《AI時代系列(5)：掌握AI + 6G無線行動通訊網路 —— 超高速、零延遲、智慧城市全攻略 🌐》
20/100 第2周：網路傳輸媒介與技術
20.📝 小結：網路傳輸媒介與技術
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在這一週，我們完整梳理了從纖芯到天線的各種傳輸介質與技術，了解了高速網路建設的基礎要素。從📡 光纖開始，掌握單模與多模在纖芯大小、衰減、距離與成本上的差異；再到🔧 光纖接續與測試，學會如何用熱熔接降低損耗，以及透過光功率計與 OTDR 精準檢測故障點。接著🪢 以太網雙絞線、📡 同軸電纜與波導，分別掌握 UTP/STP 抗干擾與施工成本、以及 50Ω/75Ω 阻抗匹配與 VSWR 對傳輸品質的影響。
進一步我們進入🛰 天線技術與系統設計、📶 MIMO、波束成形與天線陣列，理解高增益天線、極化一致、下傾角調整對覆蓋與干擾的影響，以及 Massive MIMO 如何支撐高容量與高效率。最後在🔌 光電轉換器件與收發模組、🛡 連接器、接地與環境保護與🏗 前傳/接取與光纖到戶/塔，我們學到 SFP/QSFP 波長距離與相容性選擇、LC/SC/RJ45 不同連接器特性與防護要求，以及從接取、前傳、回傳到核心網的完整承載鏈路與 FTTx 架構對速率與成本的決定性影響。
透過本週內容，你已經從物理介質、端接測試到天線與模組的多層知識，建立起規劃、建設與維護端到端高速網路的基礎觀念，為後續 6G 與智慧城市網路設計奠定紮實基礎。
📘 第二周單元核心概念
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📡 11 光纖基礎與分類
光纖是現代網路骨幹，單模纖芯細、低衰減、長距離；多模纖芯粗、短距離、高速但成本低；常見規格 OS1/OS2（單模）、OM1–OM5（多模）。
➡️ 核心概念： 光纖以光訊號為傳輸媒介，頻寬極高、抗干擾，是行動網與資料中心連結的主幹。
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🔧 12 光纖接續與測試
熱熔接損耗低適合長期，機械接續快速但損耗高；光功率計檢測功率、OTDR 定位斷點與損耗。
➡️ 核心概念： 光纖接續品質決定網路穩定度，OTDR 是維修與故障診斷的關鍵工具。
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🪢 13 以太網雙絞線
UTP 無屏蔽、便宜；STP 屏蔽佳、抗干擾；Cat5e/6/6A/7 類別越高頻寬越大；端接要遵守 T568A/B。
➡️ 核心概念： 雙絞線為區域網主力，類別越高可支援更高速率與更佳抗干擾能力。
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📡 14 同軸電纜與波導
同軸中心導體 + 屏蔽層，需阻抗匹配 (50Ω/75Ω)；波導適合微波/毫米波低損耗；VSWR 低代表匹配良好。
➡️ 核心概念： 阻抗匹配是降低反射損耗的關鍵，VSWR 衡量能量傳輸的效率。
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🛰 15 天線技術與系統設計
增益高＝方向集中、距離遠；極化一致才不損耗；高度與下傾角要適當避免干擾。
➡️ 核心概念： 天線設計需兼顧覆蓋與干擾控制，增益與極化匹配是訊號穩定的核心。
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📶 16 MIMO、波束成形與天線陣列
多天線同頻多流量、波束成形集中訊號；Massive MIMO 支撐大容量高效率。
➡️ 核心概念： MIMO 透過空間多樣性與波束控制提升頻譜效率，是 5G/6G 的主力技術。
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🔌 17 光電轉換器件與收發模組
SFP（1/10G）小巧單通道，QSFP（40/100G）多通道高速；波長、距離與設備相容性要注意。
➡️ 核心概念： 光電轉換模組連接光纖與電訊號，是資料中心與基站互通的關鍵元件。
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🛡 18 連接器、接地與環境保護
LC 小巧高密度、SC 插拔方便、RJ45 為乙太網標準；接地避雷與 IP 防護確保穩定安全。
➡️ 核心概念： 可靠的連接與接地設計能避免靜電與雷擊損害，確保系統長期穩定。
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🏗 19 前傳/接取與光纖到戶/塔
接取用戶到基站、前傳基站到 DU/CU、回傳到核心網；FTTH/FTTB/FTTT 架構決定速率與成本。
➡️ 核心概念： 前傳、回傳與接取構成電信網路三層骨架，影響整體延遲與頻寬品質。
👉 一句話總結：這九個單元涵蓋了有線/無線傳輸介質從纖芯到天線的完整鏈路，理解它們就能規劃、建設與維護端到端的高速網路。
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🧩 測驗題（選擇 / 簡答）
❓Q1.
以下哪一項描述正確反映單模與多模光纖的差異？
A. 單模纖芯大、短距離傳輸；多模纖芯小、長距離傳輸
B. 單模纖芯小、長距離傳輸；多模纖芯大、短距離傳輸
C. 單模纖芯小、短距離傳輸；多模纖芯大、長距離傳輸
D. 兩者纖芯大小與傳輸距離無明顯差異
✅ 正確答案：B
解析：單模纖芯約 8~10µm，小纖芯只允許單一路徑，衰減低適合長距離；多模纖芯 50/62.5µm，允許多路徑，短距離高速但衰減高。
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❓Q2.
在高電磁雜訊的工業環境中佈設乙太網，以下哪種雙絞線較合適？
A. UTP Cat5e
B. STP Cat6A
C. 任意類別的雙絞線都一樣
D. 同軸電纜取代雙絞線
✅ 正確答案：B
解析：STP（Shielded Twisted Pair）具有屏蔽層，抗干擾能力較 UTP 強，適合高雜訊環境，Cat6A 頻寬也較大。
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❓Q3.
VSWR（電壓駐波比）低代表什麼狀態？
A. 阻抗匹配良好、反射波小、傳輸效率高
B. 阻抗不匹配、反射波大、傳輸效率低
C. 天線高度過低
D. 光纖損耗低
✅ 正確答案：A
解析：VSWR 低表示傳輸線與負載阻抗匹配良好，能量幾乎全部送出，訊號品質好、功率損失低。
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❓Q4.
在兩棟大樓之間距離 10 公里要建置 10Gbps 連線，應選擇下列哪種組合？
A. 多模光纖 + 10GBASE-SR 模組
B. 單模光纖 + 10GBASE-LR 模組
C. UTP Cat6A 雙絞線
D. STP Cat5e 雙絞線
✅ 正確答案：B
解析：10 公里屬於長距離傳輸，必須用單模光纖搭配長距離模組（10GBASE-LR，1310nm），多模 SR 模組只適合數百公尺。
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❓Q5.
為了在大型活動場館提供高速 Wi-Fi，下列哪種技術組合最能提升容量與頻譜效率？
A. 使用單根高功率天線
B. Massive MIMO 搭配波束成形
C. 只增加基地台數量，不調整天線
D. 將 VSWR 降到最低即可
✅ 正確答案：B
解析：Massive MIMO 可同時對多用戶傳輸多條獨立資料流，波束成形可將訊號聚焦給特定用戶減少干擾，兩者結合能在相同頻寬下支撐更多連線、提升容量。
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1️⃣ 專業題
• 單模與多模光纖在纖芯大小、傳輸距離與應用上有何差異？
單模光纖的纖芯約 8~10µm，訊號只走單一路徑，衰減低、色散小，適合幾十至上百公里的長距離傳輸，常用於骨幹網、跨大樓連線；多模光纖的纖芯約 50/62.5µm，允許多條光路同時傳輸，短距離內速度可高但衰減大，適合資料中心或機房內幾十至幾百公尺高速連線。
• UTP 與 STP 雙絞線的抗干擾能力和施工成本差別在哪？
UTP 沒有屏蔽層，成本低、施工簡單，但抗電磁干擾能力較弱；STP 有屏蔽層，抗干擾能力強，適合高雜訊或工業環境，但線材與施工成本較高，且必須良好接地才能發揮效果。
• 為什麼 VSWR 越低代表傳輸品質越好？
VSWR 低表示傳輸線與負載阻抗匹配良好，反射波小，能量幾乎全送出，訊號品質高、功率損失低，也減少了設備過熱或損壞風險；VSWR 高則代表反射嚴重，傳輸品質變差。
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2️⃣ 應用題
• 如果要在兩棟大樓之間建 10 公里 10Gbps 連線，應選哪種光纖與收發模組？需注意哪些參數？
選單模光纖搭配 10G SFP+ 長距離模組（如 10GBASE-LR 1310nm 標稱距離≥10km）。
需注意波長一致、光纖型別（單模 SMF）、模組標稱距離要大於實際距離、接頭型式（LC/SC）、以及交換器品牌的相容性，還要預留光損餘量。
• 5G 基地台選擇天線下傾角時，應考慮哪些因素以平衡覆蓋與干擾？
考慮用戶分布與密度、鄰近基站距離與干擾、地形與樓層高度、市區或郊區場景不同，再配合實測數據（drive test）微調電下傾角與機械下傾角，才能在覆蓋與干擾間取得平衡。
• 偏鄉基地台回傳成本高時，你會如何在光纖與微波之間做選擇？
若光纖施工成本過高且距離、視線條件允許，可選擇微波或毫米波回傳，建設快、成本低，可提供數百 Mbps 至數 Gbps 的傳輸速率；光纖則延遲低、帶寬大但成本高，視預算與需求取捨。
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3️⃣ 情境題
• 更換 SFP 模組後網路不通，可能原因有哪些？如何排查？
可能原因有波長不一致、單模/多模混用、模組速率與埠不符、品牌或編碼不相容、光纖過長或跳線損壞。
排查可先確認兩端模組標籤與規格，再用光功率計或 OTDR 測試光纖，交叉更換已知良好的模組與跳線，同時檢查交換器日誌看有無「unsupported transceiver」或「link down」訊息。
• 在戶外光纖箱進水後，出現高損耗，應採取哪些修復步驟？
先停止該路業務，打開光纖箱排水、烘乾或更換受潮元件，清潔或重新接續受潮跳線與接頭，用 OTDR 測試全線損耗與斷點，必要時重新熔接光纖，最後改善箱體密封、防水防塵等級預防再發生。
• 在大型活動場館要提供高速 Wi-Fi，如何運用 Massive MIMO 與波束成形提升容量？
Massive MIMO 利用大量天線單元同時對多用戶傳輸多條獨立資料流，提高總容量與頻譜效率；波束成形將訊號聚焦給特定用戶或群組，提升 SNR 並減少干擾。結合使用能在相同頻寬下支撐更多連線、提高每位用戶速度，特別適合高密度人群場景。
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🛠️ 實務題演練 / 實作建議
• 端到端量測清單：
1. 光纖測試：光功率計 + OTDR 量測端點功率與損耗位置。
2. 雙絞線測試：用線纜測試儀檢查線序、串音與頻寬達標。
3. RF/同軸測試：量測 VSWR、檢查阻抗匹配。
4. 天線測試：調整高度、下傾角，量測覆蓋與干擾。
5. 收發模組檢查：波長、距離、相容性與溫度。
• 故障模擬練習：
o 模擬光纖斷裂或接頭損耗過高，用 OTDR 定位並重做接續。
o 模擬 RJ45 壓接錯線或屏蔽不良，用測試儀比對並重壓。
o 模擬 VSWR 過高，檢查接頭、阻抗與線路長度做改善。
o 模擬天線下傾角錯誤，量測覆蓋範圍與干擾並調整。
• 評估項目：
o 測試報告是否完整、標籤是否清楚、故障定位時間與修復速度。
👉 一句話總結：實際動手量測與模擬故障，是把書本知識變成現場技能的最佳方式。
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📘 本章學習收穫總結
學習完本章「網路傳輸媒介與技術」後，你已能全面理解從光纖到天線的網路骨幹架構與實務基礎。你能清楚區分單模與多模光纖在距離與成本的取捨，掌握光纖接續與 OTDR 測試的關鍵流程；了解雙絞線、同軸電纜、波導的結構與阻抗匹配原理；熟悉天線設計與 MIMO 波束成形對訊號覆蓋與容量的影響；並能根據場景選擇合適的光電模組與連接器。最重要的是，你已建立起端到端網路建設的工程思維，具備從佈線、測試、到優化整體傳輸品質的能力，為邁向 6G 與智慧城市網路設計打下堅實基礎。
