880 年由英国工程师和数学家 Oliver Heaviside 发明，同年他为发明和设计申请了专利，AT&T 于 1940 年建立了第一个跨大陆的同轴传输系统。

2.2 同轴电缆长什么样？

同轴电缆

这个图片，即使你不是从事网络行业的，70、80、90后应该会认识吧，早期家里的有线电视，就是用的这个线。

2.3 同轴电缆结构

同轴电缆结构

同轴电缆产品图

由上图可见，同轴电缆主要由四部分组成，分别为：

• 铜导体：中心导体，数据通过它传输。
• 绝缘体：介电塑料绝缘体，用于保持中心导体和屏蔽层之间的间距。
• 编织网：由铜制成，有助于屏蔽电缆免受电磁干扰。
• 保护塑料层：可保护内层免受损坏。

什么是电磁干扰？ 电磁干扰 (EMI) 是感应到电缆中的不良信号，不同之处在于，EMI 通常是由电缆外部的来源产生的，它可以是电源线或设备，或者在某些情况下是不符合 ANSI/TIA-568 规范的相邻以太网电缆。

2.4 同轴电缆类型

同轴电缆类型

如图，同轴电缆类型从大的方面包含 RG 同轴电缆类型、LMR® 同轴电缆类型。

最常见的两个阻抗值是 50 Ω和 75 Ω.

RG 是 Radio Guide 的缩写，是同轴电缆的原始军用规范，RG 数字是指电缆的直径，但是，测量结果确实有所不同，通常，较高的 RG 值意味着较薄的中心导体，反之亦然。

RG类型的同轴电缆

LMR® 是新一代射频同轴电缆，它们提供更大的灵活性、易于安装和更低的成本，它们被用作导弹、飞机、卫星和通信天线的传输线，LMR® 数字是对电缆厚度的粗略估计。

这两种类型详细型号，我们这边不做讨论，有兴趣的朋友可以自行研究。

2.5 同轴电缆优缺点

优点

• 物美价廉；
• 易于接线和安装；
• 易于扩展；
• 良好的抗电磁干扰能力；
• 高达 10Mbps 的容量；
• 耐用；
• ⭐携带信号的电磁场仅存在于内外导体之间的空间中，可以安装在金属物体旁边而不会断电。

缺点

• 单根电缆故障可能会破坏整个网络；
• 必须接地以防止任何串扰；
• 一般价格不便宜；
• 容易被乱接，数据容易被篡改。

什么是串扰？ 串扰是由一对电线传输到另一对电线的信号的电感应，由于串扰是通过磁力传递的，因此导体不需要彼此物理接触。这种不希望发生的情况可能会导致数据信号传输在长电缆段上变慢或完全终止，双绞线以太网电缆中的电线扭曲可大大减少串扰及其负面影响。

2.5 同轴电缆的应用

1、电视

用于电视的同轴电缆为 75 欧姆和 RG-6 同轴电缆。

RG-6 同轴电缆

2、HDTV

HDTV，即高清电视使用 RG-11，这种类型的电缆提供比其他电缆更高的规格，从而为信号传输提供更多空间，这使得 RG-11 电缆能够快速传输强高清信号。

RG-11 同轴电缆

3、互联网

同轴电缆可用于传输互联网连接信号，但互联网信号的运行频率高于传统模拟视频，一般使用 RG-6 电缆。

RG-6 同轴电缆

4、视频

同轴电缆也用于视频传输，RG-6用于更好的数字信号，RG-59用于视频信号的无损传输。

RG-59

三、双绞线

3.1 什么是双绞线？

双绞线最早于 1881 年由 Alexander Graham Bell 开发，双绞线有两根导体，通常由铜制成，每根导体都有绝缘层。这两个导体绞合在一起，因此得名双绞线电缆。

双绞线示意图

此后，它在美国被广泛用于电话线网络。如今，它们的各种类型的双绞线已扩展到世界范围内，主要用于提供电话语音服务的室外固定线路。

双绞线的不同标准被指定为各种类别，如 cat 1、cat 2、cat 3、cat 4、cat 5/5e、cat 6/6a、cat 7/7a、cat 8/8.1/8.2。

双绞线是为了消除电缆中的串扰,双绞线电缆减少了来自外部源或有时来自相邻线对的信号干扰。

3.2 双绞线类型

双绞线分为两种类型，分别是屏蔽双绞线 (STP) 和非屏蔽双绞线 (STP)。两种类型就差一个字，那么屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线到底有啥区别呢？

屏蔽双绞线 (STP)

STP 在每对电线周围都有额外的屏蔽，然后在所有四对电线周围再增加一层屏蔽，这有助于抑制和隔离信号通过电线传输时产生的电磁噪声。

STP示意图

也就是说，如果屏蔽层的任何部分损坏，或者如果电线在连接的任何一侧都没有完全接地，则屏蔽层可以充当天线并引入来自杂散无线电波和 Wi-Fi 信号的额外电磁噪声空气。

此外，STP 线还必须与带屏蔽的 8P8C 连接器耦合，以确保在线的整个端到端频谱范围内提供额外的屏蔽。

STP 的优点：

• 铝箔外层有助于减少电磁辐射。
• 支持比UTP 更高的数据速率和带宽。

STP 的缺点：

• 价格相对高于UTP。
• 安装比UTP 更难。

非屏蔽双绞线 (UTP)

UTP 没有任何金属屏蔽层，仅外覆一层绝缘橡胶。

UTP示意图

UTP 的优点：

• 无屏蔽层，直径小，节省空间。
• 安装方便，重量轻。
• 灵活性高，适用于结构化综合布线系统。
• 低成本。

UTP 的缺点：

• UTP 链接不如STP 链接安全。
• 只接受100 米以内的距离。当距离超过100m时，必须分段安装。
• 具有有限的带宽和数据速率。

UTP和STP的应用

屏蔽双绞线 (STP) 布线通常用于高效信息传输，与非屏蔽双绞线（UTP）相比，它提供更高的传输性能，常应用在干扰较大或电磁要求苛刻的环境中。

非屏蔽双绞线 (UTP) 布线更常用于大多数局域网 (LAN)，因为它具有成本效益高、灵活性高以及易于安装和维护等优点，双绞线网线由一定长度的双绞线和RJ45水晶头组成。

3.2 双绞线的类别

双绞线的类别和类型是不一样的，请记住：以下介绍的双绞线类别是针对屏蔽双绞线的！

这些标准专门规定了核心的数据容量，较高类别的电缆比较低类别的电缆更昂贵。

双绞线的类别非常多，不过也很好记：

cat 1

750kHz带宽，只允许语音传输，不支持数据传输，主要用于80年代以前的电话线。

cat 2

1MHz带宽，允许4Mbps数据速率以内的语音传输和数据传输，主要用于令牌环网。

cat 3

EIA/TIA-568 中描述的 16 MHz 带宽，允许在 10Mbps 数据速率内进行语音传输和数据传输，典型应用是 10BASE-T。

cat 4

20MHz带宽，16Mbps数据速率，主要用于基于令牌环和10/100BASE-T的局域网，不常用。

cat 5/5e

cat 5 双绞线通常用于计算机网络的结构化布线，它可在高达 100 MHz 的带宽下达到 10/100 Mbps 的速度，但是，它现在被认为已过时并被 5e 类（增强型）取代。

cat5e电缆是目前最常用的双绞线电缆之一，cat 5和cat 5e最大的区别在于cat 5e的串扰更低，传输速度最高可达1000Mbps。

cat 5/5e 广泛用于本地网络和视频流。

cat 6/6a

作为cat 5/5e的替代品，cat 6双绞线应用于千兆以太网和其他网络物理层，它在 250 MHz 时支持高达 10 Gbps 的速度，当用于 10GBASE-T 应用时，cat6 电缆的最大长度从 37 米减少到 55 米。

但是 cat 6a（增强型）已经发展到可以在高达 500 MHz 的频率下运行，因此最大电缆距离比 cat 6 长达 100 米。

cat 7/7a

cat 7是用于 1000BASE-T 和 10GBASE-T 网络的双绞线布线标准。

它提供高达 600 MHz 的性能，最长可达 100 米，至于 cat 7a（增强型）电缆，它的频率更高，为 1000 MHz。结果表明，有可能在很短的长度上支持 40 GbE 甚至 100 GbE。

cat 8/8.1/8.2

cat 8 是由 ANSI/TIA 指定的美国标准，而 Cat 8.1 和 Cat 8.2 由 ISO/IEC 指定用于全球应用。

cat 8 产品图

cat 8.1 以太网电缆采用 8P8C 连接器，因此完全向下兼容以前使用相同 RJ45 连接器的 cat 6 电缆。

cat 8.2 以太网电缆使用非 RJ45 GG45 或 TERA 连接器，与 cat 7 电缆相同，因此它可以与 cat 7 互操作。

cat8 带宽定义它支持高达 2000MHz，是 cat6 所能达到的最佳带宽的四倍。cat8 速度范围在 2500Mbps 到 40000Mbps 之间，而 cat6a 最高只能运行 10000Mbps。

cat 8 以太网电缆支持以太网供电 (PoE) 功能，允许支持 PoE 的设备（例如 PoE 交换机）通过单个 cat8 供电。cat 8 PoE 能力摆脱了额外电源线的麻烦，提供整洁且管理良好的结构化布线系统。

3.3 什么是直通线？

直通电缆是 CAT5 的一种，两端均带有 RJ-45 连接器，并且每个电缆都具有相同的引脚分配，它符合 T568A 或 T568B 标准，它在整个 LAN 中使用相同的颜色代码以保持一致性，这种双绞线在局域网中用于连接计算机或路由器等网络集线器，它是最常见的网络电缆类型之一。

直通线

3.4 直通线和交叉线区别

1

• 直通线是 CAT5 的一种，两端均带有 RJ-45 连接器，并且每个电缆都具有相同的引脚分配。
• 交叉线是一种 CAT，一端为 T568A 配置，另一端为 T568B 配置。

2

• 直通线用于连接到路由器的 LAN 端口到交换机/集线器的上行链路端口。
• 交叉线连接到路由器的 LAN 端口到交换机或集线器的常规端口

3

• 直通线将计算机与电缆或 DSL 调制解调器的 LAN 端口相连。
• 交叉线连接路由器的 LAN 端口和交换机/集线器普通端口。

4 ⭐

• 连接两个不同类型的设备时，应该使用直通线。
• 连接两个相同类型的设备时，应该使用交叉线。

直通线

交叉线

3.5 什么是翻转电缆？

翻转电缆顾名思义，连接器的两端线缆的链接顺序是相反的，连接器 A 的引脚 1 将连接到连接器 B 的引脚 8，连接器 A 的引脚 2 将连接到连接器 B 的引脚 7，依此类推。所以有时候，翻转电缆又被称为：全反电缆。

最常用于连接到设备的控制台端口以对设备进行编程更改，与交叉电缆和直连电缆不同，翻转电缆不用于传输数据，而是创建与设备的接口。

3.6 什么是RJ45？

在上面的文章中，我们不止一次的提到RJ45，并且在平时的工作中，这个名词也是高频词汇，那么这个RJ45到底是个啥？

RJ-45代表Registered Jack，所以它是一个标准化的插头。

编号为 45 的标准化插头（即 RJ45 插头）在全球范围内用于电话连接和网络连接，连接器中使用带有双绞线的电缆，即所谓的双绞线。

所以这里我放到双绞线中讲。

RJ45

RJ45于 1970 年代在美国引入，并在不久之后标准化。其实还有其他 RJ 标准类型的连接器，如 RJ11、RJ14、RJ25 等，它们都有不同的尺寸和功能。

RJ45 的尺寸比 RJ11 大：

RJ45接口色码

RJ45 是一种高度模块化的 8P8C 连接器，因为它支持不同的布线配置，RJ45定义了两种接线标准：T568a和T568b：

RJ45 电缆类型

Cat5、Cat6 和 Cat7 电缆是当今网络连接中最常用的 RJ45 电缆。

这三种电缆在上面我们都讲过：

• Cat5 与 Cat5e：Cat5提供 100 Mbit/s 的额定线路速度，使用两对双绞线（四个触点），最大传输距离为 100 米。后来引入了具有更严格规范和标准的 Cate5e 规范，新标准还要求新电缆包含所有四对双绞线。
• Cat6 与 Cat6a：向后兼容Cat5e，Cat6有严格的标准和显着改进的屏蔽。Cat6 电缆被设计为千兆以太网标准，在 250 MHz 的频率上提供高达 1000 Mbit/s 的本机速度。通过将最大电缆距离从 100 米减少到 55 米，支持 10 Gigabit 以太网。Cat6a 将频率加倍至 500 MHz，同时继续减少接地箔屏蔽的噪声干扰，这些改进消除了在10 Gigabit以太网中运行时的电缆距离损失。
• Cat7：Cat7 以高达 600 MHz 的频率运行，专为支持 10 Gigabit 以太网的额定速度而设计。除了 Cat6e 引入的屏蔽之外，这一新规范还为四对双绞线中的每一对提供了单独的屏蔽。Cat7 的最大距离为 100 米，同时保持与 Cat5 和 Cat6 的向后兼容性。Cat7a 将频率提高到 1000 MHz，提供了能够支持未来 40/100 千兆以太网速度的增强规格。增加到 1000 MHz 还允许传输较低频率的有线电视流。

四、光纤

上面我们介绍的线缆都是一些普通线缆，通常介质都是铜，价格一般有点贵，而且速度上也是一个瓶颈，那么下面要介绍的光纤，可以说突破了这两个瓶颈，详细信息往下看。

4.1 什么是光纤？

光纤是一种传输光束的细而软的介质（略大于人的头发），在实际的光纤通信线路中，为了保证光纤能够在各种播放条件下，在各种环境下长期使用，必须形成光缆，因为光纤必须被多种覆盖使用前层层保护结构，被包覆的光缆称为光缆。所以光纤是光缆的核心部分，光纤通过一些从属保护层的保护元件构成光缆。

光纤背后的历史很有趣，因为它最初是在 1950 年代被引入来支持内窥镜检查的。使用光纤，医生可以看到人体内部，而无需切开或打开它，这在当时是一个巨大的突破。在 1960 年代，工程师们发现同样的技术可以用来以光速传输电话信号（在真空中通常是每秒 300,000 公里，但在真空中速度会减慢到三分之二）。

4.2 光纤长什么样子？

光纤

4.3 光缆的结构

光缆和同轴电缆类似，只是没有网状屏蔽，中心是光传输的玻璃芯。

光缆的结构

外层的保护结构保护光纤免受周围环境的影响，光缆包括：

• 光纤：由光学透明的介电介质制成的非常细的中心管，承载着光发射器和接收器，纤芯直径从5um到100um不等。
• 缓冲层：围绕纤芯的外部光学材料，其反射率低于纤芯，包层有助于在全内反射现象中将光保持在纤芯内。
• 保护层：是一种保护光纤的塑料涂层，由硅橡胶制成，涂层后光纤的典型直径为 250-300 um。

4.4 光纤的类型

光纤的类型根据不同的维度可以区分为以下类型：

1、使用材料

• 玻璃纤维光纤：由精细玻璃制成。
• 塑料纤维光纤：由塑料制成。

2、模式

• 单模光纤：纤芯直径较小 (9µm)，仅允许一种模式的光传播，漏光量减少并使衰减最小化，使信号能够传播更远的距离。通常，单模光纤被电信和有线电视服务提供商、政府机构以及拥有大型校园和网络的主要企业和大学用于超过数百米的距离。
• 多模光纤：具有比单模光纤更大的纤芯直径（50µm 或 62.5µm），允许多模光的传播，通过核心的光量增加，从而使更多的信息能够在任何时候通过，由于较高的色散率和衰减率，信号质量在较长距离内会显着降低，因此多模光纤通常部署用于数据中心、局域网 (LAN) 和其他类似网络内的短距离应用，与单模和其他通信光纤类似，多模光纤类型的子集存在于构造/构造（阶跃折射率、渐变折射率等）的基础上，并针对特定距离（OM2、OM3、OM4）的不同带宽速率而存在。

3、折射率分布

• 阶跃指数光纤：纤芯和包层的折射率在整个长度上是均匀的。
• 渐变折射率光纤：纤芯和包层的折射率在整个长度上并不均匀。

4.5 光纤工作的工作原理

光纤的工作原理是全内反射，光线可以用来传输大量的数据，但是这里有一个问题——光线是直线传播的，因此，除非我们有一根完全没有任何弯曲的长直线，否则利用这一优势将非常乏味。相反，光缆的设计使其将所有光线向内弯曲（使用 TIR），光线连续传播，从光纤壁上反弹并传输端到端数据。尽管光信号会随着距离的增加而降低，但取决于所用材料的纯度，损失比使用金属电缆要小得多。

光纤中继系统由以下组件组成：

• 发射器：产生光信号并对它们进行编码以适合传输。
• 光纤：传输光脉冲（信号）的介质。
• 光接收器：它收传输的光脉冲（信号）并将其解码以适合使用。
• 光再生器：长距离数据传输所必需的。

4.6 光缆的优点

• 抗噪声性：它不受电磁干扰和串扰的影响，外部光是唯一可能的干扰，被外套挡在通道之外。
• 信号衰减小：传输距离远大于其他导波介质。
• 更高的带宽：目前，光缆上的数据速率和带宽利用率不受介质的限制，而是受信号生成和接收技术的限制，尽管与其他介质相比它提供了更大的带宽。更大的带宽提供更大的容量和更快的传输速率。
• 高安全性：使用光纤电缆可以防止辐射的散发，因此含有辐射的信号变得难以窃取。这使得光纤电缆可以防止信号泄漏和干扰。
• 没有电气问题：它不需要电气接地回路来防止短路，因为光波被用作数据信号的载体，它在可燃区域也是安全的（无拱形），并提供对闪电和放电的免疫力。
• 中继器数量少：在信号传输过程中总是需要一个用于加强信号的中继器。与铜介质相比，它需要的中继器数量更少。
• 物理结构：体积小、重量轻、柔韧性好、强度高、工作温度高、切割或损坏时无触电危险。

五、总结

本文花了将近8000字最详细的介绍了目前出场率比较高的线缆：

• 同轴电缆
• 双绞线
• 光纤

一共是三大类型的线缆，其中在双绞线模块介绍的尤为多，因为双绞线目前使用率还是最高的，主要有：

• 双绞线类型
• 双绞线的类别
• 什么是直通线？
• 直通线和交叉线区别
• 什么是翻转电缆？
• 什么是RJ45？

可以这么说，再有线缆方面的知识问题的话，本文真的足够了，强烈建议收藏，防止失联！