說一說光網(wǎng)絡(luò)

一 我理解的光網(wǎng)絡(luò)

顧名思義，光網(wǎng)絡(luò)（optical network）是這樣一類通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)-它使用光信號而不是電子信號在兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間發(fā)送信息。

無論是現(xiàn)在的以太光網(wǎng)絡(luò)和無源光網(wǎng)絡(luò)，都不是很標(biāo)準(zhǔn)的分類，更不是用戶“非此即彼”的選擇。從廣義上說，他們都屬于是光纖通信大概念里的細(xì)分場景。既不完全是技術(shù)表達(dá)，也不完全是商業(yè)概念，不存在一些人認(rèn)為的“商業(yè)炒作”，更談不上“真光網(wǎng)”“假光網(wǎng)”了。以太光網(wǎng)和無源光網(wǎng)，其實(shí)理解為是針對不同場景產(chǎn)生的解決方案的名稱更合適一些。主要由來還是多年以來運(yùn)營商營造的“光進(jìn)銅退”和最近幾年開始興起的“雙碳”政策。

二 PON

說到光網(wǎng)絡(luò)，不得不提PON（(Passive Optical Network:無源光纖網(wǎng)絡(luò))）。PON 系統(tǒng)為點(diǎn)到多點(diǎn)應(yīng)用，主要由光線路終端 OLT（局端）、光網(wǎng)絡(luò)單元 ONU（用戶端）和光分配網(wǎng)絡(luò) ODN 組成，其本質(zhì)特征就是 ODN 全部由成本較低的無源光器件組成，不包含任何高成本的有源電子器件，無源的特性還使得網(wǎng)絡(luò)布放更加靈活，無需機(jī)房和電源等，從而極大的提高了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與部署的便利性，而且光纖本身的特性也比銅線系統(tǒng)更加可靠性，從而節(jié)省了維護(hù)成本；并且其局端設(shè)備和光纖由用戶共享，線路成本較其他點(diǎn)到點(diǎn)方式要低，更利于光纖網(wǎng)絡(luò)資源的利用，土建成本也明顯降低。

PON 技術(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的不同，經(jīng)歷了從 APON、BPON 到 EPON、GPON 和下一代 PON（NG-PON）的不斷發(fā)展和完善。而從復(fù)用方式上看，APON、BPON、EPON 和 GPON 技術(shù)都屬于TDMPON，隨后的 NG-PON 技術(shù)中則考慮了其他復(fù)用以及調(diào)制方式的 PON 技術(shù)，例如 WDMPON、OCDMAPON、OFDMPON 等。但是無論怎么分類，PON的核心是Passive，即分配網(wǎng)絡(luò)無源化。ODN支持多級分光。

任何技術(shù)，有優(yōu)勢必然就有劣勢，PON的劣勢也來自于它的架構(gòu)。也即因?yàn)樗麿DN的無源化，使得它在園區(qū)網(wǎng)中的應(yīng)用始終有兩個困擾，與架構(gòu)有關(guān)，是無法通過技術(shù)協(xié)議的提升而完美解決的。

其一就是在ODN的范圍內(nèi)（這個范圍在園區(qū)內(nèi)可能半徑在1km以上），無法以“內(nèi)插”式級聯(lián)做到靈活組網(wǎng)。雖然光分配器很靈活，但再靈活也是在末端，并非在上端、中端。只要OLT跟ONU之間的路由確定了，那么中間就不允許再接別的有源設(shè)備了，其實(shí)也是喪失了一些靈活性。

其二，就是無論如何PON在園區(qū)網(wǎng)都是接入以太網(wǎng)設(shè)備的，共享式的架構(gòu)讓其節(jié)約了光纜，降低了匯聚間能耗，可同時也損失了每用戶在并發(fā)狀態(tài)下的真實(shí)獲得帶寬。舉例有個2000人的園區(qū)，無論OLT下面怎么分光，OLT到核心交換機(jī)的帶寬，多是通過端口捆綁進(jìn)行的。而園區(qū)網(wǎng)資源基本上都與核心交換機(jī)直通，所以此時能獲得多少到核心交換機(jī)的帶寬（特別是并發(fā)條件下），就是用戶在高峰使用下的可獲得帶寬。

人數(shù)2000人和20000人常用的平均帶寬情況，（可類比中小學(xué)和高校兩類場景）。

所以未來高校若有高峰平均帶寬超過8Mbps的應(yīng)用，要部署PON網(wǎng)絡(luò)的話需要尤其謹(jǐn)慎，通常來說，平安校園（高清視頻監(jiān)控）的應(yīng)用不適合以PON傳輸。PON網(wǎng)絡(luò)更適合在使用互聯(lián)網(wǎng)帶寬的場景下-因此時互聯(lián)網(wǎng)帶寬才是人均帶寬的最大瓶頸。

另外PON的架構(gòu)導(dǎo)致排錯和維護(hù)時，操作性有些門檻的。舉一個并不鮮見的簡單例子，校園網(wǎng)內(nèi)根據(jù)地址段分析，有棟樓某一層的某臺主機(jī)中毒了，不停的攻擊校園網(wǎng)，此時更多網(wǎng)管可能會考慮直接斷掉本層的物理通信，比如拔掉匯聚交換機(jī)上負(fù)責(zé)本樓層的光纖跳線，很稀松平常的操作。但在PON中就很難，如果在末端操作，這一樓層會有若干個分光器，如在OLT上操作，則會涉及多個PON口，無法快速中斷或拉起網(wǎng)絡(luò)。

PON不是什么新鮮技術(shù)，更不是高深技術(shù)，千門萬戶的家庭寬帶，幾乎都是PON網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的。

三 以太光

至于以太光網(wǎng)，就更不是革命性技術(shù)了。PON的幀格式還做了變化（雖然我個人認(rèn)為，從網(wǎng)卡以太幀到ODN的PON幀再到核心交換機(jī)的以太幀，純屬“內(nèi)卷”），以太光網(wǎng)二層幀始終是一樣的，當(dāng)然這也帶來他的優(yōu)勢。比如組網(wǎng)的靈活性，帶寬的充裕性，轉(zhuǎn)發(fā)的高效性。

基本上可以這么說，將傳統(tǒng)的接入交換機(jī)改造為可以入戶安裝、光纖上行（最好能單芯，支持BIDI）、小巧靜音，能夠做到FTTH，傳統(tǒng)以太網(wǎng)也就可以說改變成了以太光網(wǎng)了。論光程，它不比PON網(wǎng)絡(luò)短，論性能，比PON只強(qiáng)不弱。真的不是所謂“假光網(wǎng)”的。再說這方面也沒有什么權(quán)威認(rèn)證不是？

我個人并不是“高帶寬”迷信者，可以說目前90%以上的應(yīng)用，平均帶寬需求在4Mbps以內(nèi)。2018年江蘇省發(fā)布的《智慧校園》中，要求接入Internet網(wǎng)絡(luò)速率不低于人均1Mpbs。按照20/80原則（20%流向校外，80%流量本地化完成），到數(shù)據(jù)中心4Mbps，剛剛好。除了AR/VR、4K以上格式的點(diǎn)播視頻、高清直播、無損畫質(zhì)會議或需要較大帶寬渲染的游戲，多數(shù)應(yīng)用不需要那么多的帶寬。可這并不代表其他用戶不希望高帶寬傍身，高清電影愛好者、系統(tǒng)開發(fā)人員可能需要較短的時間下載影音資源、OS資源。并且在與運(yùn)營商的校企合作中，現(xiàn)在單用戶套餐也從100M向300M甚至500M演進(jìn)了，多家運(yùn)營商落地帶寬可能有n10G，而OLT到核交的帶寬也便是n10G，搞不好未來出現(xiàn)倒掛。

所以，有一些圖看起來有理，實(shí)際上是誤導(dǎo)性的。比如來自知乎的一篇文章，這么說的，且配了下圖。因?yàn)闉樾斌w內(nèi)容：

以上圖為例，樓宇弱電間的全光匯聚交換機(jī)40GE上行，用戶側(cè)288個10GE端口，存在40GE/2880GE的收斂，即1/72的收斂，擁塞點(diǎn)為上行口，本質(zhì)上以太全光方案也有一個隱形的“1/72分光比”。并且由于全光匯聚交換機(jī)沒有保證帶寬和最大帶寬的動態(tài)帶寬機(jī)制，2880GE的上行數(shù)據(jù)在上行口40GE擁塞的時候，無差別進(jìn)行丟包，對業(yè)務(wù)體驗(yàn)是極壞的影響，可能會導(dǎo)致小帶寬的辦公業(yè)務(wù)都體驗(yàn)不佳，因?yàn)樾捔髁勘黄渌脩舻拇髱捔髁繑D占。而F5G全光方案，網(wǎng)絡(luò)擁塞是可控的，通過DBA動態(tài)帶寬分配機(jī)制，可以給每個ONU或ONU端口分配保證帶寬和最大帶寬，既保障了用戶業(yè)務(wù)，又提高了端口的帶寬利用率。采用1:16分光比也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于全光匯聚交換機(jī)隱形的“1:72分光比”。

我讀書少，你不要騙我，這個圖里OLT到核心交換機(jī)互聯(lián)帶寬是多少，沒有帶寬收斂？我見到的網(wǎng)絡(luò)可也不少了。OLT到核交帶寬，通常是40G，高的有80G的，OLT的10G口很精貴啊。在大網(wǎng)絡(luò)里，OLT平均也有5塊板子約80個10G的PON口，按上行80G算，這不就又是1:10的收斂嗎？實(shí)際上應(yīng)該是下圖這樣的，不是嗎。

四 新以太光

不掰扯帶寬了，反正大部分場景用不了那么多。

再簡單說一說目前采用波分技術(shù)的新一代以太光網(wǎng)絡(luò)，據(jù)說銳捷和信銳都有了。傳統(tǒng)以太光網(wǎng)需要有個樓宇匯聚，不然主干光纜就太多了，關(guān)鍵是核心交換機(jī)的端口密度也不夠。拿千兆入室來說，比如啊，某個校園，教室、辦公室、會議室都是FTTH，房間內(nèi)安裝交換機(jī)，假定房間總數(shù)有500個。就需要500個核心交換機(jī)上的千兆口。而目前主流產(chǎn)品1U的線路卡最高密度是48個，需要11塊業(yè)務(wù)板，往往超出了主流產(chǎn)品的槽位設(shè)計范圍，關(guān)鍵此時核心交換機(jī)一側(cè)的光纖跳線密度……不可想象。此時用樓宇匯聚交換機(jī)來做一下收斂是最好方案，這屬于傳統(tǒng)方案。但是有樓宇匯聚就得在樓宇內(nèi)設(shè)置專用設(shè)備間，提供電源，做不到“核心至接入”間全程無源。

而使用波分技術(shù)，可以有效降低主干光纜芯數(shù)，降低核心交換機(jī)端口占用。CWDM用波長進(jìn)行分光，所以需要配備相應(yīng)不同的波長彩光模塊呈對數(shù)部署。優(yōu)點(diǎn)在于中間的主干光纜不需要采用大對數(shù)，只需要少量的小對數(shù)光纜即可傳輸，節(jié)省光芯數(shù)量。比如1:8的波分，就可以減少7/8的主干光纖芯數(shù)和核心交換機(jī)光口、光模塊。而實(shí)現(xiàn)的效果，與直連核心是一樣的。使用光纖直通和波分收斂的架構(gòu)如下方式一和方式二（圖源信銳）：

另外，銳捷采用了另外一種架構(gòu)，不直接到核心交換機(jī)，他們專門設(shè)置了一種100G上行交換機(jī)（下行口按需可以有千兆、萬兆）。形成了別具一格的架構(gòu)，真的有點(diǎn)類似PON網(wǎng)絡(luò)了，算是架構(gòu)上的創(chuàng)新。（圖源銳捷，有改動）

核心交換機(jī)還是原來的核心。使用了超聚合交換機(jī)上與核心交換機(jī)百G互聯(lián)，下與接入交換機(jī)通過“透明匯聚”實(shí)現(xiàn)波分下的全千兆、全萬兆速率互聯(lián)。這樣在網(wǎng)絡(luò)的位置，與PON相比，超聚合交換相當(dāng)于OLT，部署在核心機(jī)房，大帶寬上聯(lián)，“共享式”下聯(lián)，“透明匯聚”相當(dāng)于分光器，實(shí)現(xiàn)1:8分光。是不是就比較清楚了？

基本上傳統(tǒng)以太光網(wǎng)較之新以太光網(wǎng)，主要就差別在于是否存在有源匯聚間，有還是沒有，會導(dǎo)致整個架構(gòu)發(fā)生較大變化。

五 怎樣選擇？

大概說一下幾個場景吧，不一定完全準(zhǔn)確。

1、小區(qū)寬帶、公建園區(qū)（各租戶屬不同單位），及其他東西流量無需求、甚至各租戶（單位）之間最好能隔離流量的場景，可選PON網(wǎng)絡(luò)。至于選EPON/GPON，不在本文分析。

2、高校、中小學(xué)校園及其他單一法人園區(qū)（如農(nóng)業(yè)科學(xué)院等）辦公場景，有較大橫向流量要求（特別是有自建數(shù)據(jù)中心），可選以太光網(wǎng)、新以太光網(wǎng)。選哪個，主要看還有無細(xì)分區(qū)別。

如果想照顧靈活性，不在乎樓宇設(shè)備間有源無源，可選擇傳統(tǒng)以太光網(wǎng)。

如果只想末端獲得較大帶寬，無所謂組網(wǎng)靈活，且不想在樓宇設(shè)備間放電源，可選新以太光。

3、不屬于上述的其他場景，對帶寬、維護(hù)、組網(wǎng)靈活性沒有啥特別的要求（典型如高校宿舍，沒有那么多要求，按小區(qū)寬帶組網(wǎng)和按校園網(wǎng)方式組網(wǎng)，都不影響學(xué)生體驗(yàn)）。選哪個都行，穩(wěn)定、可靠，不影響用戶體驗(yàn)就好，此時不妨選一個單位決策人認(rèn)為技術(shù)含量高、架構(gòu)先進(jìn)的。