4.2 光纤接入网（FTTH）
光纤的基本知识
图4.9 光纤的结构.png
图4.10 光通信的原理.png
ADSL信号是由多个频段的信号组成的，比较复杂，但光信号却非常简单，亮表示1，暗表示0。
数字信息并不能一下子变成光信号，而是需要像图4.10所示的这样，先将数字信息转换成电信号，然后再将电信号转换成光信号。这里的电信号非常简单，1用高电压表示，0用低电压表示。将这样的电信号输入LED、激光二极管等光源后，这些光源就会根据信号电压的变化发光，高电压发光亮，低电压发光暗。这样的光信号在光纤中传导之后，就可以通过光纤到达接收端。
接收端有可以感应光线的光敏元件，光敏元件可以根据光的亮度产生不同的电压。当光信号照射到上面时，光亮的时候就产生高电压，光暗的时候就产生低电压，这样就将光信号转换成了电信号。最后再将电信号转换成数字信息，我们就接收到数据了。
单模与多模
光源在所有方向上都会发光，因此会有各种角度的光线进入纤芯，但入射角度太大的光线会在纤芯和包层（纤芯外沿部分）的边界上折射出去，只有入射角较小的光线会被包层全反射，从而在纤芯中前进。
相位不同的波在干涉后会变弱、消失，最后就只剩下相位相同的波向周围扩散开来。石子投入水面后扩散出来的波纹会形成同心圆状，一般大家对这样的现象已经习以为常，实际上只有相位相同的波才会扩散出来被我们看到。
进入光纤的光线有各种角度，但其中，只有少数按照特定角度入射以保持相位一致的光线才会继续传导。
这个角度非常关键，纤芯的直径也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（8～10 μm）和较粗的多模光纤（50 μm或62.5 μm）。
多模光纤中可以传导多条光线，这意味着能通过的光线较多，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，单模光纤的纤芯中只能传导一条光线，能通过的光线较少，相应地对于光源和光敏元件的性能要求就较高，但信号的失真会比较小。
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（图4.15）。
单模光纤则不会出现这样的问题。因为在纤芯传导的光线只有一条，不会因为行进距离的差异产生时间差，所以即便光纤很长，也不会产生严重的失真。
光纤的最大长度也是由上述性质决定的。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。
通过光纤分路来降低成本
一种是用一根光纤直接从用户端连接到最近的电话局（图4.16（a））。
前往互联网的上行光信号和前往用户的下行光信号在光纤中混合在一起，信号会变得无法识别，因此我们需要对它们进行区分，办法是上行和下行信号采用不同波长的光。
波长不同的光混合后可通过棱镜原理进行分离，因此光纤中的上行和下行信号即便混合起来也可以识别。像这样在一条光纤中使用不同的波长传输多个光信号的方式叫作波分复用 Wavelength Division Multiplexing。
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（图4.16（b））。在这种方式下，用户端不使用光纤收发器，而是使用一个叫作ONU[插图]的设备，它将以太网的电信号转换成光信号之后，会到达BAS前面的一个叫作OLT的设备。
通过光纤分路连接多个用户的光纤接入模式统称为PON（Passive Optical Network，无源光网络），可分为GE-PON、WDM-PON、B-PON、G-PON等多种方式，现在大多使用最高速率为1 Gbit/s的GE-PON方式。
ONU:Optical Network Unit，光网络单元。它和光纤收发器一样，可以将电信号转换成光信号，除此之外还具有和电话局的OLT相互配合避免信号碰撞的功能。这个设备有时也被叫作终端盒，因此终端盒这个词本身是对光纤收发器和ONU等光纤终端设备的统称。
OLT:Optical Line Terminal，光线路终端。
OLT会调整信号发送时机并向ONU下发指令，ONU则根据OLT的指令来发送数据。反过来，当BAS端向用户发送数据时，分光器只需要将信号发给所有用户就可以了，需要在每个包前面加上用于识别ONU的信息，当ONU收到信号后，会接收发给自己的信号并将其转换成以太网信号。
使用PPPoE来传输包时，由互联网接入路由器在IP头部前面加上MAC头部、PPPoE头部和PPP头部，然后由光纤收发器或者ONU转换成光信号，并通过光纤到达BAS前面的多路光纤收发器和OLT，最后被还原成电信号并到达BAS。
PPPoE是将PPP消息装入以太网包进行传输的方式。
图4.16 FTTH接入网的结构.png
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