光组网相关知识

  近期，用光纤组网搞了个万兆内网和千兆外网，顺便把用到的相关知识总结一下，请大家多多指教。

一、光纤的接口类型

FC接口

 

全名叫Ferrule Connector，最早应用于存储局域网络。外壳材质为金属，接口处有螺纹，和光模块连接时可以固定的很好。

ST接口

 

材质为金属，接口处为卡扣式，常用于光纤配线架

SC接口

 

材质为塑料，推拉式连接，接口可以卡在光模块上，常用于交换机

LC接口

 

材质为塑料，用于连接SFP光模块，接口可以卡在光模块上

二、光纤的类型

按传输模式分多模光纤和单模光纤

 

多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。

单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。

按外皮分皮线光缆、铠装光缆、隐形光纤、普通光纤

皮线光缆横截面呈8字型，加强件位于两圆中心，可采用金属或非金属结构，光纤位于8字型的几何中心。皮线光缆内光纤采用G.657小弯曲半径光纤，可以以20mm的弯曲半径敷设，适合在楼内以管道方式或布明线方式入户。

室内铠装光缆有单铠和双铠之分（室内光缆）。单铠指不含不锈钢编织丝的光缆。双铠指含不锈钢软管和不锈钢编织丝的光缆。单芯室内铠装光缆结构为：紧包光纤+芳纶（起抗拉作用）+不锈钢软管（起抗压、抗弯曲、防鼠咬的作用）+不锈钢编织丝（起抗扭的作用）+外护套（通常使用PVC，根据不同作用还有阻燃PVC、LSZH、特氟龙、硅胶管等）。优点：高抗拉，高抗压，防鼠咬；具备可抵抗不当的扭转弯曲损坏；施工简便，节约维修成本；适应各种恶劣环境与人为损坏。缺点：重量较普通光缆重。价格较普通光缆高。

室外铠装光缆：有轻铠和重铠之分(室外光缆)。轻铠有钢带和铝带，作用是加强和防啮齿动物咬。重铠是外面包了一圈钢丝，一般用于河床、海底。市面上一般铠装光缆要比非铠的光缆贵，通常钢带、铝带要比芳纶便宜很多（芳纶主要用作特殊场合

隐形光纤是一种直径0.12厘米、几近透明、抗弯曲的光纤，无需穿管铺设，能够快速轻松地安装在墙脚线、门窗、装饰条周边。该光纤解决了老旧小区居民室内无光纤布线和新装修居民家中忘记预留网线布线且不想打孔的烦恼。

三、光纤插芯的研磨端面方式

PC (Physical Contact)，物理接触。PC是微球面研磨抛光，插芯表面研磨成轻微球面

UPC (Ultra Physical Contact)，超物理端面。UPC连接器端面并不是完全平的，有一个轻微的弧度

APC (Angled Physical Contact)，斜面物理接触，光纤端面通常研磨成8°斜面

插入损耗（Insertion Loss）：PC、UPC和APC连接器的典型插入损耗应小于0.3dB（较大值），典型值一般小于0.2dB，UPC/PC连接器通常更容易实现低插入损耗。

回波损耗（Return Loss）：APC连接器的回波损耗通常优于UPC连接器，PC回波损耗为-45dB。UPC回波损耗一般是在-50dB（甚至更高）。APC工业标准的回波损耗为-60dB

 

四、光模块的速率与接口

光模块，全称叫光收发一体模块（optical transceiver），是光纤通信系统中的重要器件。

 

SFP（Small Form-factor Pluggable transceiver ）:

小封装可插拔收发器 （LC 接口），SFP 支持的速率有 100M、 155M、 622M、1000M、1250M、2500M。

GBIC （GigaBit Interface Converter）：

千兆以太网接口转换器（SC 接口）

XFP（10-Gigabit small Form-factor Pluggable transceiver ）:

万兆以太网接口小封装可插拔收发器（LC 接口）

XENPAK（10 Gigabit EtherNet Transceiver PAcKage ）:

万兆以太网接口收发器集合封装（SC 接口）

SFP接口速率

SFP、SFP+、SFP28

速率一般为2.5Gbps、10Gbps、25Gbps、接口大小一致，理论上向下兼容

QSFP+、QSFP28

速率一般为40Gbps、100Gbps、接口大小一致，理论上向下兼容

五、网络类型

Ethernet，以太网设计初衷是，多个不同的系统，如何让他们之间流畅的进行信息交换？这是一种典型的network，它的设计中优先考虑的是兼容性与分布式。

InfiniBand，作为标准制定的初衷是为了解决高性能计算场景中突破集群中数据传输瓶颈痛点应运而生的一种互连标准，从制定之初就定位为高端应用，互连互通不是主要矛盾，高性能通信才是主要切入点，所以，相对于Ethernet技术而言，由于定位的差异导致InfiniBand与生俱来就有很多和Ethernet的不同，主要表现在带宽、时延、网络可靠性、组网方式、和组网方式上。

六、传输距离

 

 

七、光纤的熔接

光纤的接头可选择冷接或热熔接，一般热熔接效果较好。

融接是利用电极棒之间放电产生的热能使光纤融化为一体的接线技术，分为以下两类：

光纤芯调芯方式

这是在显微镜下观察光纤的芯线，通过图像处理进行定位，使芯线的中心轴一致，然后进行放电的融接方式。采用配置双向观察摄影机的融接机从两个方向进行定位。

固定V型槽调芯方式

这是采用高精度V型槽排列光纤，利用融化光纤时的表面张力所产生的调芯效果进行外径调芯的融接方式。最近，由于制造技术的发展使光纤芯位置等的尺寸精度得到提高，因此，可以实现低损耗接线。

 

七、光纤网卡

 

常见品牌由Mellanox（迈络思）、Intel（英特尔）、Broadcom（博通）。

Mellanox（迈络思）的网卡分以太网和IB网，IB网卡一般电脑无法使用，核心ConnectX-数字命名，数字约大，产品越新。

本人已试用黑群晖和WIN10免驱的光纤网卡有：

Mellanox ConnectX-2  MNPA19-XTR 10G以太网卡

Mellanox ConnectX-3  MCX312A 10G以太网卡

八、猫棒

PON网络是指在OLT(Optical Line Termination光线路终端)和ONU(Optical Network Unit光网络单元)之间的ODN(Optical distribution network光分配网络)没有任何有源电子设备，是一种纯介质网络。PON网络采用点到多点结构的单纤双向光接入网，由网络侧的光线路终端(OLT)，光分配网(ODN)和用户侧的光网络单元(ONU)组成。

ON Stick ONU，就是SFP封装的猫。它只是接口是SFP，可插到有SFP口的交换机、路由器或者网卡上来代替个头儿较大的光猫，具有光猫完整的功能。

1、EPON(Ethernet passive optical network基于以太网PON，也称为吉比特以太网PON，即GEPON):

带宽:提供上下行1.25Gbps带宽,实际带宽1G，采用 8b/10b 线路编码。光分路比(一个 OLT 端口带多少个 ONU):EPON 标准的分路比 1:32。

2、GPON(Gigabit passive optical network吉比特无源光网络):

带宽:支持多种速率等级，下行 2.488Gbps 或1.244Gbps，上行 1.244Gbps 或 622 Mbps(上下行可以不对称)，我们一般选择的是前者(2.488Gbits/s的下载速率和1.244Gbits/s的上传速率)。

10G EPON(802.3av的10-Gbit/s以太网版本):

带宽:实际速率是10.3125 Gbit/s，分对称(10 Gbps的上下行速率)与不对称(10Gbps下行和1 Gbps上行)两种类型。分光比:1:128的分光比，相对EPON&GPON，分光能力更强且可以承载更多的用户。

10G GPON(也可以称为XGPON):

带宽:上下行非对称(上行2.5Gbps,下行10Gbps)。分光比:1:128，在相同分光比的情况下，10G GPON最大传输距离可达到40KM。

需要注意的是:10 Gbit/s的EPON在光纤上使用不同的光波长(下行1575-1580nm，上行1260-1280nm)，因此10 Gbit/s的EPON与标准的1Gbit/sEPON可以在同一条光纤上进行波长复用。这样的好处是10GEPON的分光器上可以接EPON的ONU。

10G GPON的波长规划与GPON的波长规划不重叠，故GPON与10G GPON通过波分复用方式共享ODN网络。

想要宽带突破1000Mbps，可使用市面常见的2.5g GPON猫棒（诺基亚G-010S-A、华为MA5671A、阿尔卡特G010SP等）搭配光电转换器、光口交换机或路由器实现。