哈嘍，大傢好，我又來瞭。這篇是我早前微信公眾號上的文章。因為最近開瞭個“網工手藝-居傢網絡”專欄，現我將該文章重新整理到知乎平臺上來。本文主要介紹你的的網絡線路是怎麼與運營商機房連接起來，當前最流行的“拉線”技術為GPON。
生活是具體的，最近我找個具體生活的切入點，來聊聊你傢的寬帶是怎麼連到互聯網大網的。本文老少咸宜，閱讀完本文，你將對當前傢庭寬帶主流接入方式和這種方式的巧妙之處有所瞭解。於是，你日常可以在傢輕輕地打開弱電箱櫃門，然後開始向你傢人、朋友介紹（嘚瑟）這是光貓，它幹嘛幹嘛，它怎麼連怎麼連……也許如此這般以後他們會更愛你哦。
〇、參考說明
- 本專欄目錄：《網絡工程師的居傢網絡之路》（分支目錄）
- 總目錄入口：【網工手藝】專欄入口（總目錄）
- 公眾號原文：你傢的寬帶是怎麼連到互聯網的？（GPON接入網）
- 我出版的書，現在五折半價活動，還望支持！
一、居傢網絡概述
長假在傢的你我，或多或少會看點春晚奧運世界杯、為女足女籃女排喝彩；或多或少會電話視頻拉拉親情友情；或多或少會在線娛樂遊戲購物。你有沒有發現？這些需求，我們現在拉一條寬帶就可以滿足使用瞭。早前的有線電視、電話、互聯網等在某種意義上說已悄悄地完成瞭“三網融合”。隨著網絡的不斷演進，線纜資源豐富，系統容量提升，穩定性增強；此外還有諸如編解碼、調制、內容分發調度、加密、動靜態資源分離、協議硬件轉換、資源復用共享……，眾多技術疊加在一起，編織出如今既滿足日常使用又普遍實惠的傢庭寬帶產品。
但話說回來，再再再牛的技術也需要有好的商業模式加持後落地應用，被廣泛使用起來，才有價值，否則在天上短期持續被吹牛，隨後很快就被人們遺忘瞭。目前最流行的最廣泛使用的傢庭寬帶接入技術，GPON（Gigabit Passive Optical Network），即無源光網絡，也是本篇介紹的重點。
二、傢寬接入簡史
2.1 窄帶撥號（20世紀90年代到21世紀初）
早期“嘀…嗡嗡，嘀…嗡嗡”電話線窄帶撥號，上網就不能打電話。大傢可以在B站關鍵詞“窄帶撥號連接聲”搜一搜，懷舊一下。
我突然想起這麼一首歌，那真是通過電話線在敲打通往世界的窗啊。
- 是誰在敲打我窗，是誰在撩動琴弦？
- 那一段被遺忘的時光，漸漸地回升出我心坎。
- 是誰在敲打我窗，是誰在撩動琴弦？
- 記憶中那歡樂的情景，慢慢地浮現在我的腦海。
撥號上網有點“古老”瞭，其底層技術我就不提瞭。那時候上網很貴，用16300上網卡配合200電話卡一起使用，會便宜不少，但還是超級貴。年輕小朋友可能不知道我在講啥。網站內容主要以文字、簡單圖片為載體，那時候論壇BBS比較火。
2.2 ADSL（21世紀初）
後來就有瞭大傢耳熟能詳的ADSL瞭，因為這個設備叫model，傢裡有隻“貓”就從這個時候開始。貓有分線功能，於是大傢可以在上網的同時撥打電話。非對稱數字用戶線路（ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Line）是數字用戶線路（xDSL，Digital Subscriber Line）服務中最流行的一種。此時這種已經被叫成“ADSL寬帶上網”瞭，請自行搜索瀏覽復古懷舊。
2.3 GPON/EPON（2010前後至今）
再往後，慢慢就有光纖入樓入戶方式瞭，它與ADSL長期共存緩慢演進。有個詞——“光進銅退”，想必大傢很長一段時間裡，在新聞或者廣告啥的都有聽過吧？“銅”指的就是上面的電話線（電話線裡面是銅絲，不信你可以找條拆一下看看），“光”指的就是光纖，玻璃纖維。
網絡演進過程和人類其它歷史都是類似的，有反復，反反復復，曲折盤根，有支線衍生，如EPON，GPON，又如光纖到樓（FTTB）、光纖到戶（FTTH）等。“光進銅退”4個字則很好地概括瞭網絡接入演進主線。與此同時，原先的貓也升級為光貓（ONU）啦。如今，要專門找一條電話線ADSL傢庭寬帶已很難很難瞭。GPON、10GPON已成主流，後續如何發展，咱們拭目以待。
打開弱電箱門，你會看到有個設備，連著一根類似這樣的東西，這就是FTTH的入戶光纖。一般入戶線是黑色或者白色的，有點硬，叫蝶形皮纜，然後裝維師傅上門熔接一條黃線藍頭的尾纖，插入光貓。這條線一定要保護好，不要折到，折到比較麻煩，需要重新熔纖。
三、GPON是啥技術？
3.1 技術特點
GPON（Gigabit Passive Optical Network），即無源光網絡。該技術主要解決的是城域接入場景，即在一定范圍內聯網需求，如你傢拉一條傢庭寬帶。當然，有些大型園區網可能也會用到。目前10GPON也開始主流起來瞭，多個“10”表示表示速度快點，容量高點，更牛的意思，本質還那個。
前面說瞭，再牛的技術也需要有好的商業模式加持後落地應用，被廣泛使用起來，才有價值。那麼GPON有什麼特殊技能能讓它迅速支撐起“提速降費，互聯網惠及千傢萬戶”的商業模式呢？我把我多年運維學習和觀察梳理，其厲害之處如下：
無源，即不用電。現在最主流的光纖到戶（FTTH）方式可以從運營商機房到用戶傢幾公裡甚至十幾公裡范圍內，全程不用電不用電不用電。我覺得GPON憑借這點完勝瞭其它接入技術。對於整張網絡路邊戶外樓道間等到處取電做中繼傳輸，這任務佈電量多大？協調多難？總電費多貴？還有電安全隱患。無源，瞬間不用考慮用電的事情，豈不美哉！
省光纜，容量大。通過一級二級甚至三級分光器一個PON口可以接入幾十上百戶。下圖是我自己畫的哈，不是很美觀，但版權所有哦哈！假設本來從機房拉線到你傢，我傢，他傢，那多貴啊？要挖路過河上橋下穿涵洞上躥樓道弱電井的放纜操作，而且不止你我他，是你我他他他他他……。現在GPON技術可以拉一條線過一級分光器、過二級分光器，此後再拉線到你傢，到我傢，到他傢，是不是感覺造價低瞭些呢？
更厲害的是，一個OLT有很多個口，理論上一個口到一級分光器後可以帶64個二級分光器，而一個二級分光器也可以帶64個三級分光器，一個三級分光器還可以帶64個用戶。也就是這麼一個PON口，可以理論上可以接64*64*64=262144戶，是不是很可怕？所以說容量極高。還有還有技術理論還在繼續發展，不過實際上並沒有用得這麼飽和，一級用1:16，二級用個1:16，兩級就可以接16*16=256戶瞭，已經挺可觀瞭，實際場景可以用1:8的分光器即可。從你我他傢到機房這個過程有個術語，叫“業務收斂”。
此外，GPON還有很多很多的過“人”之處。諸如，帶寬高，帶寬控制靈活，精細化帶寬管理，業務間嚴格隔離加密等。就像賣菜，可以一車一車賣，也可以一筐一筐賣，還可以一棵一棵賣，做成榨菜瞭還可以一葉一葉賣，豐儉由人。業務粒度細化後，產品線就寬廣瞭很多，如電話，直播，金融遊戲等，無論業務要求低延時高速率，還是要求吞吐量大低誤碼，均可以適配。
3.2 硬件示例
OLT設備大概長這麼個樣子，這是一臺華為MA5680T設備，圖上數量最多的口就是PON口。
3.3 官網信息
如果您還有興趣，可以到ITU-T國際電信聯盟等網站逛逛。
- 【組織官網】Transmission systems and media, digital systems and networks (itu.int)
- 【知乎問答】在哪裡可以找到解釋無源光網絡技術工作原理的培訓(在線/課堂/書籍)？
四、GPON接入網連哪？
好瞭，GPON接入網往上，就是城域網瞭，就是一層層的路由器瞭，這就回到瞭傳統IP領域瞭。這裡我以普通FTTH傢寬為例，畫圖串講一下，如高級點的專線可能用別的開通方式，本文不涉及。下圖為簡化版本，省略瞭一些冗餘保護的內容。一般還會有雙機熱備，雙路由保護等措施來讓網絡更加穩定，業務不那麼容易掉線。稍微說一下，圖中有一設備叫匯聚交換機，現在城區的基本已沒有瞭，OLT直連BRAS，郊區或者人口稀少的地方可能還會有。
五、本文總結
我想，牛技術配合優秀商業模式與政策導向，鋪網的總體投產成本會大幅下降，因而我們民眾就更容易享受到廉價而優質的寬帶服務。當然啊，投入還是很高的，接入網涉及到的放纜佈線等配套工作，國傢企業建設者都投入巨大的資源和精力。這也僅僅是接入網而已，還有核心網、內容網、支撐網等，有機會我們再大話交流一番。
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發佈2022年02月於廣東汕頭
更新2023年02月於廣東汕頭