那个。。香农定理。。C=B*log2(1+S/N) 其中C是信道容量，B是信道带宽，S/N是信噪比。 我们所说的网速，其实就是信道的一个吞吐量，就是容量。 注意，光的频率是很高的，而铜线在高频的时候会有很大的衰减和损失，因此B很大。 另外，光纤传输对于噪声和电磁场的干扰与铜导线相比要小得多，因此S/N很大。 所以，C很大，所以所以，你上网很快~^_^~

其实如果说为什么光纤的极限数据承载能力比传统铜线高，远距离衰减相对不严重。这个问题我也很想知道，上网搜了一整天也没上面现成的详细说明，然后香农极限以及香农—奈奎斯特采样定理什么的又懒得自己动笔算…… 可是问题里说：

……如果只是把普通网线改为光纤……

我可以理解问题是在问最终接入你家的那条线吗？因为从你家出来，跨街走箱连回ISP的那些早就是光纤了。 那我们谈谈最后进家门的那条线吧。 一般来说有以下几种： 一、普通电话线 二、有线电视同轴电缆 三、五类或以上的双绞线（就是能直接插在电脑网卡上，俗称网线的家伙） 四、真正的光纤（FTTH） 一、利用普通电话线目前最快的应该是VDSL2技术，针对那些不方便引光纤入户的老旧楼宇。我一个香港的亲戚家里就是用这种，有一天我去实测了下行95Mbps，上行65Mbps。可能跟当时对方服务器还有周围环境有关，但是看样子实际离理论的100Mbps对称不远。国内部分100Mbps接入的不清楚是否此项技术，但是大多数限制上行在大概2-4Mbps的水准。（华为好像已经发布了叫Giga DSL的家伙，能只用电话线就跑上1Gbps了） 二、如果独享光节点后的那条同轴线，理论上下行总共可达1Gbps甚至更高。实际如深圳已有下行达100Mbps，上行未知。详见我另一个回答：

有线电视的带宽有多大？

三、我家深圳长城宽带的就是这种，直接进到家里电箱内，墙上直接网线接到电脑网卡然后PPPoE拨号。Windows检测到交换机是1Gbps的，不过暂时只能开通最高100Mbps的套餐，而且我家是以前申请的8Mbps套餐，还没到期。实际使用发现这些次级ISP真的够次的，实测速率经常达不到标称的独享8Mbps，特别是晚上黄金时段经常可以慢到1Mbps内的！不过唯一优点就是上下行对称。（注意，是否对称要看ISP，这里只是我的情况）所以我的小区这里的长宽估计只是光纤到小区，顶多到楼，明显容量不够嘛。如果是在如香港日本这些地区的话，这类接入方式完全可以做到1Gbps对称，毕竟已经直接网线直插电脑网卡了。等以后七类线普及，能最高做到10Gbps，但是接口不是现在一般网卡的RJ-45了。 四、这个就不用说了，光纤线路入户然后由光猫转成网线或WIFI。在日本速率已经做到2Gbps了。只是我们享受不到。 所以其实吧，只要把光纤铺到马路边，剩下上楼的这点距离，只要工信部和运营商愿意，以上四种接入方式都能至少跑到100Mbps对称。且就目前来说，这个速率够绝大部分家庭用好几遍了，要知道大多数USB2.0的U盘读取都只是100Mbps级别，写入就别提了。 但是以上四种接入方式，大概只要超过20Mbps的套餐，在国内都被宣传为光纤宽带，但是实际除了最后的第四种，其他都最多算光纤到楼，甚至小区。且实际在国内，无论以上哪一种接入方式，下行的速率都是由ISP由价格划分，上行速度被价格和政策限制，根本没达到它们的理论极速。在目前国内家庭大多最高100Mbps接入的情况下，单论最终接入方式来说，光纤根本没有任何优势。光纤只是用在主干网上面承载那些汇总的大量数据而已。 非专业人士，绝大部分资料数据来自网络，比如维基、百度百科、文库还有百度知道……而且有主观猜测的部分。 希望我这烂板砖能拍出真正专业的人出来。

光纤上网快是因为光的频率高。 其他条件不变，载波的频率越高( 或者说这个传输信号用的波，抖得越快)，传输的数据量就越大( 或者说，同样时间里发送的信号就越多) 。——这就是香农定理，一代学霸克劳德·香农宅了很久憋出的重要定理。 说到人类的长通信，最早当然靠烧狼粪这样的方法。 到1830年代首先发明了电报，然后用上莫尔斯码，大家都知道的，滴-滴滴-滴滴-滴... 这个传输速度是多少，基本看表掰手指头能算出来，大概发电报高手能达到10bit/s。 到1876年发明了电话，继续用电线传输信号，这次是连续不断地传，也就是模拟信号。 1940年发明了同轴电缆，同轴线又粗又实在，在这个通道里传输更加爽快，传输频率大大提高。但是再爽快也耐不住铜的坚硬，频率达到10兆赫兹（10MHz）以后损耗很大，而且频率越高损耗越大。 对于这个问题，我们就想象那个电波在铜线里拼命抖动，铜线燥热难耐，大叫再快点再快点，这时电波却感到劳累过度力不从心。 1975年当时最先进的、流量达到274Mbit/s的同轴线系统是，每隔一公里再把信号放大一次。看见没，成本高了。 所以就想了个办法，让电波在空气里传输。变身为无线电波以后，摩擦小，更持久。 无线电的频率从几百兆赫兹到几个吉赫兹不等（比如收音机信号、手机信号、WiFi信号）。 这个频率越高，就越不会转弯，信号越容易被遮挡。更何况人们永不满足地还想要更高频率。所以就去搞了光波。 -------------- 补充一句，电线里的、空气里的电波，红色的、蓝色的光波，甚至看不见的红外、紫外、宇宙射线波，都是电磁波。他们的区别是频率不同。 -------------- 光波频率那叫高啊，一般都是上百特赫兹（THz）。因为高，他只能在透明纯洁的材料里传播，比如超纯石英玻璃。可见小伙活越好越要配纯情姑娘。嗯，跑题了。总之，光很生猛，抖得快，姑娘也纯洁，阻力小。。。 由此可见，光波的能力强。 然后我们可以往里面塞东西而不担心爆掉。 题主说网络架构不同，不知道指什么？我想说，如果前面发射、调制的，后面接收的都不改，只改一根线，那然并卵啊。

第一的答案其他专业有点难懂吧...我通俗(不严谨)一点, 中学物理知识应该就能懂. 带宽不只是频率这一个因素影响的. 而且频率又是什么影响的呢? 我只是学到本科的理论, 不一定完全符合工程实际. 光纤是怎么传递信息的? 光速和网速有关系吗? 如果没有, 光速影响什么? 网速由什么决定? 用非常简略的原型说明, 我们约定一个频率, 比如 1hz ( 1 秒 1 次), 那么我这一秒发光,下一秒不发, 再下一秒依然不发, 你那边也一秒一秒地检查, 那么你就得到了: 100, 这就有数字信号了, 接下来就不说了. 然后光速不是直接决定网速的, 你的上网带宽的直接决定因素主要是色散. 要说清楚这个, 要弄明白网速中 Bandwidth 和 Bitrate 的定义 在网上讨论时, 大家一般把这两个东西等同了, 实际上是不一样的, Bitrate 是信息的传递速率, 而 Bandwidth 是波形不发生严重畸变时的极限频率. 当我们讨论这两者关系的时候, 我们可以认为 BW 在数值上等于 Bitrate, 但实际上, 这取决于你的线编码方式, 这里的关系实际可以用用第一名得到的香浓定理来推. 这里影响网速的因素出现了, 频率, 然后就是信噪比. 当我们确定了 BW 和 BR 的关系 (以下认为 BW=BR, 理想带宽), 我们可以说色散了, 第一名的答案说因为光频率很高, 到底有多高呢? 电磁波的频率可是没有限制的. 这就是由色散决定的. 也许有人会把网速快和光速快联系起来, 但实际没有直接关系, 网速影响的是单位信号从一端传输到另一端的时间, 也就是延迟. 真正影响公式中频率那个值的, 是色散. 它会对信号造成 Pulse Broadening (脉冲展宽), 延长信号周期, 从而降低信号频率. 我就说单模吧, 多模的色散叫模间色散, 有人想知道我可以再展开说. 单模的色散主要就是 Chromatic Dispersion (有翻译成色度色散的), 是对单模光纤影响的主要因素. 色度色散中, Material Dispersion (材料色散)相对容易理解, Wave Guide Dispersion (波导色散) 我也不讲了. 材料色散很简单 首先明白一点, 我们很难产生真正的单色光, 激光只是把带宽限制到很小, 比如氦氖激光器是一种单色性很好的激光器. 所以实际我们传输的仍然是复色光. 三棱镜知道吧, 白光进去, 红光紫光出来了, 为什么? 折射率不一样. 折射率不一样, 光速就不一样. 光速不一样, 一束光发出, 速度快的成分可能在 1.0s 到达, 速度慢的在 1.1s 到达, 那么, 接收端就有 0.1s 的时间都会接收到光, 那你为了能分辨出信号, 约定的信号周期不能低于 0.1s 吧? 要不然我这边发一个信号1, 你那边认为我 0.05s 发一个, 你不就认为我发了两个1? 所以周期被延长. 把色散造成的展宽 t 作为衡量理想带宽的重要指标, 在理想带宽条件下, 我们一般把 BR 设定在 1/(4t) 最后, 这是裸纤的计算, 制造商表明带宽时, 会标明一个长度与带宽的乘积. 比如 3km 长, 300 MHz 带宽的一段光纤, 标为 900 (MHz km), 标的也是裸纤, 实际使用的影响就不多说了. 可能会有错, 欢迎拍砖, 我同学反正也在知乎的. 忘记补充结论了，网速快因为频率高，频率高因为主要由色散决定，色散又可以由工艺的原因做得很小。

上面都是从物理学方面来回答的，其实普通网线也很快。 五类线目前最快速度100Mb/s，也就是说下载速度12.5MB每秒。 超五类，六类线最快速度1000Mb/s，也就是说下载速度125MB每秒。 不骗你，真的有这么快，但是你买的带宽不是这么快的，一般都是4Mb，16Mb，50Mb，100Mb。也就是说，下载速度小的才512KB，最高才12.5MB。现在最常见的50Mb/s的带宽，下载速度才6.25MB每秒。 说光纤快，原因是光纤承载网络总容量够大，一根光纤可能顶10根六类线，网络运行商布线少了。但是和你没关系，你买的多大的带宽，那你下载就多大。

楼上说的很清楚了 我来补充网络架构的。。。。 当前分层方法分为两种：TCP/IP模型和OSI参考模型，两者稍有不同，但其分层实质基本相同。 TCP/IP模型将网络分为四层，ISO协议将网络分为七层，详细分层如下： TCP/IP协议 ISO协议 应用层 应用层 表示层 会话层 传输层 传输层 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层 物理层 所以网速快慢和网络架构没有关系。。。

本学期学了计算机网络，对这个刚好有一点了解。通常所说的“光纤信道的传输速率高”是指向光纤信道发送数据的速率可以很高，而光纤信道的传播速率实际上要比铜线的传播速率还略低一些。

图片来源：拍的谢希仁的《计算机网络》 高票那个匿名答主讲得不错，我再补充详细一点，香农公式C是信道的极限信息传输速率 C=W*log2(1+S/N)（b/s） W为信道的宽度（以Hz为单位）；S为信道内所传信号的平均速率；N为信道内部的高斯噪声功率。 匿名那个说错的一点是：信噪比（dB）=10log10(1+S/N) 不是S/N，不过意思差不多 图中光纤的频率在10的14次方，比其他传输媒体频率高多了，如：双绞线和同轴电缆。都是10的4次方到10的9次方之内 光纤通信利用光导纤维传递光脉冲进行通信。有光脉冲相当于1，没有光脉冲相当于0，频率高所能携带的带宽就高，所能携带的信息量也大 {W为信道的宽度（以Hz为单位）} The throughput of the data is determined by the frequency range that a cable will carry — the higher the frequency range, the greater the bandwidth and the more data that can be put through per unit time. And this is the key difference — fibre optic cables have much higher bandwidths than copper cables. 携带的信息量由带宽决定 频率越高，带宽越高，更多的数据可够穿过 总之就是光纤的带宽大于铜线 "Optical fibre can carry much higher frequency ranges — note that light is a very high frequency signal — while copper wire attenuates or loses signal strength at higher frequencies," says Malaney. 大意就是铜线如果携带高频的话容易减弱和丢失，而光纤可以携带更高的频率范围 资料： Why is fibre optic technology 'faster' than copper? What determines the bandwidth of optical fiber versus copper wire? 谢希仁的计算机网络

拿一根铜线，连着电池和开关。开关打开，铜线中的电压升高，便是“1”，开光关闭，铜线中的电压降低，便是“0”。接收者通过检测电压获取信息，发送者通过操纵开关传递信息，这便是一个远距离的电信系统， 如果操纵开关的频率高一些，那么通信速率也会高一些。但我并不能无限的加快我操纵开关的频率（如果能，通信速率就没有上限了），因为铜线并不能传输过高频率的电磁波，电磁波频率越大，衰减越快，接收端也就分辨不清楚，我传的是0还是1 传统的电导线，比如同轴电缆（电视线），双绞线（网线）什么的，都有上述的特性，即只要的传输信号的频率一上去，就会出现严重的误码。 所以传输线都存在一个通频带，信号在这个频率范围内传输的损耗是可以接受的，一般电导线的通频带也就几百兆的样子，但是光纤tm有好几十T 所以可以将高频的信号加载到光纤上传输，而不能加载到传统传输线上传输，光纤的快，本质上来说，还是通频带宽的缘故。不过这样说，和高票用香农公式解释本就一样，只是我觉得更清楚一些 补充的话，通频带如何转化为实际的传输速率，是另外的事情。现在习惯将通信速率和带宽混称为一个概念，也是很多人误解的原因。换句话说，按开关的人按的快慢，和他能不能按的快，是两回事情。把家里的双绞线换成光纤，不会提升速率，只会提升速率上限。

这个帖子是2年前发的，目前我在做通信行业，比较清楚了，这个不光是链路的问题，从接入网，承载网技术，以及我们要访问的数据中心的核心交换能力都大大提升，这个才是上网快的本质原因。谢谢各位。