光纖寬帶技術(shù)科普文，圖解光纖上網(wǎng)流程

　　在這種驕陽似火的天氣，相信很多人都會選擇躲在空調(diào)房里續(xù)命。與此同時(shí)，肯定也不會忘記刷手機(jī)、上網(wǎng)。

　　嗯，今天我要和大家聊的話題，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：一種是通過手機(jī)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);還有一種，更為普遍，就是通過家里或單位里的寬帶。

　　從專業(yè)角度來說，通過無線的方式，就是無線接入。通過有線的方式，就是有線接入。

　　顯然，手機(jī)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，肯定屬于無線。而家里或單位寬帶，屬于有線。

　　有線接入，也經(jīng)常被稱為“固網(wǎng)接入”(固網(wǎng)：固定電話網(wǎng)絡(luò))。寬帶接入、IPTV接入，都屬于“有線”。

　　今天我要介紹的，就是寬帶接入。

　　寬帶上網(wǎng)的發(fā)展史

　　我們還是從頭開始說起吧。

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

　　小棗君最早開始上網(wǎng)，是在大學(xué)的時(shí)候。宿舍有一根電話線，平時(shí)插在電話上，接打電話。要上網(wǎng)的時(shí)候，插在電腦的調(diào)制解調(diào)器卡(Modem，俗稱“貓”)上，然后在電腦上設(shè)置撥號上網(wǎng)。

　　設(shè)置完畢之后，開始撥號。

　　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，你沒看錯，就是這么慢。當(dāng)初我們整個宿舍就靠這個電話撥號，連到學(xué)校系統(tǒng)上選課，當(dāng)時(shí)的心情請大家自行體會。。。

　　而且，采用這種原始方式，一旦你撥號上網(wǎng)，電話就無法打通，處于“占線”狀態(tài)。不僅如此，費(fèi)用還特別貴，上網(wǎng)就和打電話一樣，是按照分鐘來計(jì)費(fèi)的。速度本來就慢，眼看著錢嘩嘩流走，能把你急死。

　　后來，過了幾年，開始有了ADSL。出現(xiàn)了下圖這么一個小玩意，叫ADSL貓(Modem)，電話線插在ADSL貓上，然后ADSL貓通過網(wǎng)線連到電腦上。

　　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，訪問網(wǎng)頁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(yàn)得到了大幅改善。

　　這個ADSL，就是Asymmetric Digital Subscriber Line(非對稱數(shù)字用戶線路)，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(dāng)時(shí)ADSL剛剛出現(xiàn)的時(shí)候，我就很好奇，同樣是那么細(xì)細(xì)的一根電話線，又不是網(wǎng)線雙絞線，怎么速度突然就上來了呢?

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

　　而ADSL技術(shù)，采用頻分復(fù)用的方式，把普通電話線分為電話、上行和下行三個相對獨(dú)立的通道，既避免了干擾，又提升了速率。

　　具體來說，ADSL采用DMT(離散多音頻)技術(shù)，將原來電話線路4KHz到1.1MHz頻段劃分成256個頻寬為4.3125KHz的子頻帶。其中，4KHz以下頻段仍用于傳送POTS(傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù))，20KHz到138KHz的頻段用來傳送上行信號，138KHz到1.1MHZ的頻段用來傳送下行信號。

　　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)和打電話也不再沖突了，可以同時(shí)進(jìn)行。

　　后來，在ADSL基礎(chǔ)上，又升級出了ADSL2，ADSL2+，速率也一度能達(dá)到20Mbps。

　　除了ADSL之外，我們身邊還出現(xiàn)了廣電寬帶(有線通)、ISDN專線等上網(wǎng)方式。

　　廣電寬帶，我相信用過的人都印象深刻。其實(shí)就是通過有線電視(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(shù)字網(wǎng))。成本比較高，網(wǎng)速也不快，不多介紹了。

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

　　于是，光纖出現(xiàn)在我們身邊，“光通信時(shí)代”到來了。

　　光通信時(shí)代

　　大家一定經(jīng)常聽說過“光進(jìn)銅退”。所謂“光進(jìn)銅退”，通俗來說，就是逐步用光纖替換銅線(電話線、同軸電纜、雙絞線)，實(shí)現(xiàn)窄帶銅纜網(wǎng)絡(luò)向光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變。

　　這么做的原因，一方面是因?yàn)樗俾侍嵘男枨螅硪环矫?，是因?yàn)槌杀尽?/p>

　　隨著時(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(yùn)營商來說，當(dāng)然喜歡便宜且好用的咯!

　　好，我們來看看這個光纖寬帶到底是個什么東東。

　　首先，我們看下運(yùn)營商通信網(wǎng)絡(luò)的一個整體結(jié)構(gòu)：

　　最頂上的，就是IP骨干網(wǎng)，簡單來說，就是運(yùn)營商最核心的網(wǎng)絡(luò)。骨干網(wǎng)和其它運(yùn)營商相連。不同運(yùn)營商的骨干網(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)(電話網(wǎng))、IPTV網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供多種業(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，就是一個城市范圍內(nèi)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，就是離我們用戶端最近的一層。接入層這部分的網(wǎng)絡(luò)，也稱之為接入網(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，無源光網(wǎng)絡(luò)。

　　什么是無源?

　　這個“源”，就是指電源、能量源、功率源。

　　說白了，沒有此類“源”的電子設(shè)備，就叫無源設(shè)備。再簡單一點(diǎn)，無源網(wǎng)絡(luò)下，你給什么就是什么，沒有能量源去進(jìn)行放大或轉(zhuǎn)換。

　　無源光網(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(xiàn)故障點(diǎn)。

　　PON的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下：

　　PON由以下部分組成：

　　OLT(光線路終端)

　　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)以便向終端用戶傳輸，另一方面將來自終端用戶的信號按照業(yè)務(wù)類型分別送入各種業(yè)務(wù)網(wǎng)中。

　　POS(無源分光器)

　　這個好理解，就是分發(fā)下行數(shù)據(jù)，匯聚上行數(shù)據(jù)。

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

　　最靠近用戶側(cè)的設(shè)備。很多人分不清ONU和ONT，其實(shí)，簡單分辨，ONT是ONU的一種，ONT只有一個口，給一家用戶服務(wù)，ONU給多家用戶服務(wù)。我們家里的那個光貓，就是ONT。

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

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

　　按承載的內(nèi)容，PON主要分為以下幾種：

　　基于ATM的無源光網(wǎng)絡(luò)(APON)

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

　　基于GFP(通用成幀規(guī)程)的吉比特?zé)o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(xiàn)在各大運(yùn)營商都在努力發(fā)展GPON，就行了。

　　圖解光纖上網(wǎng)流程

　　說了半天，大家可能會有點(diǎn)發(fā)暈，我們還是以實(shí)際案例和圖片來說明吧。

　　我們從IP骨干網(wǎng)開始，由上而下，一個個來說。

　　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(shù)據(jù)中心的服務(wù)器。

　　如果是企業(yè)的數(shù)據(jù)中心，會有不同運(yùn)營商的連接線路。通過這些線路，連入運(yùn)營商的國家級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)。通過承載網(wǎng)這些轉(zhuǎn)發(fā)之后，終于來到了接入網(wǎng)。也就是我們的PON。

　　到了PON之后，首先是接入OLT。

　　OLT會負(fù)責(zé)一定范圍的區(qū)域，一棟大樓或一個居民小區(qū)。這個是根據(jù)用戶數(shù)量和規(guī)模決定的。對于像辦公樓或?qū)W校這樣的人員密集區(qū)域，也可能會直接放在大樓內(nèi)。

　　OLT設(shè)備出來的光纖，通過ODF機(jī)架、光交箱，連接到小區(qū)的各個居民樓。

　　在居民樓的弱電井里，一般會有一個光分接箱，里面會有分光器。

　　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(yīng)樓層(或多個樓層)的用戶。

　　分光器分出來的光纖，就分別進(jìn)入各個住戶的家中。

　　光纖入戶之后，就會連到家里的弱電箱里面。

　　弱電箱里，會有一個“光貓”。這個光貓，之前說了，其實(shí)就是ONT，無源光纖用戶接入設(shè)備。

　　接下來的部分大家就很熟悉了，每戶家庭都會買一個無線路由器(也就是Wi-Fi路由器)。通過路由器，連接光貓撥號，把光纖網(wǎng)絡(luò)信號變成你家的無線網(wǎng)絡(luò)信號，讓手機(jī)、電腦、ipad等設(shè)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，F(xiàn)iber To The Home)。

　　但是，對于很多老小區(qū)，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備還不足以滿足FTTH的條件，光纖無法到戶，就會采用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(dāng)OLT出來的光纖，經(jīng)過ODF光纖配線架和分光器，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，簡單說，就是把光纖方式變成ADSL方式、POTS方式、LAN方式。

　　然后，再通過上述方式，將寬帶網(wǎng)絡(luò)送到住戶家中。

　　好啦，說了那么多，現(xiàn)在大家應(yīng)該都明白，我們到底是怎么通過光纖寬帶上網(wǎng)的吧?

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

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