光纖寬帶技術科普文，圖解光纖上網流程

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

　　嗯，今天我要和大家聊的話題，就和上網有關。

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

　　從專業角度來說，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，手機數據業務，肯定屬于無線。而家里或單位寬帶，屬于有線。

　　有線接入，也經常被稱為“固網接入”(固網：固定電話網絡)。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。

　　寬帶上網的發展史

　　我們還是從頭開始說起吧。

　　大家還記得自己最早開始上網的時候，是采用什么方式嗎?

　　小棗君最早開始上網，是在大學的時候。宿舍有一根電話線，平時插在電話上，接打電話。要上網的時候，插在電腦的調制解調器卡(Modem，俗稱“貓”)上，然后在電腦上設置撥號上網。

　　設置完畢之后，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，那就是連上了互聯網。

　　撥號上網的網速有多少呢?56Kbps……

　　是的，你沒看錯，就是這么慢。當初我們整個宿舍就靠這個電話撥號，連到學校系統上選課，當時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，電話就無法打通，處于“占線”狀態。不僅如此，費用還特別貴，上網就和打電話一樣，是按照分鐘來計費的。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貓通過網線連到電腦上。

　　采用ADSL之后，網絡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，訪問網頁什么的基本算是流暢，聊QQ就更快了，大家的互聯網體驗得到了大幅改善。

　　這個ADSL，就是Asymmetric Digital Subscriber Line(非對稱數字用戶線路)，屬于DSL技術的一種。DSL技術，是美國貝爾通信研究所于1989年發明的。

　　當時ADSL剛剛出現的時候，我就很好奇，同樣是那么細細的一根電話線，又不是網線雙絞線，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)，并沒有完全發揮它的全部潛力。

　　而ADSL技術，采用頻分復用的方式，把普通電話線分為電話、上行和下行三個相對獨立的通道，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，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(傳統電話業務)，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，價格也大幅下降。上網時，不再需要“爭分奪秒”。而且，上網和打電話也不再沖突了，可以同時進行。

　　后來，在ADSL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(有線通)、ISDN專線等上網方式。

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

　　ISDN，就是Integrated Services Digital Network(綜合業務數字網)。成本比較高，網速也不快，不多介紹了。

　　不管怎么說，雖然ADSL大幅提升了網速，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，光纖出現在我們身邊，“光通信時代”到來了。

　　光通信時代

　　大家一定經常聽說過“光進銅退”。所謂“光進銅退”，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)，實現窄帶銅纜網絡向光纖寬帶網絡的轉變。

　　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。

　　隨著時代的發展，銅金屬的價格大幅提升，而光纖光纜和光收發模塊的價格卻在逐年下降。作為運營商來說，當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，我們看下運營商通信網絡的一個整體結構：

　　最頂上的，就是IP骨干網，簡單來說，就是運營商最核心的網絡。骨干網和其它運營商相連。不同運營商的骨干網，組成了互聯網的骨干。

　　而且，它也和別的服務網絡相連，例如PSTN網絡(電話網)、IPTV網絡，為用戶提供多種業務。

　　國家骨干網往下，是省級骨干網。再往下，就是城域網，Metropolitan Area Network。顧名思義，就是一個城市范圍內的通信網絡。

　　城域網分為三層：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。接入層這部分的網絡，也稱之為接入網。“光進銅退”的重點和難點，就在于這個接入層。

　　目前最主流的光纖接入技術，就是PON(念pàng，胖)。

　　PON，就是Passive Optical Network，無源光網絡。

　　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”的電子設備，就叫無源設備。再簡單一點，無源網絡下，你給什么就是什么，沒有能量源去進行放大或轉換。

　　無源光網絡相比于有源光網絡，最大的優點，就是降低了故障率。有源部件，更容易出現故障點。

　　PON的網絡架構如下：

　　PON由以下部分組成：

　　OLT(光線路終端)

　　一方面將承載各種業務的信號在局端進行匯聚，按照一定的信號格式送入接入網絡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務類型分別送入各種業務網中。

　　POS(無源分光器)

　　這個好理解，就是分發下行數據，匯聚上行數據。

　　ONU(光網絡單元)/ ONT(光網絡終端)

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

　　PON采用的是WDM(波分復用，其實也就是頻分復用，波長×頻率=光速)技術，實現單纖雙向傳輸，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點，是目前最受歡迎的光接入技術。

　　按承載的內容，PON主要分為以下幾種：

　　基于ATM的無源光網絡(APON)

　　基于Ethernet(以太網)的以太無源光網絡(EPON)

　　基于GFP(通用成幀規程)的吉比特無源光網絡(GPON)

　　大家其實也不用記住那么多，反正記住GPON最好最牛掰，現在各大運營商都在努力發展GPON，就行了。

　　圖解光纖上網流程

　　說了半天，大家可能會有點發暈，我們還是以實際案例和圖片來說明吧。

　　我們從IP骨干網開始，由上而下，一個個來說。

　　首先，所謂上網，就是享受網絡服務商提供的服務。例如，使用騰訊提供的微信服務，使用阿里提供的淘寶服務，使用優酷提供的視頻服務。

　　這些服務，都是基于企業在數據中心的服務器。

　　如果是企業的數據中心，會有不同運營商的連接線路。通過這些線路，連入運營商的國家級IP骨干網絡。

　　然后國家骨干網，連接到省骨干網。省骨干網，再連接到地市的城域網。通過承載網這些轉發之后，終于來到了接入網。也就是我們的PON。

　　到了PON之后，首先是接入OLT。

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

　　OLT設備出來的光纖，通過ODF機架、光交箱，連接到小區的各個居民樓。

　　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，覆蓋相應樓層(或多個樓層)的用戶。

　　分光器分出來的光纖，就分別進入各個住戶的家中。

　　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，其實就是ONT，無源光纖用戶接入設備。

　　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，把光纖網絡信號變成你家的無線網絡信號，讓手機、電腦、ipad等設備得以上網。

　　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，Fiber To The Home)。

　　但是，對于很多老小區，網絡基礎設備還不足以滿足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OLT出來的光纖，經過ODF光纖配線架和分光器，到了大樓里，就直接進入了大樓弱電間的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，將寬帶網絡送到住戶家中。

　　好啦，說了那么多，現在大家應該都明白，我們到底是怎么通過光纖寬帶上網的吧?

　　大家有興趣的話，可以注意觀察一下你們身邊的通信設施，包括弱電井、光交箱，甚至弱電間(如果進得去的話)，看看是否能夠認得出來，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施。畢竟，誰也不希望自己家的網絡中斷，而且，這么熱的天，也請體諒一下我們辛苦工作的通信汪!