说一说光网络

一 我理解的光网络

顾名思义，光网络（optical network）是这样一类通信网络系统-它使用光信号而不是电子信号在两点或多点之间发送信息。

无论是现在的以太光网络和无源光网络，都不是很标准的分类，更不是用户“非此即彼”的选择。从广义上说，他们都属于是光纤通信大概念里的细分场景。既不完全是技术表达，也不完全是商业概念，不存在一些人认为的“商业炒作”，更谈不上“真光网”“假光网”了。以太光网和无源光网，其实理解为是针对不同场景产生的解决方案的名称更合适一些。主要由来还是多年以来运营商营造的“光进铜退”和最近几年开始兴起的“双碳”政策。

二 PON

说到光网络，不得不提PON（(Passive Optical Network:无源光纤网络)）。PON 系统为点到多点应用，主要由光线路终端 OLT（局端）、光网络单元 ONU（用户端）和光分配网络 ODN 组成，其本质特征就是 ODN 全部由成本较低的无源光器件组成，不包含任何高成本的有源电子器件，无源的特性还使得网络布放更加灵活，无需机房和电源等，从而极大的提高了网络建设与部署的便利性，而且光纤本身的特性也比铜线系统更加可靠性，从而节省了维护成本；并且其局端设备和光纤由用户共享，线路成本较其他点到点方式要低，更利于光纤网络资源的利用，土建成本也明显降低。

PON 技术根据数据链路层协议的不同，经历了从 APON、BPON 到 EPON、GPON 和下一代 PON（NG-PON）的不断发展和完善。而从复用方式上看，APON、BPON、EPON 和 GPON 技术都属于TDMPON，随后的 NG-PON 技术中则考虑了其他复用以及调制方式的 PON 技术，例如 WDMPON、OCDMAPON、OFDMPON 等。但是无论怎么分类，PON的核心是Passive，即分配网络无源化。ODN支持多级分光。

任何技术，有优势必然就有劣势，PON的劣势也来自于它的架构。也即因为它ODN的无源化，使得它在园区网中的应用始终有两个困扰，与架构有关，是无法通过技术协议的提升而完美解决的。

其一就是在ODN的范围内（这个范围在园区内可能半径在1km以上），无法以“内插”式级联做到灵活组网。虽然光分配器很灵活，但再灵活也是在末端，并非在上端、中端。只要OLT跟ONU之间的路由确定了，那么中间就不允许再接别的有源设备了，其实也是丧失了一些灵活性。

其二，就是无论如何PON在园区网都是接入以太网设备的，共享式的架构让其节约了光缆，降低了汇聚间能耗，可同时也损失了每用户在并发状态下的真实获得带宽。举例有个2000人的园区，无论OLT下面怎么分光，OLT到核心交换机的带宽，多是通过端口捆绑进行的。而园区网资源基本上都与核心交换机直通，所以此时能获得多少到核心交换机的带宽（特别是并发条件下），就是用户在高峰使用下的可获得带宽。

人数2000人和20000人常用的平均带宽情况，（可类比中小学和高校两类场景）。

所以未来高校若有高峰平均带宽超过8Mbps的应用，要部署PON网络的话需要尤其谨慎，通常来说，平安校园（高清视频监控）的应用不适合以PON传输。PON网络更适合在使用互联网带宽的场景下-因此时互联网带宽才是人均带宽的最大瓶颈。

另外PON的架构导致排错和维护时，操作性有些门槛的。举一个并不鲜见的简单例子，校园网内根据地址段分析，有栋楼某一层的某台主机中毒了，不停的攻击校园网，此时更多网管可能会考虑直接断掉本层的物理通信，比如拔掉汇聚交换机上负责本楼层的光纤跳线，很稀松平常的操作。但在PON中就很难，如果在末端操作，这一楼层会有若干个分光器，如在OLT上操作，则会涉及多个PON口，无法快速中断或拉起网络。

PON不是什么新鲜技术，更不是高深技术，千门万户的家庭宽带，几乎都是PON网络构成的。

三 以太光

至于以太光网，就更不是革命性技术了。PON的帧格式还做了变化（虽然我个人认为，从网卡以太帧到ODN的PON帧再到核心交换机的以太帧，纯属“内卷”），以太光网二层帧始终是一样的，当然这也带来他的优势。比如组网的灵活性，带宽的充裕性，转发的高效性。

基本上可以这么说，将传统的接入交换机改造为可以入户安装、光纤上行（最好能单芯，支持BIDI）、小巧静音，能够做到FTTH，传统以太网也就可以说改变成了以太光网了。论光程，它不比PON网络短，论性能，比PON只强不弱。真的不是所谓“假光网”的。再说这方面也没有什么权威认证不是？

我个人并不是“高带宽”迷信者，可以说目前90%以上的应用，平均带宽需求在4Mbps以内。2018年江苏省发布的《智慧校园》中，要求接入Internet网络速率不低于人均1Mpbs。按照20/80原则（20%流向校外，80%流量本地化完成），到数据中心4Mbps，刚刚好。除了AR/VR、4K以上格式的点播视频、高清直播、无损画质会议或需要较大带宽渲染的游戏，多数应用不需要那么多的带宽。可这并不代表其他用户不希望高带宽傍身，高清电影爱好者、系统开发人员可能需要较短的时间下载影音资源、OS资源。并且在与运营商的校企合作中，现在单用户套餐也从100M向300M甚至500M演进了，多家运营商落地带宽可能有n10G，而OLT到核交的带宽也便是n10G，搞不好未来出现倒挂。

所以，有一些图看起来有理，实际上是误导性的。比如来自知乎的一篇文章，这么说的，且配了下图。因为为斜体内容：

以上图为例，楼宇弱电间的全光汇聚交换机40GE上行，用户侧288个10GE端口，存在40GE/2880GE的收敛，即1/72的收敛，拥塞点为上行口，本质上以太全光方案也有一个隐形的“1/72分光比”。并且由于全光汇聚交换机没有保证带宽和最大带宽的动态带宽机制，2880GE的上行数据在上行口40GE拥塞的时候，无差别进行丢包，对业务体验是极坏的影响，可能会导致小带宽的办公业务都体验不佳，因为小带宽流量被其它用户的大带宽流量挤占。而F5G全光方案，网络拥塞是可控的，通过DBA动态带宽分配机制，可以给每个ONU或ONU端口分配保证带宽和最大带宽，既保障了用户业务，又提高了端口的带宽利用率。采用1:16分光比也远远优于全光汇聚交换机隐形的“1:72分光比”。

我读书少，你不要骗我，这个图里OLT到核心交换机互联带宽是多少，没有带宽收敛？我见到的网络可也不少了。OLT到核交带宽，通常是40G，高的有80G的，OLT的10G口很精贵啊。在大网络里，OLT平均也有5块板子约80个10G的PON口，按上行80G算，这不就又是1:10的收敛吗？实际上应该是下图这样的，不是吗。

四 新以太光

不掰扯带宽了，反正大部分场景用不了那么多。

再简单说一说目前采用波分技术的新一代以太光网络，据说锐捷和信锐都有了。传统以太光网需要有个楼宇汇聚，不然主干光缆就太多了，关键是核心交换机的端口密度也不够。拿千兆入室来说，比如啊，某个校园，教室、办公室、会议室都是FTTH，房间内安装交换机，假定房间总数有500个。就需要500个核心交换机上的千兆口。而目前主流产品1U的线路卡最高密度是48个，需要11块业务板，往往超出了主流产品的槽位设计范围，关键此时核心交换机一侧的光纤跳线密度……不可想象。此时用楼宇汇聚交换机来做一下收敛是最好方案，这属于传统方案。但是有楼宇汇聚就得在楼宇内设置专用设备间，提供电源，做不到“核心至接入”间全程无源。

而使用波分技术，可以有效降低主干光缆芯数，降低核心交换机端口占用。CWDM用波长进行分光，所以需要配备相应不同的波长彩光模块呈对数部署。优点在于中间的主干光缆不需要采用大对数，只需要少量的小对数光缆即可传输，节省光芯数量。比如1:8的波分，就可以减少7/8的主干光纤芯数和核心交换机光口、光模块。而实现的效果，与直连核心是一样的。使用光纤直通和波分收敛的架构如下方式一和方式二（图源信锐）：

另外，锐捷采用了另外一种架构，不直接到核心交换机，他们专门设置了一种100G上行交换机（下行口按需可以有千兆、万兆）。形成了别具一格的架构，真的有点类似PON网络了，算是架构上的创新。（图源锐捷，有改动）

核心交换机还是原来的核心。使用了超聚合交换机上与核心交换机百G互联，下与接入交换机通过“透明汇聚”实现波分下的全千兆、全万兆速率互联。这样在网络的位置，与PON相比，超聚合交换相当于OLT，部署在核心机房，大带宽上联，“共享式”下联，“透明汇聚”相当于分光器，实现1:8分光。是不是就比较清楚了？

基本上传统以太光网较之新以太光网，主要就差别在于是否存在有源汇聚间，有还是没有，会导致整个架构发生较大变化。

五 怎样选择？

大概说一下几个场景吧，不一定完全准确。

1、小区宽带、公建园区（各租户属不同单位），及其他东西流量无需求、甚至各租户（单位）之间最好能隔离流量的场景，可选PON网络。至于选EPON/GPON，不在本文分析。

2、高校、中小学校园及其他单一法人园区（如农业科学院等）办公场景，有较大横向流量要求（特别是有自建数据中心），可选以太光网、新以太光网。选哪个，主要看还有无细分区别。

如果想照顾灵活性，不在乎楼宇设备间有源无源，可选择传统以太光网。

如果只想末端获得较大带宽，无所谓组网灵活，且不想在楼宇设备间放电源，可选新以太光。

3、不属于上述的其他场景，对带宽、维护、组网灵活性没有啥特别的要求（典型如高校宿舍，没有那么多要求，按小区宽带组网和按校园网方式组网，都不影响学生体验）。选哪个都行，稳定、可靠，不影响用户体验就好，此时不妨选一个单位决策人认为技术含量高、架构先进的。