1966年，华人科学家高锟发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，该论文开创性的提出利用玻璃纤维代替导线进行传输，自此拉开了光通信的大门。
在初中物理课上，我们就学习到光在不同介质当中传播的速度是不同的，设真空中的光的传播速度为C，在其他透明介质的传播速度为Cλ，则该物质的折射率为n=C/Cλ。折射率大的介质我们叫做光密物质，折射率小的物质我们叫做光疏物质。光在两种不同的介质交界处会产生折射和反射，如下图所示：
光从光密物质传播到光疏物质，当入射角大于一个临界值的时候，折射光会消失，这时发生了全反射。这就是光纤通信的基本原理，光信号以一定的角度投射到光纤当中，光纤由多层介质包裹，经过多次全反射，最终到达目的地，完成信息传输。
先在的光通信市场可以划为三大类：光通信系统、光器件、光纤光缆。光纤光缆是光通信的介质，研发技术含量不高，主要厂商有康宁、长飞、恒通光电、藤仓等，中国的光纤光缆产量占到了全球的50%左右。由于现在的通信设备都是电子设备，内部的通信信号是电信号，由光纤传递过来的信号是光信号，把光信号转换成电信号、信号衰减了我们需要进行放大等，完成这部分功能的器件我们叫做光器件。该部分技术含量较高，主要厂家有Finisar、Avago、JDSU，以及国内唯一进入全球前五的光迅科技，国内厂家实力相对薄弱，以光模块为例，100G的商用高速光模块基本依靠进口。利用光信号进行数据传输的设备我们叫做光通信系统，设备厂家采购通用的器件、芯片，设计和制造光通信设备，其中高端芯片主要依靠进口，中低端芯片国内厂商可以自给。主要厂商有华为、中兴、诺基亚、讯远通信、烽火通信，占据了全球80%以上的份额。光通信设备从最早的PDH演进到SDH，WDM到OTN，以及现在承载网使用的PTN/IPRAN、接入PON ，该部分是本文介绍的重点内容。
PDH：准同步数字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy），在数字通信系统中传输的都是数字化的脉冲序列，设备之间保持速率一致的过程我们叫做同步，时钟的精度在可接收的范围内，我们叫做准同步。客户的低速信号进入系统，相同低速信号复用成高速信号进行传输，到另外一端进行解复用，再传给客户。PDH没有一个统一的世界性标准（北美1.5Mbps，日本1.5Mbps和6.3Mbps、欧洲2Mbps），造成国际通信困难，不利于通信发展。
SDH：同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy），SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性，提供了一个在国际上得到支持的框架，在此基础上就可以发展并建成一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。它将E1信号（2Mbit）复用到STM-N（STM-N=N*63*E1,N=1/4/14/64）当中，它能与现有的PDH兼容，易扩展。无论是SDH还是PDH都是时分复用TDM，就是将一个标准时长（1秒）分成若干段小的时间段（8000），每一个时间段（1/8000=125us）传输一路信号。这样的好处是信息传输可靠，时延低。无论该时段是否有客户数据，通道都为客户预留，是以牺牲链路资源实现的。后来为适配以太网业务，SDH客户侧可以接入以太网信号，这就是MSTP（Multi-Service Transfer Platform：多业务传送平台）。
WDM:波分复用（Wavelength Division Multiplexing），在一根光纤上传输不同波长的信号，扩宽了信道，复用的速率为2.5Gbit、10Gbit，中间还有进行信号补偿的OA放大器，使得远距离、大容量通信成为可能。WDM在设计之初没有加入管理信道，通信波道划分之后全程都要求是同一波道，除非经过了高速段（光再生段），才能更换波道。针对以上缺点，OTN应运而生。
OTN：光传送网(OpticalTransportNetwork）,OTN是在WDM的基础上添加了管理信号OAM、灵活的调度（光层、电层调度），规定了统一大小的传输单元，根据需求提高发送频率、完善的保护方式等。
PTN/IPRAN：介绍这两种设备之前我们现介绍一下MPLS（多协议标签交换，Multi-Protocol Label Switching）协议，在mac头部和ip头部中间插入了标签，标签可以多层嵌套（各个厂家处理的可能不同，有的是将客户过来的数据全部当成载荷，在外层添加自己的mac头部和标签，客户的数据从进入到出运营商的MPLS 连mac都不会发生变化，这就是透明传输）。以标签代替IP进行数据转发，定义了CE(客户侧设备)、PE（MPLS 边缘设备）、P（MPLS核心设备）。对数据有三种动作：当数据从CE设备传递给PE设备时，将标签压入（PUSH），经过中间P节点进行标签交换（SAWP），当数据到达另外一端的PE设备时将标签弹出（POP）。
是的无论是PTN还是IPRAN都是以采用的MPLS技术，那么两种设备构成的静态 和动态 有什么不同呢？我认为更大的不同在于两者对标签分发的方式不同。静态 中利用网管，采用手工分发标签；而动态 则是依靠设备间的协议（RSVP、LDP）来进行标签分发，如果数据的传递为A—>B，那么B是A的下游（Downstream），A是B的上游（Upstream），要注意的是标签分发的方向与数据传递的方向相反，总是下游给上游分配标签。
运营商为什么会选择MPLS进行数据传输呢，相比与以太网有哪些优势？
MPLS控制平面采用无连接，传输平面采用面向连接，可靠性高。能严格约束路由，对数据QOS可以进行映射调度，使得流量工程成为可能。支持多种 技术，使得各种不同的 层传输技术可以统一在同一MPLS平台。下面以LTE回传业务为例，现网如何部署一张MPLS ：
拓扑：运营商 承载的业务主要是无线（2G、4G）回传业务、集客专线、OLT（家庭宽带业务，流量大一般采用裸纤或OTN接入），现在 中的主要流量是LTE回传业务。手机用户访问无线基站（eNodeB），无线基站上联GE端口到MPLS ，再通过MPLS 连接到核心网（LTE核心网（EPC）主要有三类设备：MME，进行信令控制；SGW，处理用户数据；OMC，管理无线基站）。LTE业务定义了两种连接：S1，访问核心网的流量；X2，基站之间互通的流量。该业务的流量特点就是下载的数据多（访问核心网）；X2主要用于相邻基站的切换和互通，这种流量较小。由于这种业务特点，MPLS 采取层次化的 拓扑：接入、汇聚、核心，便于 扩展。每个层次的拓扑形成环网和上层 进行嵌套。接入层带宽1G、10G，汇聚核心层从10G、40G到100G，汇聚核心节点之间根据距离原理采取裸纤或OTN进行承载。现网部署：LTE业务采取L2VPN+L3VPN的承载方式，在 中有三类设备：普通接入汇聚节点、位于核心的L2/3设备（L2VPN终结点及L3VPN起始点）、L3设备（L3VPN终结点）。具体在现网中有移动场景的静态 、联通电信的动态 。联通和电信场景还有差别，联通场景中L2VPN也可以静态部署，L3VPN部署为动态，电信则为全动态场景。动态 部署：1、在网内建立IGP协议，接入层ospf，汇聚核心ISIS协议，先生成一张路由表。2、部署标签分发协议LDP分配内外层标签，根据之一步生成的转发表，生成一张标签转发表。3、核心层L3和L2/3之间部署IBGP协议，将核心网路由从L3传递给L2/3。4、将对接核心层端口加入L3VPN实例，如果一个地市有多个厂家可以采取静态路由引入或OSPF对接，将路由引入到BGP当中。静态 部署：静态 中不需要路由协议，标签全部网管手动分配。那么L2/3和L3之间的路由如何传递呢？每次新增路由都需要在两台设备分别配置路由吗？并不需要，现网组网为口子型 ，L2/3一主一备，L3一主一备，full mesh组网。你只需要在L3设备配置去往核心网路由，网管的计算路由完成了IBGP的路由传递功能，自动将路由下发给L2/3设备。保护：两种 都有丰富的保护措施，业务采用OAM、BFD检测，进行保护切换时，业务层面无感知。接入层到L2/3的L2VPN业务采用了LSP1:1的路由保护+PW冗余（保护L2/3节点）；L3VPN业务采用LSP1:1路由保护+VPN-FRR（快速重路由，保护节点L2/3、L3网元）；网间对接采用IP-FRR（BFD检测，接口的保护）。优劣：静态 中：1、当L2VPN主用路由和L2/3网元之间的连纤中断时，上行L2VPN发生PW冗余倒换到备用L2/3网元，此时核心网下行的数据仍然发送给主用L2/3网元，无法到达接入网元，也就是L2和L3业务无法联动，导致业务中断。2、对于部署LSP1:1保护的业务，主备路径都故障时，业务肯定故障，需要手工调整路由。动态 中克服了这两个问题，L2和L3业务可以联动倒换；主备路由都故障的情况可以通过路由收敛，重新计算出一条逃生路由。然而在现实当中，主备L2/3网元位于同一机房，断纤的可能性极小，对于逃生路径，各个厂家的网管也开发了一键计算路由的功能，可以批量修改路由。对比之下，也不完全是劣势，只是改变了解决 。以上是我从业以来的经验和总结，因笔者知识水平有限，文中有误的地方，欢迎各位专家批评指正。
