探索接入网和网络运营商——光纤接入网(FTTH)


1、光纤的基本知识:

FTTH是一种基于光纤的接入网技术,它的关键点在于对光纤的使用。光纤的结构如下图所示:

它是由一种双层结构的纤维状透明材质(玻璃和塑料)构成的,通过在里面的纤芯中传导光信号来传输数字信息。亮表示1,暗表示0(如下图所示)。

2、单模与多模:

不同材质的光纤其透光率和折射率不同,纤芯的直径等因素也会影响光的传导。其中,纤芯的直径对光的传导影响很大。要理解这一点,需要知道光在光纤中是如何传导的(如下图所示)。

当然,也不是所有入射角度小的光线都会在纤芯中传导。光也是一种波,也存在相位,当光线在纤芯和包层的边界上反射时,会由于反射角产生相位变化。当朝反射面前进的光线和被反射回来的光线交会时,如果两条光线的相位不一致,就会彼此发生干涉抵消,只有那些相位一致的光线才会继续在光纤中传导(如下图所示)。

相位相同的波相互加强,相位不同的波相互抵消。光在被纤芯和包层的边界反射时,相位会发生变化。这个变化的量随光在反射角度不同而不同,大多数角度下,都会因为相位不同而被抵消。只有几个特定的角度下,向反射面前进的光和反射回来的光的相位是一致的,只有以这些角度反射的光才能继续向前传导(如下图所示)。

纤芯的直径就是根据这个角度来确定的,而且纤芯的直径大小会极大地改变光纤的性质。根据纤芯直径,光纤可以划分成几种类型,大体上包括较细的单模光纤(8~10μm)和较粗的多模光纤(50μm或62.5μm)。

单模光纤的纤芯很细,只有入射角度很小的光线才能进入。多模光纤的纤芯比较粗,入射角度比较大的光也可以进入。也就是说单模和多模实际上表示相位一致的角度有一个还是多个(如下图所示)。

多模光纤可以传导多条光线,这意味着对光源和光敏元件的性能要求也就较低,从而可以降低光源和光敏元件的价格。相对地,单模光纤只能传导一条光线,相应地对于光源和光敏元件的性能要求较高,但是信号的失真会比较小。

信号失真与光在纤芯传导时反射的次数有关。反射角越小反射次数越多,走过的距离也就越长。光通过的距离会影响其到达接收端的时间。多条光线到达的时间不同,信号的宽度就会被拉伸,这就造成了失真。因此,光纤越长,失真越大,当超过允许范围时,通信就会出错(如下图所示)。

可以看出,单模光纤的失真小,可以比多模光纤更长。因此多模光纤主要用于一座建筑物里面的连接,单模光纤则用于距离较远的建筑物之间的连接。FTTH属于后者,因此主要使用单模光纤。

3、通过光纤分路来降低成本:

FTTH从形态上可大致分为两种。

一种是用一根光纤直接从用户端连接到最近的电话局,在这种类型中,用户和电话局之间通过光纤直接连接(如下图所示)。

另一种光纤的接入方式是在用户附近的电线杆上安装一个名为分光器的设备,通过这个设备让光纤分路,同时连接多个用户(如下图所示)。

所以,FTTH可以分为直连和分路两种方式,这两种方式只要光信号的传输方式有一些区别,实际传输的网络包是相同的。

当使用PPPoE来传输包时,其工作过程和之前ADSL的类似,只是不使用信元,而是将以太网包原原本本地转换成了光信号。