波仔
📡 第一章 网络硬件通用基础知识
📄 一句话概括

千兆跑双绞线靠三件事：四对线全双工、PAM-5、以及每对线的回波消除。 同一个时代还有 1000BASE-TX，它更简单却输了——这是「成本决定标准」的又一例。

📝 本节和前面几节的关系

上一节百兆只用两对线，这一节把八根全用上。 这一节是双绞线家族的顶点，后面的 2.5G／5G／10G 都在它基础上继续加码。

一、三件事凑出 1 Gbit/s

① 四对线同时收发。每对线 250 Mbit/s，来回各 250。 ② PAM-5。每对线用五个电平（－2、－1、0、＋1、＋2），每符号载 2 比特；第五个电平用于前向纠错。 ③ 每对线 125 Mbaud。125 M × 2 bit × 4 对 ＝ 1000 Mbit/s。

难的不是发，是收。四对线同时在同一条电缆里收发，自己发的信号会串到自己收的线上——这叫回波。 千兆的芯片里有一大块是回波消除器，用数字信号处理把「自己刚发的那份」减掉。 这就是为什么千兆网卡比百兆贵，而且贵在芯片不在接口。

二、1000BASE-TX：更简单，却没人用

书里把这两个并列讲，很值得琢磨。

1000BASE-T：四对线全双工，需要回波消除与复杂 DSP，能跑 Cat5e（甚至 Cat5）。 1000BASE-TX：两对发、两对收，不需要回波消除，芯片简单； 但要求 Cat6 以上，而且每对线要跑到 500 Mbit/s。

结果 T 赢了、TX 消失了。原因很现实：现场已经有海量 Cat5e，换线的成本远高于换芯片。 标准之争，赢的往往是「能沿用旧线」的那个。

这条经验在 2.5G／5G 上又重演了一次：802.3bz 专门为了「不换线跑到 2.5G／5G」而生。

三、线材等级与速率的天花板

双绞线的等级不只是「质量好坏」，它直接决定能跑多快、多远：

等级 标称带宽 典型速率 100 米能跑

Cat5 100 MHz 100M／1G 1G 勉强，需 Cat5e Cat5e 100 MHz（改进） 1G／2.5G 2.5G Cat6 250 MHz 1G／5G 5G（100 米内） Cat6a 500 MHz 10G 10G Cat7／7a 600／1000 MHz 10G＋ 10G，需专用接头

注意 2.5G／5G 这一档：它是 2016 年补的标准，专为「现有 Cat5e／Cat6 不想换线」设计。 Wi-Fi 6 的 AP 上行就是被它救活的——AP 能跑 1.2 G，百兆口根本喂不饱。

四、为什么千兆双绞线能到 100 米

百兆的 100 米是「衰减够用」，千兆的 100 米是「算出来的」：

每对线 125 Mbaud，PAM-5 的符号率比百兆还低（125 对 125，一样），所以频率没上去， 衰减也就没恶化。 真正吃掉余量的是串扰：四对线同时在收发，近端串扰（NEXT）比百兆严重得多。 Cat5e 的改进就在这——绞距更密、工艺更一致，把串扰压到能容忍的水平。

所以「Cat5 能不能跑千兆」这个问题，答案是「看工艺」，标准只保 Cat5e； 实测很多 Cat5 也能跑，但没人敢写进合同。

五、动手 Demo：四对线、PAM-5、125 Mbaud，怎么凑出 1 Gbit/s 与 1.488 Mpps

这段把三个乘数拆开算，再看 24 口交换机要多少包转发能力。

baud = 125e6; bits = 2; pairs = 4
total = baud * bits * pairs
print(total)
pps = 1e9 / 672
print(pps, 24 * pps)

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
1000BASE-T 怎么用四对线凑出 1 Gbit/s
--------------------------------------------------------------------
**千兆跑在 Cat5e 上，靠的是三件事同时上：**四对线全双工收发、每对线
五个电平（PAM-5）、以及每对线每秒 125 M 个符号。

  项                      值
  --------------------------------------------
  每对线符号率            125 Mbaud
  每符号比特（PAM-5）     2 bit
  线对数                  4 对（同时收发）
  合计                    1.000 Gbit/s

**每对线其实是 250 Mbit/s，来回各 250。**所以千兆双绞线是全双工的，
不存在「上行下行抢同一根线」这回事——抢线是集线器时代的记忆。

**包转发率：**1.488 Mpps（每帧按最小帧 672 bit 算）。
一台 24 口千兆交换机要跑满线速，交换芯片得能处理：
  24 × 1.488 Mpps ＝ **35.71 Mpps**，这就是规格书上「包转发率」那一栏。

125 乘 2 乘 4 正好 10 亿，这是个设计出来的整数，不是巧合。

下面那行 1.488 Mpps 是千兆的标准包转发率，24 口满线速要 35.7 Mpps。 看交换机规格书时，交换容量与包转发率要成对核：24 口千兆至少要 48 Gbit/s 交换容量与 35.7 Mpps， 缺一个就是「标称线速但实际跑不到」。

这条判据在现场选型时比任何营销词都硬。

30 秒实验

  1. 看你手上网线的外皮印的是 Cat5、5e 还是 6，对照能跑的最高速率。
  2. 算一台 48 口千兆交换机满线速需要多少 Mpps。
  3. 查一下你家 AP 的上行口是百兆还是 2.5G，算它会不会成为瓶颈。

常见误区

  1. 以为千兆必须 Cat6。Cat5e 就够，Cat6 是为 5G／10G 准备的。
  2. 只看交换容量不看包转发率。两个都够才是线速。
  3. 以为四对线随便接。千兆要求八根全通，缺一根就掉到百兆。
自测三问（点开对答案） 1. 千兆双绞线怎么凑出 1 Gbit/s？ —— 125 Mbaud × 2 bit（PAM-5）× 4 对 = 1 Gbit/s。 2. 1000BASE-TX 为什么输了？ —— 它要求 Cat6 以上，而现场已有大量 Cat5e；换线成本高于换芯片。 3. 24 口千兆交换机的包转发率下限是多少？ —— 24 × 1.488 ≈ 35.7 Mpps。

下一节：离开铜缆，看千兆光纤的两个标准 SX 与 LX，以及链路预算怎么算。

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