1 光网络布景

光网络的产生重要源于传统网络无法适应IP业务急剧增长所带来的高带宽需要。随着IP业务的急剧增长，对网络带宽的需要变得越来越高，传统网络重要通过铜缆进行数据传输，传输速度慢且功率损耗大，无法满足现代网络和新业务扩大的带宽需要。此表，随着铜缆价值的大幅上涨，持续使用铜原料增长带宽成本太高。在这种带宽提速成为火急需要的布景下，光网络应运而生，它选取光纤包办电缆进行通讯，大大提高了数据传输速度，可能满足现代网络对大带宽的需要。

2 光网络概述

光网络是光纤通讯网络的简称，通常支使用光纤作为重要传输介质的广域网、城域网或者新建的大领域的局域网。光网络通过光纤提供大容量、长距离、高靠得住的链路传输伎俩，同时在光纤作为传输媒介的基础上，利用先进的光互换技术，引入节造和治理机造，实现多节点之间的互联以及基于资源和业务需要的矫捷配置职能。

3 光网络道理

●     光传输技术

光传输技术是一种以光纤为传输媒介在发送方和接管方之间以光信号状态进行传输的技术。光传输技术利用的是光的全反射道理，实现过程为：将载罕见据的电信号经光发射机转换成光信号并耦合进光纤，光信号在纤芯和包层的接壤面产生全反射，并形成光关锁在光纤芯内部向前传布；光信号在均匀通明的玻璃纤芯上不休进行反射，最终从光发射机传导至另一端的光接管机，经光接管机复原出由光载波所携带的信息。由于纤芯直径很幼，光沿着玻璃纤芯传输，光信号的损耗会比在网线中电信号传输损耗低好多。

图3-1 光传输过程示意图
 

●    光互换技术

光互换是一种不经过任何光/电转换，在光域直接将输入端光信号互换到肆意光输出端的技术，可能省去传统互换技术中的光/电、电/光互换过程，削减损耗。光互换技术能够分为光路互换技术和分组互换技术。

○  光路互换

光路互换蕴含空分(SD)光互换、时辰(TD)光互换和波分/频分(WD/FD)光互换三种类型。其中，空分光互换是在空间域上对光信号进行互换，通过扭转光信号在空间上的传输通路实现互换；时辰光互换是以时辰复用道理为基础，在时域上对光信号进行互换；波分光互换是以波分复用道理为基础，选取波长选择或互换的步骤来实现互换。

○  光分组互换

光分组互换是一种选取分组互换方式进行光通讯的技术，其实现过程与电的分组互换过程类似，都选取逐跳寻址转发的方式。光分组互换技术以光分组作为最幼互换单元将数据宰割成多个光分组，在一条物理线路上同时传送多个光分组，而后在光分组达到接管端后，去掉分组头并将各数据字段按挨次沉新装配组成齐全的报文，实现光互换过程。

由于拥有动态共享、统计复用带宽资源的特点，光分组互换可提高网络带宽资源利用率，并使网络拥有很好的矫捷性。但是，由于技术原因，光分组互换技术还没有达到实用化。

4 光网络结构

4.1  光网络的组成及架构

光网络重要由光通讯设备、光纤光缆和光？樽槌。其中，光纤光缆用于光网络中的数据传输，光？槔迷诠馔ㄑ渡璞干，是衔接光通讯设备和光纤光缆的桥梁。

通常来说，光网络架构能够分为三层：主题层，汇聚层和接入层，每层在光网络中表演分歧角色，实现分歧的职能。但是，随着技术发展，在光网络中，三层的网络架构逐步被简化。

目前重要有以下两种技术路线：

●  PON（Passive Optical Network，无源光网络）网络技术路线，例如POL（Passive Optical LAN，无源光局域网）全光网络规划，选取的是两层组网架构，用无源分光器掌管分纤，光纤1:N入室，多点共享宽带，在室内部署ONU（Optical Network Unit，光网络单元），简化了光网络结构。

●  以太全光网络技术路线，例如iSlot官方网站网络推出的极简以太全光网络规划，用无源通明汇聚代替有源汇聚，实现了汇聚节点彻底无源，在简化了光网络结构的同时，加强了网络的可扩大性，同样也是光纤入室，但相比POL规划，极简以太全光网络规划选取从主题到接入的直接点对点衔接，实现各接入独享宽带，为用户带来更好的网络履历。

图4-1 POL全光网络和极简以太全光网络结构对比图

4.2   光通讯设备

光通讯设备是指在光网络中利用光波传输信息的通讯设备。依照所处网络架构的地位及作用，光通讯设备能够分为接入互换机、汇聚互换机和主题互换机。其中，主题互换机位于顶层主题层，汇聚互换机位于主题层和接入层中央，接入互换机位于底层接入层，与客户端直接衔接。

图4-2 网络架构及光通讯设备

4.2.1  接入互换机

接入互换机通常指面向用户衔接或接见网络的互换机，与客户端直接衔接，在光网络中的重要作用是提供网络接入服务，进行业务和带宽的分配，并解决本地网段内用户之间相互接见的需要。由于面向直接用户，接入互换机拥有成本低和端口密度高的特点。

利用场景：

接入互换机使用较宽泛，利用场景较多，尤其是在办公室、幼型机房、多媒体中心等场景。目前，市面上的接入互换机产品较多，产品开发也越来越注沉产品使用的便捷性、矫捷性，例如iSlot官方网站网络的RG-IF2920系列以太全光网络入室互换机，选取幼尺寸设计（长240mm，宽86mm），搭配INC节造器，设备接入后可能自动实现注册与配置，实现即插即用，且装置便捷矫捷，支持办公工位、桌底装置、壁挂等多种装置方式，此表，它还能够通过INC节造器与信息库用户身份绑定，实现IP地址不更改，安全战术随身份而动，有效保险用户权限，网络安全性高。

图4-3 iSlot官方网站网络RG-IF2920U-12GT1XS以太全光网络入室互换机

4.2.2  汇聚互换机

汇聚互换机是多台接入层互换机的汇聚点，在光网络中的作用是将接入节点统一出口，同样也做转发及选路，实现资源接见节造和流量节造等职能。它可能处置来自接入层设备的所有通讯量，并提供到主题层的上行链路，因而汇聚互换机与接入互换机比力，必要具备更高的转发机能；憔刍セ换ǔＪ侨慊セ换。

利用场景：

在光网络中，对汇聚互换机并没有固定要求，并不是每个网络都必须建设汇聚互换机，取决于网络环境的大幼及设备的转发能力。市面上的汇聚互换机，以iSlot官方网站网络的RG-S5750-DP系列互换机为代表，该系列互换机选取供电/光纤传输一体化规划，简化了网络部署，且支持VSU（Virtual Switching Unit，虚构互换单元）虚构化技术，实现毫秒级故障复原，选取硬件多沉；，以保险设备持续运行不掉线，用网履历较好。

汇聚互换机必要有电源接入，在网络部署中要部署相应弱电间并配置电源，使得网络部署复杂度增长，占用空间较大。为改善这个问题，市面上就出现了代替汇聚互换机的合路器通明汇聚设备，它无需电源衔接，因而在光网络部署中也就不必要部署弱电间和配置电源，可能有效削减线路部署，降低表部设备故障率，实现弱电间免治理免守护。例如iSlot官方网站网络的RG-DEMUX/MUX系列以太全光网合路器/通明汇聚产品，搭配彩光怪异技术，能实现主题至接入的带宽透传，接入端1:1独享带宽，万兆/千兆入室，能满足高带宽需要设备接入，且设备即插即用，方便上线，急剧扩容。

4.2.3  主题互换机

主题互换机指搁置于网络主干部门（主题层）的互换设备，在光网络中重要掌管靠得住和迅速传输大量的数据流。通常为三层互换机，选取机箱式（多用于大型网络中）或盒式（多用于中幼型网络中）表观，拥有大容量接口带宽，且支持链路聚合职能，以为散布层互换机发送到主题层互换机的流量提供足够的带宽。此表，为保障主题层的可用性，主题层设备对于冗余能力、靠得住性和传输速度方面要求较高，因而，在进行网络规划设计时，主题层的设备通常要占大部门投资。

利用场景：

对主题互换机没有固定要求，取决于网络环境的大幼及设备的转发能力。主题互换机常被部署在园区光网络或数据中心等场景，必要凭据分歧场景的需要进行主题互换机选择。例如，对于园区网，不仅要思考互换机数据传输转发的靠得住性问题，还必要思考互换机的能耗问题。

iSlot官方网站网络的RG-S7808C-V2以太全光网络互换机选取先进的CLOS正交架构，能够实现无阻塞转发且高速传输不丢包，同时支持业界超前的VSU虚构化技术，能将多台物理设备虚构化为一台逻辑设备，统一运行治理，降低网络运维治理成本，还能够实现50~200ms链路故障急剧切换，保峻峭害业务不中断传输。此表，RG-S7808C-V2支持动态功耗治理，低负载时可节约功耗，智能电扇支持256级调速，精密温控，节能降噪，高温下也能持久工作，大幅度降低能耗。除部署在园区网，RG-S7808C-V2还能够凭据必要部署在数据中心、城域网等场景。

4.3   光纤光缆

4.3.1  光纤

光纤是一种由玻璃或塑料造作而成的纤维，在光网络中作为光信号传输的媒介和工具。凭据光在光纤中的传输方式，能够将光纤分为单模光纤和多模光纤。

1. 单模光纤

图4-4 单模光纤示意图

单模光纤在工作波长中只能传输一种模式的光，通常以激光器作为光源。光在单模光纤中直线传布，无反射，因而，在光传输中信号强度损失较幼，能够用于5公里以上的中远距离传输。单模光纤纤芯较细，直径通常在8um-10um领域内，包层直径为125um，选取黄色的；ぬ。

2. 多模光纤

图4-5 多模光纤示意图

多模光纤能够承载多路光纤信号，传输多种模式的光，通常以LED作为光源，光源较为分散，且会进行光反射，因而，在光传输中信号强度损失较大，多用于2公里以内的短距离光纤传输。多模光纤直径通常在50um~62.5um领域内，包层直径为125um，多为橙色或者水绿色的；ぬ。

4.3.2  光缆

光缆是实现光信号传输的一种通讯线路，通常是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部门组成，另表凭据必要还可能蕴含防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。其中，缆芯是由一根或多根的光纤依照肯定方式组成。

依照光缆内使用的光纤种类的分歧，能够将光缆分为单模光缆和多模光缆，即便用单模光纤的光缆为单模光缆，使用多模光纤的光缆为多模光缆。因而，单模光缆和多模光缆别离占有对应光纤的光传输个性。

4.3.3  光电混合缆

图4-6 光电混合缆结构示意图

光电混合缆是网络系统中将光纤传输、电源传输合为一体的一种复合线缆。它是一种集光纤、输电铜线于一体的新型接入方式，能够同时解决设备用电、信号传输的问题，拥有表径幼、沉量轻、占用空间幼的利益，同时具备较好的可扩大性、优越的弯曲机能和优良的耐侧压机能。

在网络业务中，为保障其正常运行，通常必要通过线缆解决设备供电和数据传输两个问题。但是，在一些网络部署场景下，装置环境较复杂，光缆和电缆单独布线较难题，此时，选用光电混合缆就能仅通过一根线缆同时解决供电和数据传输问题，降低布线难度。

4.4   光？

光？槭墙泄/电和电/光转换的光电子器件，由光电子器件（蕴含发射和接管两部门）、职能电路和光接口等组成。光？橹匾迷诠馔ㄑ渡璞干，将光通讯设备主板衔接到光纤光缆网络，是光通讯设备和其他设备之间传输信号的载体。

依照封装大局分类，光？榭煞治猄FF、GBIC、SFP、SFP+、XFP、XENPAK、X2、SFP28、CFP、QSFP、QSFP+、QSFP28类型，其中，SFP、SFP+、XFP、QSFP+是目前较常用的几种。SFP为千兆光？，也是目前利用最广的光？槔嘈。SPF+是SPF的加强版本，与XFP同为万兆光？，但相迸宗SPF+，XFP光？槟诜庾傲诵藕诺髟臁⒋/解串器、MAC、时钟和数据复原(CDR)，以及电子色散赔偿(EDC)职能，因而，尺寸也相对SPF+更大，当设备板卡内未封装上述职能时，能够选择XFP光？。QSFP+是40G光？，相比SPF、SFP+光？槌叽绺。CFP和QSFP28均为100G光？，固然传输速度较大，但思考利用需要及成本问题，目前千兆、万兆光？橐廊皇侵髁。

表4-1 各类光？榇渌俣

5 光网络技术优势

●    光纤与铜缆对比

 ○  传输距离和速度。铜缆的传输距离通常不超过100米，目前最大传输速度可达  40Gbps；而单模光纤的最大传输距离可达100km，最大传输距离可达100Gbps或更高。

 ○  使用寿命。铜缆寿命较短易老化，老化后必要沉新部署；而光纤寿命长且耐侵蚀。

 ○ 传输机能。铜缆功率损耗较大，易受电磁滋扰影响，且易被窃取，安全性较低；而光缆功率损耗较幼，不受电磁滋扰影响，且窃取较难题，安全性更高。

●    光网络与传统网络对比

以以太全光网络为例，对传统网络和光网络进行对比。

图5-1 光网络与传统网络对比图

○ 传输机能好。光网络使用光纤作为介质，相迸宗传统网络使用铜缆作为介质，在数据传输距离、传输速度、传输容量及安全性上均有较大优势。

○ 网络结构单一。传统以太网通常使用三层物理架构，即主题、汇聚和接入三层，而光网络发展至今，已经从最初的三层物理架构简化到当前以二层架构为主的规划。

○ 可扩大性强。传统网络信息点复杂，当带宽变动时必要沉新规划和部署走线，无法满足企业业务急剧迭代的需要，而光网络在网络扩大上越发便捷。例如极简以太全光网络选取光纤入室规划，当带宽变动时，房间内的桌面互换机装置部署越发便捷，业务扩大越发方便。

6 总结

随着人为智能、大数据等技术的发展，数据传输、处置量出现急剧增长的态势，因而对带宽的需要也不休提高。光网络因其急剧高效的光纤传输技术以及网络结构优势，逐步代替传统的铜缆通讯网络，成为很多大型网络基础设施的沉要组成部门。随着5G等趋向的成熟，未来光网络也将在我们日益数字化的世界中阐扬沉要作用。

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