了解光纤宽带与普通宽带ADSL区别、光纤的通信原理

前言

我国已经施行“光纤入户“计划多年，作为已经取代了ADSL宽带的光纤宽带。身为新时代肥宅的我们，不了解光纤怎么能行，正是因为有了光纤，上网才变得更便宜、更稳定了，一定程度上促进了互联网的普及。最近在看《网络是怎样连接的》，书中对光纤通信原理的讲解非常生动形象，分享一下。

光纤之父高锟

想要了解光纤不知道它的发明者怎么能行，高锟，中国科学院外籍院士，华裔物理学家、教育家（1933年11月4日——2018年9月23日）2009年诺贝尔物理学奖得主，因提出了光纤理论，在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”作出突破性成就被称为光纤之父。

为什么使用光纤

光纤的通信速率比电缆更快
并不是因为光信号的传播速度比电信号要快。电信号和光信号传播的速度大体上相同，之所以电缆不如光纤通信速率高，是因为电信号在提升通信速率的同时，其衰减率也会提高（信号在传播过程中减弱），导致信号无法传到目的地。相对地，光信号本来的衰减率就很低，提高通信速率也并不会提高衰减率。

光纤不受电磁场和电磁辐射的影响，即没有干扰的存在。
因为光纤为非金属的介质材料，它的基本成分是石英(SiO2)，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力，因此它不受电磁波的干扰。

重量轻、体积小。
光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4um～10um，外径也只有125um，光纤还是玻璃纤维，比重小，所以它具有直径小、重量轻的特点，安装十分方便。

光纤通讯传输不带电，使用安全，损耗低，可用于易燃易爆等危险场所。
光纤传输损耗有两个特点，一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗，不需要像电缆干线那样必须引入均衡器进行均衡；二是其损耗几乎不随温度而变，不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。

光纤无中断的距离很远
相信偶尔的网络波动和通信中断一定令一些人感到烦恼，而光纤的无中断长可以达到几十至100公里，相对于普通铜线(数据线)只有几百米的无中断距离，可谓优势明显。

光纤传导的安全性较高，数据不容易泄露
在互联网时代，信息安全影响着每个人的生活，而光纤由于只传光，不导电，不受电磁场的作用，具有极强的抵御能力，所以在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。

综上所述光纤是非常适合进行高速通信的

光纤宽带与普通宽带ADSL区别

速度对比
最初使用的普通宽带的一般是用铜质的的电话线制作的，但是用电话线来传递网络信号，它的速度很慢。与之相比，光纤传输信号的速度就快多了。

价格对比
接入网有很多类型，比如不对称数字用户线（ADSL）也就是我们通常所说的普通宽带、光纤接入网（FTTH，光纤到户）等。ADSL方式中，从家里到电话局的线路费用包含在电话费中，因此可以降低上网费。而光纤的线路费用包含在上网费中，因此光纤的上网费高，电话费便宜。

稳定与抗干扰性对比
ADSL对线路质量要求一般，当线路质量不好时，会影响稳定性。当传输速率越高，衰减和串扰对信号的影响也越大，有时就会出现网速率下降、掉线的问题。
光纤宽带接入的网络稳定性高、可靠性强。

光纤的通信原理

光纤是由一种双层结构的纤维状透明材质（玻璃和塑料）构成的，通过在里面的纤芯中传导光信号来传输数字信息。光信号亮表示1，暗表示0。

数字信息不能一下子变成光信号，而是需要先将数字信息转换成电信号，然后再将电信号转换成光信号。电信号的表示非常简单，1用高电压表示，0用低电压表示。将这样的电信号输入LED、激光二极管等光源后，这些光源就会根据信号电压的变化发光，高电压发光亮，低电压发光暗。这样的光信号在光纤中传导之后，就可以通过光纤到达接收端。接收端有可以感应光线的光敏元件，光敏元件可以根据光的亮度产生不同的电压。当光信号照射到上面时，光亮的时候就产生高电压，光暗的时候就产生低电压，这样就将光信号转换成了电信号。最后再将电信号转换成数字信息，就接收到数据了，这就时光纤的通信原理。——《网络是怎样连接的》

学过物理的同学都知道，光源在所有方向上都会发光，因此会有各种角度的光线进入纤芯，但入射角度太大的光线会在纤芯和包层（纤芯外沿部分）的边界上折射出去，只有入射角度较小的光线会被包层全反射，从而在纤芯中前进。

而光在被纤芯和包层的边界反射时，相位也会发生变化。这个变化的量随光在反射面的反射角度不同而不同，大多数角度下，都会因为相位不同而被干涉抵消。只有少数按照特定角度入射以保持相位一致的光线才会继续传导。

单模和多模光纤

纤芯的直径也是根据这个角度来确定的，且纤芯的直径大小会极大地改变光纤的性质，根据纤芯的直径，光纤可以划分为几种类型，一是较细的单模光纤（8~10um）和较粗的多模光纤（50um或62.5um）。单模和多模实际上表示相位一致的角度是有一个还是多个。

单模和多模光纤的区别
单模光纤不会产生严重的失真，多模光纤则由于多条光线到达的时间不同，信号的宽度会被拉伸，容易造成失真。

光纤的最大长度也由此决定，单模光纤的失真小，可以比多模光纤更长，因此多模光纤主要用于一座建筑物里面的连接，单模光纤则用于距离较远的建筑物之间的连接。

单模成本更高，由于光端机非常昂贵，故采用单模光纤的成本会比多模光纤的成本高。