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《網絡是怎麼樣連接配接的》讀書筆記 - FTTH

簡介

FTTH指的是基于光纖的接入網技術,這部分關鍵是了解光纖如何使用。

FTTH是現代最為流行的接入網際網路的方式,雖然不知道未來會如何改變,但是目前來看光纖接入還會流行非常長的一段時間。

FTTH是什麼?

光纖到戶(英語:Fiber To The Home,縮寫:FTTH)是一種​​光纖通信​​​的傳輸方法。是直接把​​光纖​​​接到​​使用者​​的家中(使用者所需的地方)。

這種光纖通信方式及政策與​​FTTN​​​、​​FTTC​​​、​​HFC​​​(Hybrid Fiber Coaxial)等也不同,它們都是需要依賴傳統的金屬電線,包括​​雙絞線​​​及​​同軸電纜​​​等,作“​​最後一哩​​”的資訊傳輸。

更多資料:​​FTTH​​

什麼是光纖?

光纖是光導​​纖維​​​的簡寫,是一種由​​玻璃​​​或​​塑膠​​​制成的​​纖維​​​,可作為光傳導工具。傳輸原理是“光的​​全反射​​”。和ADSL複雜的多頻段電信号不同,光信号非常簡單,隻需要用暗和亮表示0和1即可,具體的傳輸方式是通過材料的特性使用高電壓發亮光和低電壓發暗光,在接收端通過光敏組感應光亮變化來确定産生不同的電壓,關于光纖的通信原理可以看下面的圖表:

《網絡是怎麼樣連接配接的》讀書筆記 - FTTH

單模和多模

光纖設計最大的難點也是特點就是讓光限制在一定的角度進入,由于反射會産生相位變化,如果相位不一緻的光纖彙集就會出現幹涉,這個現象和水波類似,如果兩道水波之間互相碰撞最終結果是互相抵消。

是以光纖材料中纖芯的材質非常關鍵,通過光纖的直徑可以劃分為單模和多模兩種,單模的纖芯非常細,入射角度很小的光才能進入,而多模剛好相反,它會比較粗并且入射角度更大的光也可以進入,但是單模和多模的主要差別僅是同一角度有多少相位一緻的有多少可以進入。

單模和多模的差別是在傳輸的失真控制上,由于多模可以進入更多的光線,是以對于材料要求可以稍微低一些,但是信号失真會變強,而單模由于隻傳到一條光線,需要更昂貴的材料支撐,但是信号失真的機率越小。

最後光纖有一個無法避免的通病,那就是線路越長失真越大,這是任何材料都無法避免的問題。

光纖接入方式

光纖代替ADSL接入網際網路的方式别稱作ADSL,而接入方式主要為直連和分路的方式接入。

  1. 第一種方式是把使用者端接入到最近的電話局,這種接入方式也是從ADSL上進行改良的,隻不過把電信号換成了光信号,同時不需要把MAC網絡包轉為信元直接把以太網的包轉為光信号傳輸即可,另外傳輸的時候由于是同一條光纖進行傳輸,為此上行的信号和下行的傳輸混合會通過棱鏡的原理進行劃分,簡單來說就是是上行和下行信号采用不同波長的光,這樣傳輸的時候即使混合也可以正常傳輸。

    除了光纖替代了ADSL傳輸之外,整體的傳輸過程和ADSL大體類似。

波分複用:在一條光纖中使用不同的波長傳輸多個光信号。
  1. 第二種方式就是在使用者附近的電線杆上安裝一個分光器的東西,這種方式是目前我們比較常看到的方式,這種方式通過多個使用者接入,使用者端不使用光纖收發器而是通過ONU的裝置替換,在資料發送到BAS值錢,會通過OLT的裝置接收。OLT 和 ONU 中具備通過調整信号收發時機來避免碰撞的功能,同時因為是多個使用者接入一個分光器,為了防止信号錯誤傳入其它使用者洩露隐私,分光器會在不同的接入使用者端添加ONU辨別,最後轉化為對應的以太網信号傳輸。
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ONU是什麼?

ONU就是Optical Network Unit 光網絡單元。ONU具有兩點作用:對OLT發送的廣播進行選擇性接收,若需要接收該資料要對OLT進行接收響應;對使用者需要發送的​​以太網​​資料進行收集和緩存,按照被配置設定的發送視窗向OLT端發送該緩存資料。

在​​FTTx​​​網絡不同的部署ONU接入方式也有所不同,例如 FTTC(Fiber To The Curb):ONU放置在小區的中心機房;FTTB(Fiber To The Building):ONU放置在樓道的接線箱;​​FTTH​​(Fiber To The Home):ONU放置在家庭使用者中。

光纖曆史

最後補補光纖的曆史,我們可能誤以為光纖是跟随計算機的發展一起發展的,實際上早在電報時代就已經有相關的曆史了。

1880年,亞曆山大·貝爾Alexander Graham Bell發明了“光話機”。

1887年,英國科學家Charles Vernon Boys在實驗室裡拉出了第一條光纖。

1938年,美國Owens Illinois Glass公司與日本日東紡績公司開始生産玻璃長纖維。 1951年,光實體學家Brian O’Brian提出了包層的概念。

1956年,密歇根大學的一位學生制作了第一個玻璃包層光纖,他用一個折射率低的玻璃管熔化到高折射率的玻璃棒上。

1960年,Theodore Maiman 向人們展示了第一台雷射器。這燃起了人們對光通信的興趣,雷射看起來是很有前途的通信方式,可以解決傳輸帶寬問題,很多實驗室開始了實驗。

1966年,英籍華裔學者高锟指出了利用光纖進行資訊傳輸的可能性和技術途徑,奠定了現代光通信——光纖通信的基礎。

1970 年,美國康甯(Corning)公司就研制成功損耗20dB/km的石英光纖。 1973 年,美國貝爾(Bell)實驗室取得了更大成績,光纖損耗降低到2.5dB/km。 1976 年,日本電報電話(NTT)公司将光纖損耗降低到0.47 dB/km(波長1.2μm)。

小結