万兆家庭网络的时代

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。

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。