前言
即将离开自己服务了13年的公司，这么多年换过几个部门，接触过几类产品，有被动，也有主动， 测试、服务、研发、市场都做过。自评自己不是个很勤劳的人，但喜欢思考想问题，对应自己的不安分，工作中职级没什么提升，但是对通信的理解是一直在提升的。
写这个的目的就是想做一个自我总结，我会以最简单最通俗最易理解的方式尝试说明通信网各主要产品的理解，读完后会对网络有一个全面认识，同时把工作，学习中有关通信的知识串联起来。目前看来，各公司具备这种全面认识的人少之又少。有了全面认知后，才明白为何要做，为什么做成这样，把握未来趋势和发展方向。
通信的本质
通信就是信息的传递，古代通过孔明灯、击鼓、烽火狼烟、飞鸽传书、都是通信的方式。其实就是通过光、声音、有色物质扩散和生物工具等。很明显在传输距离和实效性以及准确性上都无法达到要求。转化到近代诞生的电报、电话利用的是电磁波，但劣势也十分明显：带宽小、传输的损耗大、抗干扰性较差；特别是电磁波的信息遍布空气中，容易被截获，保密性极差。到了现代激光和光纤的出现解决了通信的基本问题，同时光纤解决了激光传播的2大难题，1、光在传播中波束发散带来的能量损耗问题，2、环境带来的影响。这一块可以看大学课程《光纤通信原理》。
信息时代的基础“二进制”，电脑内存，手机存储空间包括文字都采用的二进制，也就是用一串0 1代码位数的组合代表信息，随后诞生的ASCII码定义了信息的标准，也就是我们现代的信息均为01代码通过ASC码来实现，这是个伟大的发明。
关于光模块：一串信息通过数字信号转化为模拟信号，然后通过光模块的激光器受激发出激光（我们需要的光信息）激光是一种相干光，即具有频率相同、振动方向相同、相位相同的特性。相反光模块的探测器通过接收到的激光，将信号转化为模拟信号，通过《数电模电》转化为一串信息，这就是信息在最末端传输的过程。
关于光纤：接下来说激光在光纤中传输，众所周知，光在真空中传输速度的30WKM/S，光纤中传播速度大概下降30%为20WKM/S（200,000,000M/S），很多人只知道光传输网1km的时延是0.005ms，但是不知道为什么，相信看到光在光纤的传播速度是200000km/S后，1km的时延就可以简单求证。 另外需要知道通信中常用光的波长，850nm、1310、1550nm，至于为何是这三段，归根接地还是衰耗和色散的平衡的结果，这三段波长附近传输效果最好。这里就不摆出图片了，850附近的光纤是多模光纤，颜色是橙色的，现在通信系统已很少用到。常用的是单模光纤，1310、1550的波长适用，就是我们常见的黄色外皮包裹的光纤。既然波长确定，那么频率就可以确定，波速=波长×频率。传播速度和波长确定，那么可以得到光纤通信中的光频率为10的15次方HZ的数量级。众所周知频率越大所能携带的信息量就越大，留给光模块调制的空间也就越大，这就形成了10G、40G、100G等各种不同速率的光模块，目前本人已知的最大带宽是400Gx96波约等于40t/s。 不要怀疑光纤的传输能力，未来更大的速率加上WDM波分复用更大的频谱带宽的加持，理论光纤带宽可以更大，1根光纤满足全球所有人的需求，也不是不可能。所以我司“最大限度挖掘光纤潜力,造福人类”这句话说的很有智慧，目前光纤潜力还大有可挖。实际上大多数通信内的人都无法理解这句话的含义。
所以你相信光吗？
以上为信息技术的基础，在ios7层模型中属于物理层，信息根本就是万物互联，可惜人和物不是光子，不然也在光纤中传输，可以想象下生活会带来哪些改变。下面介绍下各设备的传输场景。
关于PON：
理解一种设备形态，首先要抛开其名称，分析它出现的原因。知识点网上一搜一大把，但是看了自己又能理解多少呢？首先基于通信的本质，要A-B建立连接，对于个人用户需求的场景是在家能够上网、打电话、看电视。那么对于终端庞大的家庭用户目标明确，并且邻居之间大概率不认识且没有通信需求，也就是说PON特点是分布广、密度高、目的单一特点。可以想象解决该类场景的模型为什么？上层BARS处理用户的上网数据，能够把用户的以太网业务路由送到目标地址即可。NGN服务器处理用户的固定电话需求，建立起固话业务。IPTV业务同样如此，同时由于TV业务的大带宽以及组播特点，诞生了PON上的组播需求（目的也是节省单宽）。所以对于PON网络的OLT节点（理解为树枝）上联口适合不同的VLAN区分不同的业务，把对于数据送到目的地即可。所以具备VLAN交换功能，以及简单的故障排查（数据包通过上联口已发出，即可排除自身网络故障）。
OLT到用户的连接模型区分出几种常用的字母组合：FTTB、FTTH、FTTR。光纤（FIBER）到（TO）大楼（ build ）、家（HOUSE）、房间（ROOM）
FTTB为OLT PON口下一个汇聚设备，大型的ONU，后面由该ONU通过网线或电话线直接到家庭的电脑或电话终端，也有接到小型交换机，然后再到终端。记得以前大学宿舍就是这种2M拨号网络，宿舍室友间局域网联机打游戏，这种多见于早期网络。
FTTH，早期的FTTB理论上可以覆盖FTTH场景，也更节省成本。但随着光纤价格下降以及FTTB维护成本的上升。主要还是FTTB的ONU部署属于运营商，不光要找地方放，耗电和维护也是一大问题，FTTH就可以完美解决该问题，终端ONU直接到用户家，ONU-OLT之间通过光纤以及无缘的光分（ODN，终端的不断增加使得ODN运维成本升高，促进智能ODN发展），上层模型固定，运维可能性降低，同时终端设备耗电问题也得到解决。同时针对企业FTTB场景也有其他类型设备的覆盖。FTTB场景逐渐没有了市场。
FTTR，很明显FTTR对于运营商和设备商可以多卖终端，室内的光纤铺设和电费的消耗也不是运营商买单，由于技术难度也不高，设备厂家众多，运营商设备成本也大大降低，包装一下目前十分火爆，需求在我看来就是解决终端wifi覆盖问题，上层设备没变，需求还能玩出花来？对于用户而言就是价格大增。在我看来不能用智商税来形容，只能说是没必要。大多数家庭都有网线到房间，在适合的地方部署一个小型wifi路由器即可。没有网线接入的地方，也可以通过wifi-ap实现。
关于ODN
虽然分属不同产品线，但完全可以放到PON网络里，ODN就是光分路网，基于PON设备发展的网络。其作用是为OLT和ONU之间提供光传输通道。无源的叫光分路器，就是把PON口出来的光接入到ODN，然后多个端口出，相当于把光分成了多份，无源设备不涉及软件，一般做光纤的公司都可以做，所以利润较低，价格也不高。可以理解为一条河，经过分流分成多条小渠，喝水的味道没有变，只是水量变小。早期的光分路器分为1：8，1：16，1：32，1：64，也就是分成多少份。并且分的份数越多，光功率越低，低于终端设备的灵敏度，那么业务就会失真丢包甚至中断。所以早期的PON口通过光分带ONU是有上限的，并且ODN的选择也要设计好，大量的前期线路测量工作，以及后期开通调试工作。如果这个时候有人能问为何只有PON能用ODN，其他的接入网PTN、交换机、IPRAN不行，我觉得这个问题问的很好，证明提问人思考了网络模型，并且还是横向对比，这个问题的本质是PON属于上下行不对称的网络，多人用同一根光纤进行光信号传输，只有两种方式（时分复用和波分复用），如果你理解这两种复用方法的话，应该能够明白。
PON下行传输灰光（后续OTN部分讲），PON口下所有ONU收到的光信息都一样，ONU需要选择众多信息中发给自己信息的部分进行接收。同时ONU上行不是常发光，只是在OLT给他分配的时域发光，多个ONU的光通过ODN汇聚（光分不光可以1分多，反向是多合一），在同一根光纤进行传输，PON再通过时分复用解析这些光信息。PON是通过数据链路层的MAC地址进行寻址转发，通过上联口送出数据。做过PON的都听说过“流氓ONU”这个概念，实际就是ONU没有按照固定的时隙发光，非突发而长发光，这样就导致OLT接受的信息混乱，甚至该PON口下其他ONU掉线的情况，实际就是该“流氓”占用了所有通道，导致同伴们无道可走。
说回ODN，之前说到PON网络的建设和后期运维成本，这个是运营商痛点，所以无源的ODN逐渐向有源ODN发展，虽然我没做过ODN，但理解客户需求，我理解的需求包括：ODN节点的地址信息（物理位置可视）、节点间的距离（网络拓扑距离可视）、端口的收发光功率可视。甚至还有不知道是否能实现的需求（终端需求实现肯定没问题，问题是成本）：端口可调：例如之前分配的ONU通道问题，我想人工不下站，我换个端口试试。又或者以前用户不用该端口了，分给其他用户使用。光功率可调：有些终端光功率不足，有些过高，我可以根据需求远端调整。
其实我理解这些通过加入光开关均可实现，还是拿河举例：每个分渠设置闸门，可以调整水流大小或关闭，最大限度的利用水源，分渠使用适合他的水流量即可，对于无人使用的分渠，给予关闭处理，其水源分配给需求大的水渠。最终实现ODN的智能分配。只需要建网之初搭建好管道，后期不用试试测试线路以及调整端口，线路和光的问题ODN上报和调整数据搞定，而终端用户开通问题，用户收到货怼上光纤，ONU自动注册上网。对于终端庞大的群体，模型统一，减少重复劳动和人力成本才是发展方向。
说下PON的发展趋势，EPON GPON XGPON实际都是速率客户接入类型的改变以及协议标准的迭代更新，刚说到ONU上行时分复用节省带宽，PON上联口上行灰光，也就是一个端口要占用一根光纤。随着城市化进程以及数据业务的发展。终端的密度和数据量均在增加，这就导致OLT的数量剧增，带来光通道的需求剧增，所以未来PON+WDM是一种趋势。
工业PON了解不多，应是基于PON网络解决行业用户的需求，也就是PON一直以来的短板，局域网问题，统一管控和数据分析问题。工业PON的模型和行网政企网高度重合，看了下网上介绍，目的是管理工业一些非运营商协议的设备，非运营商设备种类众多（可以理解为语言众多），要统一标准太难，运营商干到企业网内部，统一设备语言，处理企业信息为企业服务，目前的优势是PON确实很深入，企业、工厂存在PON的地方，理论都可以进行延申，但是难度太大。我是企业老板，我更喜欢用自己的内部网，管理需求找个软件公司或公版免费软件自己弄，外网保证出口就行。如果是多省有分支机构的话，有必要会用政企网，如果价格合适的话。
关于无线网
没有做过无线这一块，简单记录下自己的认知，无线是基于电池波信号的一种信息传递。由于受覆盖范围、地理位置、遮挡物、气温、风向等影响，所以注定稳定性不会太好，所以拿手机的网络打游戏或线上抢礼包结果体验不会太好。但它确实日常使用最多的场景。和PON不同，建筑物它不会动，但人会动，人随时随地会有通信需求，不可能人人身上都拉一根光纤到处走，所以无线通信技术必须发展。运营商上层设备形态稳定，但接入这一侧主要为无线通信（基站）和PON终端。早期无线通信成本高，手机终端的功能性少，所以满足覆盖广，语音通话需求即可。相信十几年前拿着功能机时很难想象如今用手机刷视频，玩游戏的场景，这主要得益于手机终端的发展，也就是摩尔定律带来的硬件提升。随后发展了3G、4G、5G，通信这块的发展主要是基带和射频的发展。由于是无线通讯，所以手机信号的功率注定很微弱-50dbm，基站主要是接受空气中手机发射的微弱信号，解调成信息，然后汇聚后发送出去。在军事中，有线通讯容易受到敌方破坏，而无线通信的电池波之前说到缺点是安全性问题，空气中传播虽然不容易被破坏（可以被干扰），但是容易被捕获，所以在编码解码这一块的加密也很重要。
关于5G通信的前传、中传、回传这个一个图就表示清楚了，这里不讲，主要说下信号的功率问题，手机信号发射功率，基站的接收功率，光模块的发光功率等都可以用瓦特（w）来表示，手机信号功率-50dbm是多少w？一个pon模块发出-3dbm的光经过1：64的光分路器（插损1db）后支路光功率为多少w？
记住一个公式，用计算器算即可。Dbw=10log（W）,而通信里常用dbm单位表示，而dbm=10log（mw），1mw=0.01w，m为毫瓦，如果是大写的M就为兆瓦10的6次方。通过计算器可以方便得出-50dbm=0.00001mW。感兴趣的可以通过手算，也可以用经验算法，如果忘记可以反向带入。例如：大家都知道光功率衰减1倍降低3db，那么假设原光功0dbm对应Amw，衰减到-3dbm对应Bmw，那么0-（-3）=3db，对应10logA-10logB=10log(A/B)，因为A为B的2倍，所以A/B=2，那么10log2=3。以前读书不都记得log1=0，log2=0.3么。
同样对于目前工作常用的经验值，大家可以这样记：功率提升一倍db+3，提升10倍db+10，反之亦然。所以我们OTN的放大器提升20-30db，也就是需要放大光功100-1000倍。同样可以计算-50dbm等于0-10-10-10-10-10=1mw*10-5=1w*10-7=100nw。
dbm为能量单位，db通常为比值，所以dbm和db要区分开，例如：OTN中osnr为信号噪声比，就是信号功率dbm和噪声功率dbm的比值，这个值信号在上，噪声在下，比值当然是越大越好。但是关于这些书本上的东西，我发现很多从事通信这块工作很多年的朋友都不清楚，关乎原因不外乎3点，1、自己思考的少，学以致用不足。2、书本讲理论关乎实际应用举例少，为此我还专门翻了下信号与系统书，确实也是如此。3、工作中讲经验值，大多岗位讲究实际，如果不是做研究理论没必要关联。虽然这样也没问题，但是我始终本着“知其然知其所以然”的原则，把追星、追剧、八卦的精神应用在一些基础条件的学科上，也许推动设备文明的功勋就有你的一份。
光功也是一种能量，过大的光功率也是对人体有害的，通信用光都是不可见光，看不到光强，所以更需要注意，一般大于5mw的光会对人眼造成伤害，也就是大于7dbm的光。象激光切割，光功率就非常大了，达到几百W甚至上千W，激光武器也是如此，关于光的应用太多大多，最近很火的卡脖子的光刻机，也是用光来进行高精度的芯片制造。你可以理解高精度的科技基础都和光相关。
所以你相信光吗？
无线发展趋势：大家都知道5G后是6G，那么6G是什么呢？通信基站受地形建筑物影响等通常部署在较高的建筑物或山上，那么基站部署在空中呢？也许这就是6G构思的由来，基站要部署在空中，解决覆盖问题，但由于引力作用，不可能悬浮在空中，要摆脱引力，肯定要用到第1，2，3宇宙速度，所以6G又和卫星相关联，解决信号在大气中的衰减才是6G的主题，恐怕部署在地面上的高度应是能摆脱引力围绕地球自转的最低高度把。
到目前自己没理解的问题，从2G-5G，是频率的提升，前面讲过频率越高可调的信息量也越大。电池波和光波在真空中传播的速度均为30WKM，不象光纤通信，无线通信在空气中传播，会随着频率的提升带来速率提升同时，传输距离和信号失真问题都会加大，就是为何5G基站的密度和耗电量都增加的原因。而6G的频率还会提升，看到报道6G速度是5G的100倍，但如何解决信号衰减问题？难道6G基站并非部署在太空？目前4G对普通人来说就够用了，5G带来的速度提升只是带宽提升，时延并未提升多少，并且用到5G场景也不多，家里几个手机都是5G手机关闭5G功能用4G.如果6G还是基站的模式，那么实在想不到意义在哪里，如果是卫星模式，那么如何解决信号衰减问题？6G时代会对网络格局带来那些变化？是替代基站到承载网这一段还是直接基站和核心网通信，那么承载网设备和光纤的未来在哪里？总之不同于3G、4G的时候，我当时是知道这些会为我带来什么。6G目前在我的认知来看还太神秘，但是有一点可以肯定，如果建网成本的提升比5G还高，那么应用将十分困难，目前6G有点脱离用户的实际需求。我始终相信任何技术的普及，都来源于需求驱动，落地取决于成本代价与收益的关系。
关于前传（无缘/有缘/半有缘波分）
前传是5G时代的产物，是为基站服务，在4G时代基站的信号塔下一般有一个机房存放BBU，BBU再通过承载网连接到核心网，由于5G基站密度大，在基站到承载网（PTN/IPRAN/OTN）之间把BBU拆分成CU的DU，一个基站有一个DU，多个DU汇聚到CU，CU再通过承载网到核心网，组成无线网。虽说是无线网的叫法，实际只有基站到手机是无线，以上都是有线。而DU到CU之间由于是多对一，所以拓扑类似ODN，但基站数据非时分复用，前面说到要实现一根光纤传输的方式：时分复用、波分复用。所以DU到CU采用了波分复用，并诞生了一个概念称为前传。需要注意的是前传需要DU发出的光为彩光（固定波长），所以DU上会配备彩光模块。目前有三种方式：无缘波分、半有源、有源三种，和ODN类似无源的设备成本低但维护成本高，不同于ODN的是5G基站密度没有家庭宽带数量和密度那么高，所以维护成本相比ODN也不是一个数量级。那么在无源、半有源以及有源上没有一个统一标准。同时前传没有特别复杂的知识点，出现是由于无线网接入侧的拓扑变化，解决到基站最后几公里的传输问题，应用场景和ODN类似不细说了,发展的本质问题还是市场规模小。至于发展趋势，因为是特定时代的产物，6G的模型决定它的未来。在当前环境下，个人偏向半有源的发展方向。
关于WDM
本想谈OTN时说下WDM，但前面讲的已经涉及到波分复用了，所以先讲下波分WDM，WDM更偏向基础学科，不同波长的光在一根光纤中传输，从而提高光纤容量，但是由于光在光纤传输时考虑色散和损耗，不是所有的波长范围都可用，所以现在常用的波段是低损耗波长区域”，也就是1260nm~1625nm区域。这个区域被进一步划分成了五个波段，分别是：O波段，E波段，S波段，C波段和L波段。当然随着技术进步，可能会出现更多可用波段。WDM的出现把光纤的容量提升了百倍（多少波提升多少倍），以后甚至更多。WDM原理：不同波长的光信号之间相互不影响，通过一定波长的间隔，使用合波器把不同波长的信号汇聚在一起，接收端通过分波器再分离为不同波长的光。WDM是我认为光通信中最伟大的发明。(但是光纤生产厂家很受伤)
光传输网和电网、公路网类似，公路的发展形态就是高速公路以及多层高架，但是不管是扩车道还是加高架，代价和成本都是巨大的。加上车流如同数据一样有峰有谷，所以交通堵塞问题难以解决，并且建设成本高昂。同时对于电传输网，我国是目前特高压最发达的国家，大家都学过功率一定的情况下，电压越大，电流越小，而电流越小，电网的损耗越小，所以要达到电能的利用效率，特高压是个好方式，但是也会受限，电能在传输介质只能传一路。而WDM神奇的是一根光纤上可以传输多路光信号数据。并且可传输的速度、路数包括光缆的芯数都在发展。所以你经常碰到堵车，用电荒、停电，并且是在近年来信息量每两年翻倍的情况下，你见过网络大面积的传输瘫痪吗？我国已经是全世界信息技术最领先的国家。都说通信是夕阳产业，我承认他不是朝阳，但无论怎么变化，通信是人的基本需求，并且最终形态是万物互联，而光纤的潜力还有很大挖掘空间，别看新能源目前很火，或者未来出现某个朝阳，但通信，只要世界上有人有物，它将持续发展。并且基本不受天气、疫情等的影响。
所以，通信人值得坚持，所以，你相信光吗？
分波的原理可以简单理解为光的透视，小时候经常玩的不同颜色的糖纸透过太阳光，就显示为不同颜色的游戏，分波器就是如此，各种不同波长的光经过分光通道，每种通道只能通过特定波长的光。反之合波同样如此。前面讲过光功率下降一半，衰减3db，所以经过分波的光后功率会有衰减，同理合波后功率有增强。
由于各种分波加上插损以及光传输带来的损耗，会导致光功率急剧下降，这里引申出光传输中一个重要器件——放大器。
关于交换机
前面讲到PON接入和无线接入，再到上层设备类型就趋于固定，基本就到了汇聚交换机这一块。交换机顾名思义，进行数据交换的，定义与二层设备，核心在于对于VLAN的交换。想象一下什么场景使用交换机？前面说到家庭用户上网需求，但是各家庭之间相对独立，无信息交换需求。而交换机适用于的就是在特定区域内，有信息交换需求的场景，例如：场景1，在上网速度还是2M的时代，大学宿舍大家联机打个局域网游戏，共享下下载了几天的电影，和隔壁寝室的朋友共享上网节约网费。
场景2，公司里同事专业的通信工具，现在上网带宽大，所以微信沟通，传输文件速度也都可接受。这种数据上传到云端，然后通过云端建立连接转发的模式，实际上从效率讲是一种浪费。在公司网速慢，或公司对员工的工作效率有要求不允许使用外网的情况下，那么一个局域网的信息传输工具就很有必要。企业的一个大楼里，几百台电脑处于一个局域网，测试的同事传测试报告，研发的同事传送下设备软件包，离职的同事把资料交接给他人，都是十分效率的一种通讯方式。
以上说明的是局域网场景，另外交换机的信息交换速率是非常高效的，其原理有一本书，但简单来说就是交换机内部有极为高效的交换芯片，连接每个端口，同时通过划分域（VLAN），实现一个端口的数据转发到域内的其他接口，由于是广播的模式，所以交换机很多协议功能都是为了解决广播风暴的问题来开发的，这个“广播风暴问题”也容易出现现网故障。
关于运营商交换机的划分基本也是和使用场景挂钩的，通常将网络中直接面向用户连接的部分称为接入交换机，汇聚交换机一般用于汇聚机房，用于汇聚OLT或无线网多个基站数据的汇聚，从地理位置讲汇聚交换机可以理解为多个镇的数据，汇聚到县，而汇聚交换机也具备业务终结功能，将本地数据交换机流量在汇聚交换机上交换，减少核心层的工作负担,使核心层只处理到本地区域外的数据交换。而核心交换机一般部署再核心网，具有更高的交换效率。从地理位置讲核心交换机可以理解为多个县的数据，汇聚到城区核心。在这里完成县到县，市到县，市到其他市的数据交换。同时数据中心交换机，在这个流量爆炸的时代，数据中心（可以理解为电脑服务器）不同服务器之间是有大量数据交换的需求，这里数据中心交换机就用于该种场景。
发展趋势，对于交换机理解不深，我认为通信网络的方式一直是做减法，减少网络层级，减少投资，那么交换机这种用于交换的设备应该会逐渐具备更多功能，比如数据中心服务器或IPRAN设备集成交换机功能，这样从网络层级和管控上都会简单很多。而应用规模上，数据中心交换机需求会不断增大。而交换机看似简单，实际软件功能比较复杂，还是有一定的门槛，特别是核心交换机，由于所处位置重要性，对稳定性和安全性要求较高。所以只有接入交换机适合小厂家，并且越往核心越难。不如横向试试做一些其他接入的网络产品。
关于承载网
说到承载网，首先要说到SDH。这个用了20多年的网到现在还有使用，不过已处于退休状态了，出现的原因是提出的标准早，并且在那个带宽小，还是模拟语音的时代，打电话就是几乎全部需求，由于其功能完美支持该场景，所以早期网络基本都是SDH承载。淘汰的原因还是由于客户需求的变化，数字化进程，人们的需求业务量变大，并且语音也通过数字化实现，IP电话效果和传统语音已经无差别。那么SDH逐渐被新的技术取代，当然除了通道利用率低缺点之外，他还有优点。那就是投入市场早，占据了地盘，同时硬管道天然隔离的特点，他的安全性还很高。所以对带宽需求不大，安全性要求较高的场景，SDH还是可以满足的。目前很多政企业务都还在在用SDH。包括一些早前已建设了SDH网络，并且目前网络负载量不大的本地传输网，SDH老网也能满足需求，没必要去折腾替换。
以太网的交换出现意味着SDH的终结，在数据交换的基础上SDH的一部分被PTN/IPRAN取代，而SDH+WDM，结合新的G.709协议，形成了OTN的系统。目前传输主要为这两种网络方向。PTN/IPRAN这种以包交换的设备形态主要是以地市为单位，承载IP网。OTN网络因为传输距离和容量的优势，主要是以地理层级为单位分一干：省和省之间互联。二干：又叫省干，一个省不同城市之间互联。本地网：又分市到县，县到乡，主要是互联本地设备，通常穿插在PTN/IPRAN网络中。
我们先简单的理解网络架构和设备形态，后面以一个包的角度描述网络是如何运转的。
关于PTN/IPRAN
其出现的本质是包交换的高效率以及带宽利用率高的特点。区别与OTN传输，PTN（后面通指PTN/IPRAN以及现在的5G SPN STN）主要用于承载基站以及部分OLT的业务，基站分布散且广，PTN的柔性管道是以包的字节为单位（64-1518）传输，每个包内部打上一个标签，好让下一个设备知道该包该发往哪里，就这样逐站，最终实现信息的互通。所以做PTN的维护最多的就是画拓扑，查标签，抓包分析。这就是数据通信的工作，都是和包打交道的，虽然是柔性管道，按照需求去占用带宽，但是由于逐站转发以及容易分光抓包等问题，所以安全性较低。只要能获取到包，里面的数据一览无余。如果一个公司在进行一个保密性很高的事，那么最好切掉一切通信网络，即使你的通话内容，也很容易被基站厂家获取。
现网中PTN网络承载的最多的就是基站业务，所以设备端数很庞大，一个大的本地网设备端数成千上万，同时也可以承载点到点专线或是点道多点的动环监控业务。不过PTN的专线由于安全问题，不太适合政企客户。还有一部分就是OLT业务，OLT由于经过汇聚后起点终点较为明确，且带宽大，一般都是OTN承载，也有一些边缘OLT需要PTN承载的情况，具体看网络的规划需求。PTN网络已经回传的代名词。
综合来说PTN网络一般以地市为单位，覆盖广，密度大，哪里有无线需求PTN会覆盖到哪里。
关于OTN
OTN由于WDM和传输距离的加持，是为高端传输设备。其定义为管道。原理简单，基于G.709协议发展来的。缺点除了贵，其他都是优点：大带宽，低时延，硬管道带来的安全性高。 当然硬管道也有缺点，但对于彩光模式下的WDM加持来说，浪费的带宽不是关键矛盾。OTN采用大颗粒封装，非包交换传输模式，把一个一个速率的端口直接封装为一个通道，不管里面数据多少，管道大小分好就占据多大的通道，然后转化为特定的彩光模长，通过WDM在一根光纤传输。之后就是光放来放大光功率，解决长距离传输问题。
知道OTN的传输方式和特点，就容易理解其场景。首先基于我国国情，对于本地网PTN网络，乡镇到县有些是有一定距离的，由于PTN是灰光，且传输距离有限，有些县到乡就需要用到OTN去长距离传输，这是其一。其二，有些乡镇受限与端口速率和光缆条件限制，无法保证所有的数据端口都能有条件传输，为了节省光缆，采用县乡波分，把多个数据放到一根光纤传输。这就是OTN场景县乡
同理，市到县的OTN场景和县乡类似，也是也是解决距离和多端口问题。
关于OTN中的OA和中继
前文说的光放站就是我们常说的EDFA以及OA，因为光传输也会有损耗，所以每隔一端距离需要加强光的功率。但是不是只要保证功率就可以保证业务的。由于存在色散等其他因素，因此OTN有传输距离的限制。这个限制不是说只能传这么远，举例说明：400GOTN网络最大传输距离为1000KM，是指在一路都是光层的情况下保证业务的最大距离。 当然如果需要长距离最彻底的就是光转化为电，还原清晰的信号0，1码，然后再转化为彩光信号，继续传输，这叫电中继，也叫信号再生。再生说的比较贴切，可以把信号的质量恢复到最初那样。没有什么传输距离是一个中继解决不了的，如果有，那就再来一个。同时一个新同事问了这样一个问题，中继那么好，为何不多用，还要建设OA站呢？我笑而不语。。。
刚说到的OLT承载问题，大多数情况还是OTN承载，首先OLT汇聚后流量大，起点集中，且目的明确，中间无需进行包交换。 而用PTN承载可能就需要多几个端口需求，多建几条链路了，否则无法满足。对于大数据量、大带宽的需求来说采用OTN承载。流量大，端口多的IDC机房，采用OTN承载最合适。同时该场景需求单一，由于IDC机房一般部署在城区，他们之间的DCI业务仅需求波分功能，这业务的特点是接入类型单一：几乎都是100G、10G速度的灰光接入。目的地单一：A点到B点。传输距离短：A区到B区。对于这种场景下，简单功能的DCI设备应运而生。这是对传统OTN厂家的挑战，但是这是由需求决定的，趋势不可逆，那么可以预见的是未来县乡、市到县、城域可能OTN的需求都可能会采用DCI的形态。这也是新兴厂家上桌的机会把。我始终认为设备形态约单一，硬件架构约统一才是未来通信设备的发展趋势。采用统一的硬件架构，统一的操作系统，执行标准的协议，跨厂家互通，引入竞争，运营商维护和硬件成本都会下降，对老百姓来说未尝不是一件好事。想想苹果的思路把，做“减法”，去掉冗余的功能，设备越来越简洁，老百姓使用方便。对于通信设备商来说也是如此，只是用户是运营商，要想其“体验”好，肯定是做减法，维护起来方便快捷，想看想知道的东西清晰明了，不用付出多少学习成本，效率也还高。所以运营商在做统一管控，想必也是先收回管控权，下一步就是设备统一平台了把。设备厂家内部私有协议没关系，按照标准协议和上层平台对接，纵使设备厂家千千万，我只需要对我的操作平台就行，内部的协议转化，翻译工作，层级关系由大家研发人员一起解决，难度再大也要达到统一管控的目的。这个阶段的小目标实现后，统一设备平台，包括自研设备的日子还远吗？
说回OTN，上面提到了城域、市县、县乡。这里说下一干、二干，现在运营商叫骨干网，目标也在做一二干融合，这和上面提到的统一管控是息息相关的，不过为了融合去做，而是为了减少网络层级、统一管控、降低成本、提高开通效率。层级过多，对接节点就多，涉及到维护的人就多，跨专业部门的人也多，这些显然也是通信网要优化的一部分。那么骨干网OTN对于传统厂家来说还是很安全的，暂无新设备商威胁地位，其设备形态基本为一个城市部署1-2个节点，节点之间均为WDM。拿目前的一干举例，一干的一个省就几端设备，一般部署在省会城市的节点，如果省和省之间距离过远，且有上下话的需求，会在途径城市加入节点，其他均为光放大的设备，不具备上下话业务功能。举例来说，如果你身在江西赣州，去广州的业务明明从广东的河源走比较近，但是一干的规划来说，跨省业务出口设立在省会南昌，跨省光缆也是省会到省会，只是途径了赣州。这种情况规划的业务是赣州向北去南昌，然后南昌到广州，无形中多了几百公里的时延，其实时延只是很小一部分，前面说到传输一公里时延大概是0.005ms，几百公里也就多个5ms，这感知其实根本不强，我们电脑随随便便ping个baidu网页也都20多ms。很大一部分属于绕路，绕路意味着波道占用和资源损耗。 但是这其实也不是本质问题。 解决该问题：1、赣州要把设备形态改为OTN，支持波道的上下话。2、骨干架构要拉通，运营商层级扁平，业务需求全局考虑，而不是划分省干和一干。
数据包的旅途
当然一二干融合之后跨省业务大概率还是省干出口业务多，这个又牵扯到整个跨专业的网络架构。下面我以日常人们常用的上网、打电话、看电视举例来讲述信息发起的旅程。以上网为例：我网页浏览百度，百度服务器在山西阳泉某个IDC机房，而我在湖北省黄石市大冶市铜录山镇阳光花园小区。电脑网页通过HTTP协议生成数据包，包长为128byte，电脑的CPU打上TCP头，通过网关/网卡打上源IP，源MAC，连接网线/WIFI到达ONU，打上分配的VLAN，包送到小区OLT，然后到镇里的通信机房的交换机端口上，通过交换机的汇聚上到了该机房WDM设备直接传送到黄石市中心机房，这里有核心网设备bars它是一台大型路由器，其所有收到的数据表均进行路由的下一跳查找，送给对应的目的地或下一跳，部分业务会在该机房终结不用到省会武汉。但根据我报文的目的地址，它发现下一跳端口，该端口对接的是省干OTN，它也不清楚目的地位置，只知道下一跳送给谁。就这样我的报文就上了高速列车，通过省干OTN到达了武汉。接下来是武汉洪山路枢纽的业务打散，这里有大量的数据，通过核心网设备进行分析处理，大部分的业务在这里可以找到目的地，其ICD机房存储了海量数据和服务器。但是由于我的数据包服务器不在这里，接下来我要去往山西阳泉，那就是上一干OTN，武汉-太原，由于网络层级的原因武汉无法直接到阳泉，所以先到太原后下车。经过类似武汉的核心网的数据分析，再把无数需要去阳泉的业务汇聚在一起。通过山西的省干一条路直达阳泉：太原-阳泉。经过阳泉的核心网处理，最终找到目的服务器，同时该服务器对请求的数据进行回应，大体和来的过程一致，最终传送到我所在的位置，被我的网卡接收到，通过PC的处理我最终打开了界面。于是我默默打开cmd，ping了一下该网站地址ping www.baidu.com，发现延迟14ms，还行没有丢包和跳ping，网络质量不错。随机开始我的愉快的上网体验。
某一刻体验不愉快了，trace一下路由，发现数据经过的众多跳点后，在某一个跳点延迟很高，随即打电话咨询该段落存在丢包，要求运营商提高维护质量。运营商服务小姐姐对我把头点，我高兴的说了声，姐姐再见。
补充一点所谓的万物互联不是浅显的A和B之间有网线或光纤连接，可以理解为对于终端用户是很碎片的数据，很多终端用户汇聚后的数据向一个目的地传输，而百度服务器不是我们理解的一台服务器，因为数据量大可能存在多台服务器并起来，每个服务器存储或处理一部分数据，服务器服务器间也有高速的数据交互。而数据中心就是集中处理用户数据的地方，核心网作用是分析数据并送到他需要去的地方。
举例2：不是所有数据都需要经过这么长的旅程的，拿手机电话业务为例，我依然在该地点，用着4G网络，想跟朋友约下午去打球。于是拨通了他的号码。我的拨号请求，通过手机射频被周围基站接收，然后转化为数据传送到PTN设备，经过一段2层的MPLS通道，我到达PTN的汇聚节点，在大冶市的核心机房。然后经过一段3层的VPN通道通道处于黄石港枢纽楼的MME设备，该设备处理本市的基站数据业务，发现我要通话的对象在某个基站覆盖下，这时建立起连接。我的下一次响铃数据直接到了PTN汇聚设备，该设备发现我的通话对象在他们地址池里，于是不用吧数据交给MME，直接转给了朋友所在的基站，这样我们建立起通话。也就是说首次我的通话请求路径是我所在小区附近基站-大冶市汇聚PTN-黄石市核心MME-大冶市汇聚PTN-朋友小区附近基站。建立连接后的路径是我在小区附近基站-大冶市汇聚PTN-朋友小区附近基站。可以看到现实很多这样的情况，路径走多远走怎样的路不是固定的，也许用户需求建立连接的目的地很远，那么经过的设备层级就多。但是也不是目的地近就可以直接走近路的，就像传统的3G电话，就算你在我身边我打电话依然是先到核心语音服务器，然后再从核心到你，这就无形中增加了时延和网络负担，刚举例就是4G时代的X2业务，以及上面OTN网络赣州的数据举例都是这样的情况。但随着通信网的发展，减少网络层级，核心设备下层，骨干网融合都是减轻核心压力的办法。
这里明显感觉到自己在讲数通的时候有点逻辑混乱讲不清楚，读者应该也很难理解，其实本质就是数通复杂一些，路由协议，数据处理机制过程都没讲，ip、mac这些需要图来演示才能清晰（这里就略过，反正也是自己看）。所以我认为的设备复杂程度是：核心网>核心路由器>数据中心交换机>IPRAN>VCOTN+ROADM>PON>DCI BOX>家庭网关>手机，可以看到大数通实际是比较复杂的，表象体现在Trouble shooting时的各种协议是否建立、路由表、标签表、抓包、逐段排查等。但这些手段实际生活中也用得到。实际上能做核心网设备的厂家多半可以做全通信产品，牵扯到的是技术积累，但关键还是平台也就是操作系统，这个多半是向下兼容，手机难度为何不高，一个是面向用户市场足够大，二个是有成熟的操作系统和硬件架构，其中最为关键的还是操作系统。一个产品的开发可以理解为操作系统就是土地，架构师就是总设计师也叫SE，他把土地分成不同的块，每个版块有其功能，并保证功能的组合是个完善的体系。接着就是把不同的版块交给相关的开发负责人开发，然后其根据任务量和需求的多少多找几个开发人员完成功能的实现。通过测试人员进行测试验收，形成完整的设备。而手机的系统和架构都现成的情况下，做个新品牌出来无非就是搞搞装饰之类的。所以一款产品，操作系统和架构还是核心。本人没接触过核心网，有机会接触一下，相信会是很大的提升。
以上大概梳理了下通信网中的主流设备，以下总结下根据需求选择那些场景以及管控的问题。
家庭用户因为没有局域网需求，分布广密度高，最终选择了PON的上行时分复用，又由于目的地单一，通常PON就是由OTN承载然后直接到达处理语音、数据、组播的服务器。
企业网：企业或公司由于有局域网需求，通常会组建自己的局域网，方便内部通信，同时有上网端口，这样安全性更高，企业内部数据交互更高效，上网管控越简单，员工工作效率越高。这类场景通常使用交换机组建局域网，固定的连接公网端口直接上核心网或OTN。
大企业网：由于存在很多分公司或分支机构，所以本部和分布之间存在大量业务沟通，这就需要运营商网络把各分部连接起来。（如果有资质的话也可以自建网）比如公司总部在
武汉，全国各地有办事处，那么最豪横的组网为每个办事处申请一个公网ip，通过硬管道政企网互联，这样网络安全性高，办事处间通信方便，例如可以直接内网通信以及使用远程桌面相互访问，同时各种办公软件也可以内网直接访问，不必放到公网服务器上。缺点除了贵，都是优点。中配的话就是企业各办事处无法组成局域网，相对隔离，相互访问一般通过邮件或公网聊天软件进行，采用还是数据交换方式在电信里属于CN2的业务类型，折中方案是MPLS的专线或VPN专线，能够达到政企专业的效果，但是安全性无法达到，也会存在一定的限制。比如我们现在登录公司内网使用的VPN实际就是公司内网为了与外网隔离，不认其他地址过来的数据，登录VPN后实际对数据进行了加密，目前大多数企业都采用vpn的模式，其实质还是VPN服务器建立起你们的链接，而不是你们直接通信，这种是较廉价的方式。而最廉价的模式是VPN服务器也不租用，需要交互的办公信息直接做到云上，这样访问公司网站以及数据使用的云服务器，沟通交流使用的是微信，这样也行，那就和家庭用户上网无本质区别。大多数企业网用的VPN模式。而银行、军网等安全性较高，且有经济实力的企业或集体就采用了政企网的模式。
政企网：如果按照运营商部门来说成立比较久了，也是为了高质客户服务的，早前采用的一般为SDH专线。近几年的政企网如果按照网络的叫法，就是真的独立的一张网，独立在原有复杂网络之上新的一张网。政企网由于需求以专线为主，且很多长距离传输需求（本部武汉-分部北京或上海等），所以采用了OTN组网的方式，节点基本都在省会和重点城市，什么是一张网，我们设备商通常定义为在一个网管系统管理叫一张网，各大运营商近年来分别建设了政企网实现了全国一张网，同时也实现了业务的端到端，云南到黑龙江的政企业务开通，只需要在网管上花几分钟下发软件配置，同时物理连接好即可马上开通。而在以前分层管理，多张网的情况下，这样的开通效率和稳定性简直是质的飞跃。当然新建网络的成本都是很大的，所以服务的对象也是针对政府类用户，当然企业肯出钱也可以上，但并不是所有企业都合适，政企网带宽小，不适合BAT这种大数据的互联网厂家，当然他们也没必要上该网。
同时由于政企的一张网的特点，一旦选择某个厂家，考虑到设备互通性，该网络上后期延伸以及扩容的设备基本也是该厂家，粘性非常高，必然后期网络的持续受益就高。
所以可以看出，怎么组网怎么建设是根据客户需求决定的。同时信息量的增长也不断推动网络持续发展。同时我们通信人也要多思考，就比如OTN安全性高，为什么？或者说明其他类型产品安全性不高。比如为何光传输一公里的时延是XXXXms，为何光功率降低一半是3db，以及运营商的战略理解东数西算、云改数转等，相信对网络理解越深，对这些越能说清楚。
总之，我国的光通信网已经处于世界最领先，而且是大幅领先，并且光纤还有很大潜力可以挖掘，光通信已经为各行业提供了发展的基础，最好的平台，同时高精度机床和光刻机这类光学精密设备的攻克，我相信仅仅是时间问题，让我们拭目以待。
所以，你相信光吗？