光纤传输是利用什么原理（传播速度更快的铜线为什么会被光纤取代）

一般我们可以通过电缆和光纤两种方式来接入网络，而我们所说的电缆就是通过铜线来传播电信号，而光纤主要是传播光信号。并且目前在布置网络线路的时光纤已经逐渐取代了铜线成为了主要的连接设备。

那么光纤和铜线除了一个传播电信号一个传播光信号之外还有什么区别呢？

光纤，全称光导纤维（又称光学纤维），主要是由玻璃或者塑料制成。光在这些纤维中的传播原理为全内反射（又称全反射，是一种光学现象，经过不同折射率的介质，部分反射，部分折射）。一般来说光纤一端接入发光二极体或者激光发射器作为发射装置，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。光纤主要可以分为渐变光纤和突变光纤。也可以分为单模光纤和多模光纤。目前主要用于通信的光纤是玻璃光纤。

光纤的主要优点是：

损耗低，其实低损耗光纤是在第一台激光器发明之后经过二十多年的攻关才制成的，而低损耗光纤也奠定了光通信的基础，光通信开始高速发展。并且除了损耗低这个特性外，光纤损耗几乎不随温度而变化，不用担心因环境温度变化而造成信号的波动。

工作性能可靠：

一般来说一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。设备越多，发生故障的机会就越大。而‬光纤‬并不‬需要‬安装‬放大‬器‬，所以‬光纤‬的‬可靠性‬很高‬。

抗干扰性强：

光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此，在光纤中传输的信号不容易被窃听，因而利于保密。

很多人一直觉得光纤传播速度比铜线更快，其实这是错误的，理论上来说铜线中的电信号传播速度大约为2.3*10^8m/s，光纤中光信号的传播速度是2.0*10^8m/s。

根据现代物理学基础，所有电磁波在真空中的传播速度是3*10^8m/s。而光纤的主要传播原理是利用了光的全反射，所以光信号在光纤中实际走的距离要大于光纤的长度，故速度上会低于铜线的电信号传播速度。但是有时候并不是传播速度更快性能就会更好，这个时候就得介绍一下时延的概念了。

时延：

在计算机网络中关于“时延”定义为，假设我们通过手机A给手机B传输一个100Mb的文件，传输距离为1000km，从发送到显示发送成功的“这段时间”为时延，而总延迟=发送时延＋传播时延＋处理时延＋排队时延。

其中发送时延为将数据发送到传输的介质上的时间、传输时延为将数据从传输介质A点到B点距离需要的时间、处理时延为路由器收到分组数据，需要存储和转发到下一个网络需要时间、排队时延为路由器需要处理很多分组数据，需要排队等待处理时间。

我们在对比光纤和铜线的时延时可以忽略处理时延和排队时延。

其中光纤的传输时延和处理时延主要是由：电信号转化为光信号、光信号在光纤中传输、光信号转化为电信号产生。

而铜线虽然传输时延更短，但是铜线的信号质量没有光纤那么好，特别是在长距离的传输中信号容易被周围的环境中断，并且铜线的带宽一般都是2~10Mb/s，而光纤的带宽都是100Gb/s甚至可以达到1000Gb/s，那么处理时延基本上可以忽略了。所以在长距离、高带宽场景下光纤时延要比铜线小得多。

在大多数数据中心，由于对带宽的高要求，光纤占据了市场主导地位，并且由于光纤不受电磁干扰，光纤对安装环境要求更低，因此光纤更容易安装。

虽然光纤价格逐步降低，但是光纤整体价格还是更高，并且铜缆的日常维护成本远低于光纤，铜线还对较旧的 10/100Mbps 传统以太网设备的具有兼容性。因此在物联网的应用中还是主要使用铜线的。

因此光纤不会完全取代铜。并且在可预见的未来，光纤和铜缆解决方案将共存，每种解决方案都将用于最有意义的地方。