Credit: Pixabay/ CC0公共领域的研究人员表明，英国现有的铜质网络电缆可以支持更快的互联网速度，但只是有一定的限制。他们说，如果政府真的致力于让所有人都能使用高速互联网，就迫切需要额外的投资。来自剑桥大学和英国电信的研究人员已经确定了通过现有铜电缆传输数据的最高速度。与目前使用标准基础设施可实现的速度相比，这一限制将允许更快的互联网速度，但是从长远来看，它将无法支持高速互联网。
该团队发现，英国每家每户的“双绞线”铜缆在支持更高频率的能力方面存在物理限制，而更高频率反过来又支持更高的数据速率。
虽然全光纤互联网目前可以为大约四分之一的家庭所用，但预计至少需要二十年才能到达英国的每个家庭。然而，与此同时，现有的基础设施可以得到改善，以暂时支持高速互联网。
发表在《自然通讯》杂志上的结果，既对英国无处不在的铜电缆建立了物理限制，又强调了立即投资未来技术的重要性。
剑桥领导的团队使用计算机建模和实验相结合的方法来确定是否有可能从现有的铜基础设施中获得更高的速度，并发现它可以承载大约5 GHz的最高频率，高于当前使用的低于1 GHz的频谱。然而，在5 GHz以上，铜缆开始像天线一样工作。
使用这种额外的带宽可以在短距离内将铜缆上的数据速率提高到每秒几千兆位以上，而光缆每秒可以传输数百太比特或更多。
“对现有铜基础设施的任何投资都只是一个临时解决方案，”来自剑桥大学卡文迪什实验室的合著者阿纳斯·阿尔拉维博士说。"我们的发现表明，最终迁移到光纤是不可避免的."
双绞线——两个导体绞在一起以提高抗噪声能力并减少电磁辐射和干扰——是由亚历山大·格雷厄姆·贝尔在1881年发明的。到19世纪末，双绞线电缆取代了接地线，此后一直非常可靠。如今，由于更深的光纤渗透和数字信号处理的进步，双绞线电缆已标准化，可在更短的电缆长度上传输424 MHz带宽。
这些电缆现在已经到了生命的尽头，因为它们无法与光纤电缆的速度竞争，但由于光纤的高成本，不可能放弃所有的铜电缆。光纤网络越来越接近用户，但光纤网络和住宅之间的连接将继续依赖于现有的铜缆基础设施。因此，投资于能够支持最后一英里光纤网络的技术以充分利用它们是至关重要的。
该项研究的第一作者埃尔金·丁克博士说:“高速互联网是21世纪生活的必需品。”他在剑桥大学卡文迪许实验室工作期间开展了这项研究。“互联网服务提供商一直在将现有的铜线转换成高速光纤电缆，但要让这些电缆进入英国的每一户家庭还需要15到20年的时间，而且将耗资数十亿英镑。虽然这种变化正在发生，但我们已经证明，现有的铜缆基础设施作为一种中间解决方案可以支持更高的速度。”
剑桥大学的研究人员与行业合作者一起，一直在研究是否有可能从现有的基础设施中挤出更快的互联网速度，作为一种潜在的权宜之计，特别是对于农村和偏远地区。
“以前没有人真正研究过推动双绞线电缆最高网速的物理限制，”Dinc说。“如果我们以不同的方式使用这些电缆，有可能让它们以更高的速度传输数据吗？”
通过混合使用理论建模和实验，研究人员发现双绞线电缆的承载频率有限，这种限制是由电缆的几何形状决定的。超过这个限制，大约5 GHz，双绞线电缆开始辐射，表现得像天线一样。
“电缆缠绕在一起的方式决定了它们可以承载多高的频率，”领导这项研究的埃洛伊·德·蕾拉·阿西多博士说，他也来自卡文迪什大学。“为了实现更高的数据速率，我们需要电缆承载更高的频率，但由于物理限制，这不可能无限期地发生。我们可以稍微提高一点速度，但还不足以适应未来。”
研究人员表示，他们的结果强调了政府和行业合作建设英国未来数字基础设施的重要性，因为现有的基础设施可以在不久的将来处理更高的数据速率，同时继续向面向未来的全光纤网络转移。
这项工作是卡文迪什大学、工程系、英国电信和华为之间正在进行的合作的一部分，该项目由迈克·佩恩教授领导，他也是卡文迪什实验室的成员。
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