《网络是怎么样连接的》读书笔记 - FTTH

简介

FTTH指的是基于光纤的接入网技术，这部分关键是了解光纤如何使用。

FTTH是现代最为流行的接入互联网的方式，虽然不知道未来会如何改变，但是目前来看光纤接入还会流行非常长的一段时间。

FTTH是什么？

光纤到户（英语：Fiber To The Home，缩写：FTTH）是一种光纤通信的传输方法。是直接把光纤接到用户的家中（用户所需的地方）。

这种光纤通信方式及策略与FTTN、FTTC、HFC（Hybrid Fiber Coaxial）等也不同，它们都是需要依赖传统的金属电线，包括双绞线及同轴电缆等，作“最后一哩”的信息传输。

更多资料：FTTH

什么是光纤？

光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是“光的全反射”。和ADSL复杂的多频段电信号不同，光信号非常简单，只需要用暗和亮表示0和1即可，具体的传输方式是通过材料的特性使用高电压发亮光和低电压发暗光，在接收端通过光敏组感应光亮变化来确定产生不同的电压，关于光纤的通信原理可以看下面的图表：

单模和多模

光纤设计最大的难点也是特点就是让光限制在一定的角度进入，由于反射会产生相位变化，如果相位不一致的光纤汇集就会出现干涉，这个现象和水波类似，如果两道水波之间互相碰撞最终结果是相互抵消。

所以光纤材料中纤芯的材质非常关键，通过光纤的直径可以划分为单模和多模两种，单模的纤芯非常细，入射角度很小的光才能进入，而多模刚好相反，它会比较粗并且入射角度更大的光也可以进入，但是单模和多模的主要区别仅是同一角度有多少相位一致的有多少可以进入。

单模和多模的区别是在传输的失真控制上，由于多模可以进入更多的光线，所以对于材料要求可以稍微低一些，但是信号失真会变强，而单模由于只传到一条光线，需要更昂贵的材料支撑，但是信号失真的概率越小。

最后光纤有一个无法避免的通病，那就是线路越长失真越大，这是任何材料都无法避免的问题。

光纤接入方式

光纤代替ADSL接入互联网的方式别称作ADSL，而接入方式主要为直连和分路的方式接入。

1. 第一种方式是把用户端接入到最近的电话局，这种接入方式也是从ADSL上进行改良的，只不过把电信号换成了光信号，同时不需要把MAC网络包转为信元直接把以太网的包转为光信号传输即可，另外传输的时候由于是同一条光纤进行传输，为此上行的信号和下行的传输混合会通过棱镜的原理进行划分，简单来说就是是上行和下行信号采用不同波长的光，这样传输的时候即使混合也可以正常传输。 除了光纤替代了ADSL传输之外，整体的传输过程和ADSL大体类似。

波分复用：在一条光纤中使用不同的波长传输多个光信号。

1. 第二种方式就是在用户附近的电线杆上安装一个分光器的东西，这种方式是目前我们比较常看到的方式，这种方式通过多个用户接入，用户端不使用光纤收发器而是通过ONU的设备替换，在数据发送到BAS值钱，会通过OLT的设备接收。OLT 和 ONU 中具备通过调整信号收发时机来避免碰撞的功能，同时因为是多个用户接入一个分光器，为了防止信号错误传入其它用户泄露隐私，分光器会在不同的接入用户端添加ONU标识，最后转化为对应的以太网信号传输。

ONU是什么？

ONU就是Optical Network Unit 光网络单元。ONU具有两点作用：对OLT发送的广播进行选择性接收，若需要接收该数据要对OLT进行接收响应；对用户需要发送的以太网数据进行收集和缓存，按照被分配的发送窗口向OLT端发送该缓存数据。

在FTTx网络不同的部署ONU接入方式也有所不同，例如 FTTC（Fiber To The Curb）：ONU放置在小区的中心机房；FTTB（Fiber To The Building）：ONU放置在楼道的接线箱；FTTH（Fiber To The Home）：ONU放置在家庭用户中。

光纤历史

最后补补光纤的历史，我们可能误以为光纤是跟随计算机的发展一起发展的，实际上早在电报时代就已经有相关的历史了。

1880年，亚历山大·贝尔Alexander Graham Bell发明了“光话机”。

1887年，英国科学家Charles Vernon Boys在实验室里拉出了第一条光纤。

1938年，美国Owens Illinois Glass公司与日本日东纺绩公司开始生产玻璃长纤维。1951年，光物理学家Brian O’Brian提出了包层的概念。

1956年，密歇根大学的一位学生制作了第一个玻璃包层光纤，他用一个折射率低的玻璃管熔化到高折射率的玻璃棒上。

1960年，Theodore Maiman 向人们展示了第一台激光器。这燃起了人们对光通信的兴趣，激光看起来是很有前途的通信方式，可以解决传输带宽问题，很多实验室开始了实验。

1966年，英籍华裔学者高锟指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。

1970 年，美国康宁(Corning)公司就研制成功损耗20dB/km的石英光纤。1973 年，美国贝尔(Bell)实验室取得了更大成绩，光纤损耗降低到2.5dB/km。1976 年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长1.2μm)。

可以看到光纤前后是有100年的历史，不像是计算机一样突然的技术爆炸产生的，从整个历史时间轴可以看到高琨实际上是，在1966年，高锟先生首次提出当玻璃纤维的衰减率低于20dB/km时，光纤通信即可成功。

因为他的这一发现是真正的将理论作用于现实转变的人，他也因为光纤直接拿了诺贝尔奖，对人类社会的发展进程影响深远。

小结

FTTH的接入方式实际上是对ADSL方式到一种改进，主要要点是使用光纤材料替代原本的电话线传输，但是需要注意光纤虽然可以使用光信号进行传输，但是最终依然需要转为电信号才能完成互联网通信。