ADSL、LAN、PON網絡接入及數據交換原理

随着我國互聯網的快速發展，個人網絡使用量也在逐年增加，目前電信、聯通兩大寬帶運營商多為用戶提供2-10Mbps的不等的網絡接入服務，而網絡接入方式也在發生改變。由原來的ADSL入戶到目前主流的LAN、PON入戶，這些改變也标志着我國互聯網數據交換技術走向成熟、先進。

筆者至今依然記得在1999年時朋友辦理了一個300kbps的ADSL業務，當時令我們羨慕不已，要知道1999年時大多數用戶還在使用56kbps的小貓，也就是ADSL窄帶業務，在當時帶寬能達到256kbps就已經可以與今天的20Mbps的光纖專線媲美了。

ADSL又稱非對稱用戶數字線路，這種技術是以遍布城鄉的電話網為傳輸介質，通過頻分複用技術将線路中的信号分成三個頻段，分别是語音頻段，網絡上行頻段，網絡下行頻段，由于進行了頻分，所以用戶在使用網絡的同時也不影響語音通話。

運營商在一個稱為彙聚機房的地方裝有ADSL局端設備，這個設備又稱DSLAM（常見的有華為MA5600，有支援ATM交換機功能），局端設備上聯光網絡單元（OLT），自身帶有信号分離器，這個信号分離器有調制解調器的功能，信号分離器将信号分成三個頻段，分别是語音信号，網絡上行信号，網絡下行信号，這裡的語音信号是模拟信号，它通過局端設備處理接程控交換機，為用戶進行聲訊服務，而網絡上行信号，網絡下行信号是數字信号，這組信号經局端設備處理後接ATM交換機，為用戶進行網絡服務，同時，運營商的線務員會在用戶家裡安裝一個調制解調器（俗稱貓），這個調制解調器有信号分離和調制解調的功能。當用戶使用電話時，信号分離器将線路中處于低頻的語音信号和處于高頻的網絡上下行信号分離，從中取出語音信号并提交程控交換機；當用戶使用網絡時，信号分離器會将處于高頻的網絡上下行信号通過調制解調的方式加載到低頻信号中去，分離器發送網絡下行信号時用調制的方式，而接受網絡上行信号時用解調的方式。調制解調器的信号收發原理與信号分離器的原理相同，就這樣反複地調制解調就完成了數據的交換，最終的網絡上下行信号會由調制解調器通過USB端口（需安裝驅動程序）或RJ45端口輸出到用戶的終端設備，這時用戶使用運營商提供的寬帶賬号撥号上網時，計算機會通過調制解調器向運營商的遠程認證服務器發送一組PPPoE協議報文這組協議報文會發送到服務器，服務器會驗證賬号的有效性，如屬實，服務器會從IP池中分一個公網IP和一些關鍵的網絡參數給用戶的終端撥号設備，同時，局端會根據你申請的帶寬對你進行帶寬控制（或端口速率控制），這樣用戶就完成了網絡接入。

華為MA5600，上為電源控制模塊，中為業務槽，下為蓄電池

銅纜配線架，連接你家的電話線

實際上，ADSL是一種較成熟的網絡接入方式，目前運營商大部分已經升級到了ADSL二代局端（ADSL2 ），線路穩定性進一步提高。ADSL使用資費低，安裝成本低，安裝方式靈活，傳輸介質較為普遍，傳輸距離較遠（可達3-5Km），傳輸安全穩定（IP為公網IP，獨享一條線路，賬号與線路綁定，不會發生賬号被盜），信息編碼方案較為成熟等優點，為廣大運營商所信賴。不過ADSL一代技術的上行理論帶寬隻有1Mbps，而下行理論帶寬隻有8Mbps，這些技術上的不足極大的影響了ADSL的應用前景，為此二代ADSL技術标準應運而生，二代技術在一代技術的基礎上提升了帶寬額度，二代ADSL上行理論帶寬為8Mbps,下行理論帶寬為24Mbps。雖然ADSL二代技術的速率有所提升，但其傳輸對線路要求極高，線路質量不好時很容易造成斷流，線路中的雜波和信号損耗是斷流的主要原因，不過這些問題現在已經漸漸得到解決。現在一些偏遠地區運營商還會以這種接入方式為用戶提供網絡接入，不過目前運營商主打LAN及光纖入戶，特别是現在運營商實行"光進銅退"的戰略，使用ADSL接入的用戶逐漸減少。

目前主流的LAN網絡（又稱FTTB LAN接入）接入是以光纖，RJ45雙絞線為傳輸介質，這種接入方式一般由小區物業提出申請（運營商一般不受理個人申請），一般來說，線務員會從就近的OLT（光線路終端，在整個LAN網絡系統中充當分光和局端的角色）拉一條光纖到小區，連接在小區安裝的ONU（光網絡單元），ONU将光纖分成多根，這些分出來的光纖進入小區單元樓，并在單元樓安裝樓層子配線間（樓層機箱，内有網絡交換設備），這個機箱用于光電轉換，簡單地說他是一個帶光口和電口的交換機，一般帶有24個RJ45端口，從這些端口拉一條雙絞線到用戶家裡，這樣就完成了線路的布置。當用戶使用運營商提供的寬帶賬号撥号上網時，計算機向運營商的遠程認證服務器發送一組PPPoE協議報文，這組協議報文通過switch穿透發送到運營商的遠程認證服務器，服務器會驗證賬号的有效性，如屬實，服務器會從IP池中分一個公網IP和一些關鍵的網絡參數給用戶的撥号設備，同時，局端會根據你申請的帶寬對你進行帶寬控制，這樣用戶就完成了網絡接入。

華為Smart MA5620樓層子配線間

支持雙口EPON 這裡隻裝一口 初次配置時用CONSOLE與OLT注冊

不過凡事都有優缺點，LAN也不例外，這種接入方式受雙絞線的傳輸距離所限制，所以樓層子配線間距離用戶的距離不能超過100m。不過這種傳輸方式的網絡穩定性很好，丢包率和PING值都很低。

筆者在上面簡單地介紹了ADSL與LAN兩種不同的網絡接入方式，下面要為大家介紹一下目前比較熱門的PON的接入技術，目前PON接入主要有兩種編碼技術方案，一種是GPON，一種是EPON，這兩種方案的應用前景不同，GPON可以承載多種業務，如常見的網絡數據，語音以及IPTV。而EPON主要是用于網絡數據的承載，兩種方案取長補短，詳細的技術參數見下表。

從以上的技術參數中我們可以看到，這兩種方案都可以滿足用戶的網絡需求，但是在整體的組網成本上GPON方案很占優勢，因為GPON方案的分光比較大，一次性接入的用戶較多，所以目前運營商十分青睐GPON方案。

PON接入主要有三部分，一是光分配網，二是分光器，三是光貓（PON用戶端設備，又稱ONT，用于光電轉換）。光分配網上聯OLT。從OLT發出的激光通過分光器平均分到每根下行光纖上，最終到達用戶端的ONT設備，OLT發出的激光會通過分光器以廣播的方式向ONT設備發出，ONT設備會鑒别這個信息是不是它的，如果是則留下，不是則丢棄，而ONT發出的上行激光到了分光器卻隻能進入上行光纖到達OLT。

光纖配線箱

已經熔接好的光纖，通過熔接的方式接駁尾纖，然後進入右側的跳線架

分光器，在這裡用的是1分32路的

筆者要特别強調的是光貓的安裝方式與ADSL貓不同，光貓有一個sn碼，這個sn碼有且隻有一個，光貓向OLT注冊時，運營商機房會通過sn碼來識别光貓，然後向光貓下發配置數據，大緻的注冊過程是這樣的。用戶辦理業務，領取光貓，營業員會将光貓的sn碼錄入系統并将其激活，當光貓連入光分配網，向OLT發送數據報文（LOID号碼，用于支持前後台工單自動流轉，營業員前台将用戶信息錄入系統同時生成，這個LOID在轉後台在你對應的上聯設備做好數據，同時計費認證系統也做好數據。之後就等你的貓去注冊了），運營商機房服務器發現光貓，驗證sn碼是否激活，如果激活，向光貓下發配置數據，并在OLT上注冊，這一系列動作完成後用戶使用賬戶撥号，服務器會從IP池中分一個公網IP（有些地方的運營商會向用戶分配局域網IP）和一些關鍵的網絡參數給用戶的終端撥号設備，這樣就完成了網絡接入。

在注冊方式上，sn碼注冊是是GPON注冊方式，mac注冊是EPON注冊方式。LOID注冊EPON和GPON都支持，另外sn和mac注冊多用于FTTC或FTTB這類場景。

這種接入方式的網絡穩定性很好，丢包率和PING值都很低。是未來網絡接入的一個主流發展趨勢。

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