光纖寬帶技術(shù)科普文，圖解光纖上網(wǎng)流程

　　在這種驕陽(yáng)似火的天氣，相信很多人都會(huì )選擇躲在空調房里續命。與此同時(shí)，肯定也不會(huì )忘記刷手機、上網(wǎng)。

　　嗯，今天我要和大家聊的話(huà)題，就和上網(wǎng)有關(guān)。

　　如今，上網(wǎng)成為我們每天生活必不可少的組成部分。而我們上網(wǎng)所采取的方式，其實(shí)主要就是兩種：一種是通過(guò)手機的數據業(yè)務(wù);還有一種，更為普遍，就是通過(guò)家里或單位里的寬帶。

　　從專(zhuān)業(yè)角度來(lái)說(shuō)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式，就是無(wú)線(xiàn)接入。通過(guò)有線(xiàn)的方式，就是有線(xiàn)接入。

　　顯然，手機數據業(yè)務(wù)，肯定屬于無(wú)線(xiàn)。而家里或單位寬帶，屬于有線(xiàn)。

　　有線(xiàn)接入，也經(jīng)常被稱(chēng)為“固網(wǎng)接入”(固網(wǎng)：固定電話(huà)網(wǎng)絡(luò ))。寬帶接入、IPTV接入，都屬于“有線(xiàn)”。

　　今天我要介紹的，就是寬帶接入。

　　寬帶上網(wǎng)的發(fā)展史

　　我們還是從頭開(kāi)始說(shuō)起吧。

　　大家還記得自己最早開(kāi)始上網(wǎng)的時(shí)候，是采用什么方式嗎?

　　小棗君最早開(kāi)始上網(wǎng)，是在大學(xué)的時(shí)候。宿舍有一根電話(huà)線(xiàn)，平時(shí)插在電話(huà)上，接打電話(huà)。要上網(wǎng)的時(shí)候，插在電腦的調制解調器卡(Modem，俗稱(chēng)“貓”)上，然后在電腦上設置撥號上網(wǎng)。

　　設置完畢之后，開(kāi)始撥號。

　　一陣“撕心裂肺”的咯咯吱吱聲之后，顯示撥號已成功，那就是連上了互聯(lián)網(wǎng)。

　　撥號上網(wǎng)的網(wǎng)速有多少呢?56Kbps……

　　是的，你沒(méi)看錯，就是這么慢。當初我們整個(gè)宿舍就靠這個(gè)電話(huà)撥號，連到學(xué)校系統上選課，當時(shí)的心情請大家自行體會(huì )。。。

　　而且，采用這種原始方式，一旦你撥號上網(wǎng)，電話(huà)就無(wú)法打通，處于“占線(xiàn)”狀態(tài)。不僅如此，費用還特別貴，上網(wǎng)就和打電話(huà)一樣，是按照分鐘來(lái)計費的。速度本來(lái)就慢，眼看著(zhù)錢(qián)嘩嘩流走，能把你急死。

　　后來(lái)，過(guò)了幾年，開(kāi)始有了ADSL。出現了下圖這么一個(gè)小玩意，叫ADSL貓(Modem)，電話(huà)線(xiàn)插在A(yíng)DSL貓上，然后ADSL貓通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連到電腦上。

　　采用ADSL之后，網(wǎng)絡(luò )速率也得到了明顯提升，從512Kbps到1Mbps，再到后面的2Mbps。

　　雖然速率也還很低，但比56K快多了，訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)頁(yè)什么的基本算是流暢，聊QQ就更快了，大家的互聯(lián)網(wǎng)體驗得到了大幅改善。

　　這個(gè)ADSL，就是Asymmetric Digital Subscriber Line(非對稱(chēng)數字用戶(hù)線(xiàn)路)，屬于DSL技術(shù)的一種。DSL技術(shù)，是美國貝爾通信研究所于1989年發(fā)明的。

　　當時(shí)ADSL剛剛出現的時(shí)候，我就很好奇，同樣是那么細細的一根電話(huà)線(xiàn)，又不是網(wǎng)線(xiàn)雙絞線(xiàn)，怎么速度突然就上來(lái)了呢?

　　原來(lái)，原始方式的電話(huà)線(xiàn)，我們用于撥打電話(huà)，只占用了銅線(xiàn)的低頻部分(4KHz以下的部分)，并沒(méi)有完全發(fā)揮它的全部潛力。

　　而ADSL技術(shù)，采用頻分復用的方式，把普通電話(huà)線(xiàn)分為電話(huà)、上行和下行三個(gè)相對獨立的通道，既避免了干擾，又提升了速率。

　　具體來(lái)說(shuō)，ADSL采用DMT(離散多音頻)技術(shù)，將原來(lái)電話(huà)線(xiàn)路4KHz到1.1MHz頻段劃分成256個(gè)頻寬為4.3125KHz的子頻帶。其中，4KHz以下頻段仍用于傳送POTS(傳統電話(huà)業(yè)務(wù))，20KHz到138KHz的頻段用來(lái)傳送上行信號，138KHz到1.1MHZ的頻段用來(lái)傳送下行信號。

　　相比原始方式，ADSL不僅速率大幅提升，價(jià)格也大幅下降。上網(wǎng)時(shí)，不再需要“爭分奪秒”。而且，上網(wǎng)和打電話(huà)也不再沖突了，可以同時(shí)進(jìn)行。

　　后來(lái)，在A(yíng)DSL基礎上，又升級出了ADSL2，ADSL2+，速率也一度能達到20Mbps。

　　除了ADSL之外，我們身邊還出現了廣電寬帶(有線(xiàn)通)、ISDN專(zhuān)線(xiàn)等上網(wǎng)方式。

　　廣電寬帶，我相信用過(guò)的人都印象深刻。其實(shí)就是通過(guò)有線(xiàn)電視(CATV)的同軸電纜，提供寬帶接入的一種方式。

　　ISDN，就是Integrated Services Digital Network(綜合業(yè)務(wù)數字網(wǎng))。成本比較高，網(wǎng)速也不快，不多介紹了。

　　不管怎么說(shuō)，雖然ADSL大幅提升了網(wǎng)速，但銅線(xiàn)的傳輸速率終歸是有限制的。所以，找一個(gè)替代方案，迫在眉睫。

　　于是，光纖出現在我們身邊，“光通信時(shí)代”到來(lái)了。

　　光通信時(shí)代

　　大家一定經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)過(guò)“光進(jìn)銅退”。所謂“光進(jìn)銅退”，通俗來(lái)說(shuō)，就是逐步用光纖替換銅線(xiàn)(電話(huà)線(xiàn)、同軸電纜、雙絞線(xiàn))，實(shí)現窄帶銅纜網(wǎng)絡(luò )向光纖寬帶網(wǎng)絡(luò )的轉變。

　　這么做的原因，一方面是因為速率提升的需求，另一方面，是因為成本。

　　隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，銅金屬的價(jià)格大幅提升，而光纖光纜和光收發(fā)模塊的價(jià)格卻在逐年下降。作為運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，當然喜歡便宜且好用的咯!

　　好，我們來(lái)看看這個(gè)光纖寬帶到底是個(gè)什么東東。

　　首先，我們看下運營(yíng)商通信網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)整體結構：

　　最頂上的，就是IP骨干網(wǎng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是運營(yíng)商最核心的網(wǎng)絡(luò )。骨干網(wǎng)和其它運營(yíng)商相連。不同運營(yíng)商的骨干網(wǎng)，組成了互聯(lián)網(wǎng)的骨干。

　　而且，它也和別的服務(wù)網(wǎng)絡(luò )相連，例如PSTN網(wǎng)絡(luò )(電話(huà)網(wǎng))、IPTV網(wǎng)絡(luò )，為用戶(hù)提供多種業(yè)務(wù)。

　　國家骨干網(wǎng)往下，是省級骨干網(wǎng)。再往下，就是城域網(wǎng)，Metropolitan Area Network。顧名思義，就是一個(gè)城市范圍內的通信網(wǎng)絡(luò )。

　　城域網(wǎng)分為三層：核心層、匯聚層、接入層。

　　接入層，就是離我們用戶(hù)端最近的一層。接入層這部分的網(wǎng)絡(luò )，也稱(chēng)之為接入網(wǎng)?！肮膺M(jìn)銅退”的重點(diǎn)和難點(diǎn)，就在于這個(gè)接入層。

　　目前最主流的光纖接入技術(shù)，就是PON(念pàng，胖)。

　　PON，就是Passive Optical Network，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )。

　　什么是無(wú)源?

　　這個(gè)“源”，就是指電源、能量源、功率源。

　　說(shuō)白了，沒(méi)有此類(lèi)“源”的電子設備，就叫無(wú)源設備。再簡(jiǎn)單一點(diǎn)，無(wú)源網(wǎng)絡(luò )下，你給什么就是什么，沒(méi)有能量源去進(jìn)行放大或轉換。

　　無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )相比于有源光網(wǎng)絡(luò )，最大的優(yōu)點(diǎn)，就是降低了故障率。有源部件，更容易出現故障點(diǎn)。

　　PON的網(wǎng)絡(luò )架構如下：

　　PON由以下部分組成：

　　OLT(光線(xiàn)路終端)

　　一方面將承載各種業(yè)務(wù)的信號在局端進(jìn)行匯聚，按照一定的信號格式送入接入網(wǎng)絡(luò )以便向終端用戶(hù)傳輸，另一方面將來(lái)自終端用戶(hù)的信號按照業(yè)務(wù)類(lèi)型分別送入各種業(yè)務(wù)網(wǎng)中。

　　POS(無(wú)源分光器)

　　這個(gè)好理解，就是分發(fā)下行數據，匯聚上行數據。

　　ONU(光網(wǎng)絡(luò )單元)/ ONT(光網(wǎng)絡(luò )終端)

　　最靠近用戶(hù)側的設備。很多人分不清ONU和ONT，其實(shí)，簡(jiǎn)單分辨，ONT是ONU的一種，ONT只有一個(gè)口，給一家用戶(hù)服務(wù)，ONU給多家用戶(hù)服務(wù)。我們家里的那個(gè)光貓，就是ONT。

　　PON采用的是WDM(波分復用，其實(shí)也就是頻分復用，波長(cháng)×頻率=光速)技術(shù)，實(shí)現單纖雙向傳輸，上行波長(cháng)1310nm，下行波長(cháng)1490nm。

　　PON具有高帶寬，高效率，大覆蓋范圍，用戶(hù)接口豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)，是目前最受歡迎的光接入技術(shù)。

　　按承載的內容，PON主要分為以下幾種：

　　基于A(yíng)TM的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )(APON)

　　基于Ethernet(以太網(wǎng))的以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )(EPON)

　　基于GFP(通用成幀規程)的吉比特無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )(GPON)

　　大家其實(shí)也不用記住那么多，反正記住GPON最好最牛掰，現在各大運營(yíng)商都在努力發(fā)展GPON，就行了。

　　圖解光纖上網(wǎng)流程

　　說(shuō)了半天，大家可能會(huì )有點(diǎn)發(fā)暈，我們還是以實(shí)際案例和圖片來(lái)說(shuō)明吧。

　　我們從IP骨干網(wǎng)開(kāi)始，由上而下，一個(gè)個(gè)來(lái)說(shuō)。

　　首先，所謂上網(wǎng)，就是享受網(wǎng)絡(luò )服務(wù)商提供的服務(wù)。例如，使用騰訊提供的微信服務(wù)，使用阿里提供的淘寶服務(wù)，使用優(yōu)酷提供的視頻服務(wù)。

　　這些服務(wù)，都是基于企業(yè)在數據中心的服務(wù)器。

　　如果是企業(yè)的數據中心，會(huì )有不同運營(yíng)商的連接線(xiàn)路。通過(guò)這些線(xiàn)路，連入運營(yíng)商的國家級IP骨干網(wǎng)絡(luò )。

　　然后國家骨干網(wǎng)，連接到省骨干網(wǎng)。省骨干網(wǎng)，再連接到地市的城域網(wǎng)。通過(guò)承載網(wǎng)這些轉發(fā)之后，終于來(lái)到了接入網(wǎng)。也就是我們的PON。

　　到了PON之后，首先是接入OLT。

　　OLT會(huì )負責一定范圍的區域，一棟大樓或一個(gè)居民小區。這個(gè)是根據用戶(hù)數量和規模決定的。對于像辦公樓或學(xué)校這樣的人員密集區域，也可能會(huì )直接放在大樓內。

　　OLT設備出來(lái)的光纖，通過(guò)ODF機架、光交箱，連接到小區的各個(gè)居民樓。

　　在居民樓的弱電井里，一般會(huì )有一個(gè)光分接箱，里面會(huì )有分光器。

　　分光器，可以按照1：16或者1:32的比例，將一根光纖分為多路，覆蓋相應樓層(或多個(gè)樓層)的用戶(hù)。

　　分光器分出來(lái)的光纖，就分別進(jìn)入各個(gè)住戶(hù)的家中。

　　光纖入戶(hù)之后，就會(huì )連到家里的弱電箱里面。

　　弱電箱里，會(huì )有一個(gè)“光貓”。這個(gè)光貓，之前說(shuō)了，其實(shí)就是ONT，無(wú)源光纖用戶(hù)接入設備。

　　接下來(lái)的部分大家就很熟悉了，每戶(hù)家庭都會(huì )買(mǎi)一個(gè)無(wú)線(xiàn)路由器(也就是Wi-Fi路由器)。通過(guò)路由器，連接光貓撥號，把光纖網(wǎng)絡(luò )信號變成你家的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )信號，讓手機、電腦、ipad等設備得以上網(wǎng)。

　　以上，就是目前最典型的一種光纖寬帶接入方式。

　　大家注意到，在上面這種情況下，光纖是直接連到了家里，這種就叫做FTTH(光纖到戶(hù)，Fiber To The Home)。

　　但是，對于很多老小區，網(wǎng)絡(luò )基礎設備還不足以滿(mǎn)足FTTH的條件，光纖無(wú)法到戶(hù)，就會(huì )采用FTTB或FTTC的方式。

　　FTTB：光纖到樓宇(Fiber To The Building)

　　FTTC：光纖到路邊(Fiber To The Curb)

　　以FTTB為例，當OLT出來(lái)的光纖，經(jīng)過(guò)ODF光纖配線(xiàn)架和分光器，到了大樓里，就直接進(jìn)入了大樓弱電間的ONU。

　　ONU具備多種接入方式，簡(jiǎn)單說(shuō)，就是把光纖方式變成ADSL方式、POTS方式、LAN方式。

　　然后，再通過(guò)上述方式，將寬帶網(wǎng)絡(luò )送到住戶(hù)家中。

　　好啦，說(shuō)了那么多，現在大家應該都明白，我們到底是怎么通過(guò)光纖寬帶上網(wǎng)的吧?

　　大家有興趣的話(huà)，可以注意觀(guān)察一下你們身邊的通信設施，包括弱電井、光交箱，甚至弱電間(如果進(jìn)得去的話(huà))，看看是否能夠認得出來(lái)，哪些是OLT，哪些是ONU，哪些是分光器。

　　不過(guò)，看歸看，請不要觸碰或破壞這些設施。畢竟，誰(shuí)也不希望自己家的網(wǎng)絡(luò )中斷，而且，這么熱的天，也請體諒一下我們辛苦工作的通信汪!