光纖上網究竟是如何實現的?

喬喬


首先,我們每個人家裡都會有一個弱電箱。
弱電箱裡,會有一根光纖。光纖連著我們常說的“光貓”。
這個光貓,學名叫作ONT,光網絡終端(Optical Network Terminal),也被叫作光纖用戶接入設備。
我們都會買一個無線路由器(也就是Wi-Fi路由器)。
路由器連接光貓,然後撥號訪問互聯網。
無線路由器再把有線信號變成無線信號,分享Wi-Fi信號給家裡的無線設備,例如手機、電腦、ipad等。
弱電箱裡面的光纖又是哪裡來的呢?
一般來說,每棟居民樓都有強電井和弱電井。弱電井裡,一般會有一個光分接箱,裡面會有分光器。
弱電井
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,也叫光分路器
光纜分接箱+分光器
分光器分出來的光纖,就分別進入各個住戶家中的弱電箱裡。
我們繼續往上看。
我們經常在馬路邊上看到這樣的一個櫃子:
這個櫃子,叫做光交箱。其實裡面也是大量的光纖。
光交箱裡面的ODF光纖配線架
不管是弱電井裡的光纖,還是馬路邊光交箱裡的光纖,都是來自於上一級光設備。這個設備,就是OLT。
OLT,Optical Line Terminal,光線路終端。
華為和中興的OLT設備
一臺OLT設備,會承載一定範圍區域的光接入業務,例如一棟大樓或一個居民小區。
OLT、分光器、ONT,共同組成了我們常說的PON(念pàng,胖)網絡。
PON,就是Passive Optical Network,無源光網絡。
什麼是無源?
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,你給什麼就是什麼,沒有能量源去進行放大或轉換。
無源光網絡相比於有源光網絡,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:
回顧一下,PON的主要組成部分包括:
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。
這個好理解,就是分發下行數據,匯聚上行數據。
剛才我們說的光貓是ONT(光網絡終端)。ONT其實是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。
PON採用的是WDM(波分複用,其實也就是頻分複用,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,大覆蓋範圍,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:
大家其實也不用記住那麼多,反正記住GPON最流行,現在各大運營商都在努力發展GPON,就行了。
PON再往上,就是城域網了,也就是承載網的主體部分了(PON是接入網)。
承載網主要包括骨幹網和城域網。骨幹網分為省內、省際骨幹。城域網分為核心層、匯聚層、接入層。
城域網,就是MAN(Metropolitan Area Network)。顧名思義,就是一個城市範圍內的通信網絡。
骨幹網,Backbone Network,是一個運營商最核心的部分。某個運營商的骨幹網,會和其它運營商相連。全部運營商的骨幹網,共同組成了互聯網的骨幹。
骨幹網使用的電信級核心路由器
像阿里、騰訊、京東、百度這些互聯網服務提供商的機房,還有云計算中心,都擁有各大運營商的專線線路,連到運營商們的骨幹網上面。
數據中心(IDC)
除了光接入網絡(固網寬帶網絡)以外,承載網也和別的服務業務網絡相連,例如PSTN網絡(固定電話網)、IPTV網絡、移動通信(2/3/4G)網絡,實現業務的互聯互通。
畫一個完整的光纖上網示意圖,大概是這樣的:
好啦,說了那麼多,現在大家應該都明白,我們到底是怎麼通過光纖寬帶上網的了吧。

天天睡不著


首先,將光信號取代電信號,將玻璃纖維取代導線作為傳輸介質的,是華裔物理學家:高錕(1933年11月4日-2018年9月23日)。最終和霍克漢姆共同驗證並得出可行結論,高錕並由此獲得諾貝爾物理學家。

光纖通訊之父:高錕先生。


想了解光纖如何服務於計算機網絡,首先得明白:我們生活中使用的計算機涉及到的內容,最終都是以 二進制 作為數制來處理的,這也是常聽說的:“計算機只懂得0和1”這種說法的原因。計算機網絡,可以理解為將一個節點的二進制數字傳輸到另一個節點,用來傳輸的二進制信號就叫數字信號

那麼數字信號在光纖中怎麼傳輸呢:

和無線網絡類似,光貓、光模塊、光纖收發器等將電信號調製為光信號,在光纖上傳輸,對端的光信號處理設備再把接收到的光信號調製成電信號,可供計算機或者其他設備識別。


以家中的一部手機,訪問網絡為例,簡單說明無線、有線、光纖信號調製傳輸過程:

手機無線網卡將電信號調製為無線電信號,通過射頻信號傳播給無線路由器,無線路由器

將無線電信號解調製為電信號,傳播給光貓,光貓將電信號調製為光信號,傳播給運營商設備。運營商設備再把這個數字信號往下傳播,以此實現上網。(只說明數字信號在物理層的傳播,不考慮其它概念。)


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