李洪民

【摘要】通過應(yīng)用GPON技術(shù)，簡(jiǎn)化了學(xué)生宿舍網(wǎng)絡(luò)的雙絞線布線規(guī)模，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生宿舍2.5G帶寬與校園網(wǎng)絡(luò)的連接。本文在研究GPON技術(shù)原理及其組網(wǎng)方式基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生宿舍實(shí)際，設(shè)計(jì)了基于GPON的接入方案。對(duì)園區(qū)及高校密集的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，具有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】GPON技術(shù);FTTx;學(xué)生宿舍;寬帶接入

在建設(shè)校園網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，考慮到網(wǎng)絡(luò)主要為教學(xué)服務(wù)、為師生服務(wù)，在數(shù)字化校園平臺(tái)已經(jīng)搭建完成的情況下，原有的學(xué)生宿舍樓內(nèi)全部使用雙絞線星型接入的以太網(wǎng)模式，需要大量的網(wǎng)線匯聚到弱電室，給維護(hù)和施工造成了一定的困難;學(xué)校新學(xué)生宿舍的啟用，考慮到應(yīng)采用新技術(shù)，克服原來的布線弊端，同時(shí)適應(yīng)建設(shè)信息化、數(shù)字化校園的要求。

1.需求分析

較高的網(wǎng)絡(luò)帶寬及覆蓋面充足的帶寬以滿足學(xué)生在線學(xué)習(xí)、多媒體交互教學(xué)、視頻點(diǎn)播、數(shù)字化校園應(yīng)用等的需求。要求網(wǎng)絡(luò)能覆蓋學(xué)學(xué)生宿舍的每個(gè)房間。

1.1 良好的可靠性和穩(wěn)定性要保障網(wǎng)絡(luò)通訊的實(shí)時(shí)暢通。能夠應(yīng)對(duì)突發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的沖擊，并具有容錯(cuò)功能，便于管理、維護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)有可冗余性。確保系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定。

1.2 良好的QoS保證及安全性。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備QoS保證，能對(duì)各種服務(wù)、應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)的傳輸服務(wù)：具備對(duì)數(shù)據(jù)資源的保密性。尤其是對(duì)保密信息傳輸?shù)谋Ｗo(hù)，提升資料數(shù)據(jù)的安全性。

1.3 具備先進(jìn)性和可擴(kuò)充性將當(dāng)今先進(jìn)的技術(shù)和實(shí)際需求緊密結(jié)合，避免設(shè)備的更新所帶來的重復(fù)投資，以獲得最大的系統(tǒng)性能和效益。校園網(wǎng)絡(luò)要達(dá)到能夠隨著需求變化，充分留有擴(kuò)充余地的要求。

2.技術(shù)方案選擇

近年來，寬帶光接入FTTx（Fiber To The X：光纖接入）相關(guān)技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展迅速，已經(jīng)成為國際范圍內(nèi)的熱點(diǎn)之一。FTTH（Fiber To The Home），顧名思義就是一根光纖直接到新建小區(qū)、宿舍、以及別墅住宅區(qū)，提供話音、數(shù)據(jù)、視頻一攬子通信業(yè)務(wù)解決方案，建設(shè)高品質(zhì)信息化園區(qū)。FTTH需要在每個(gè)房間放置一臺(tái)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU（Optical Network Unit）設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)接入，本方案就采用FTTH方式，在學(xué)生宿舍弱電箱內(nèi)放置一臺(tái)ONU設(shè)備，通過雙絞線為每個(gè)房間提供4個(gè)以太網(wǎng)接口。

采用GPON進(jìn)行FTTH建設(shè)有如下優(yōu)勢(shì)：

2.1 與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性高。以太網(wǎng)技術(shù)是迄今為止最成功和成熟的局域網(wǎng)技術(shù)。GPON只是對(duì)現(xiàn)有IEEE802.3協(xié)議作一定補(bǔ)充，基本上是與其兼容的。GPON與以太網(wǎng)的兼容性是其最大的優(yōu)勢(shì)之一。

2.2 提供更高帶寬、更遠(yuǎn)距離和更廣的覆蓋。GPON的下行信道為千兆的廣播方式，而上行信道為用戶共享的百兆/千兆信道，目前可以提供GPON的不固定上下行帶寬，最大可達(dá)2.5G/1.25G，帶寬，帶寬利用率得到很大提高，比目前的接入方式如ISDN、ADSL都要高得多。另外，GPON系統(tǒng)可提供20KM以內(nèi)的遠(yuǎn)距離接入，具有長(zhǎng)距離、廣覆蓋的特點(diǎn)。

2.3 有效降低投資。GPON作為一種點(diǎn)到多點(diǎn)的樹狀廣播型結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)層次簡(jiǎn)化，組網(wǎng)靈活，大量節(jié)省主干光纖和光收發(fā)器，以太網(wǎng)本身的價(jià)格優(yōu)勢(shì)使GPON具有無法比擬的低成本優(yōu)勢(shì)。另外，GPON屬于無源光學(xué)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中無有源電子器件，這意味著基于有源設(shè)備存在的潛在故障在GPON系統(tǒng)中大大降低，因而維護(hù)成本將顯著降低。由于網(wǎng)絡(luò)組件數(shù)量少，因此故障點(diǎn)也將相應(yīng)減少，進(jìn)而運(yùn)維支出也會(huì)最大程度地降低。

學(xué)生公寓群網(wǎng)絡(luò)布線作為樓宇網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)建設(shè)平臺(tái)，承擔(dān)著樓宇與校園主干網(wǎng)通訊的任務(wù)。經(jīng)過實(shí)地考察，與多方論證，采用當(dāng)前主流的GPON解決方案，本方案可以節(jié)省大量的銅纜布線，提高綜合布線的使用壽命。而且，隨著光纖器件和技術(shù)的不斷發(fā)展，使過去困擾FTTx的成本和工程的困難已經(jīng)一去不返，光纖到戶的巨大優(yōu)勢(shì)得到了施展的機(jī)會(huì)。正是基于以上因素的考慮，在本次項(xiàng)目中選擇采用先進(jìn)的GPON技術(shù)進(jìn)行FTTH接入建設(shè)。根據(jù)對(duì)運(yùn)營商在園區(qū)的方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用情況調(diào)查，最終決定采用GPON技術(shù)作為學(xué)生宿舍網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的技術(shù)方案。

3.基于GPON技術(shù)的系統(tǒng)組成

GPON系統(tǒng)主要由OLT（optical line termi-nal）、ODN（optical distribution network）、ONU組成，其中OLT位于局端，是PON（Passive Optical Network）的核心設(shè)備，提供無源光纖網(wǎng)絡(luò)與核心網(wǎng)之間的接口：OLT具有集中帶寬分配、控制各ONU、實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行維護(hù)管理PON系統(tǒng)的功能：ODN由OLT和ONU之間的光纜、無源器件組成，為光信號(hào)提供雙向的傳輸通道。目前廣泛采用樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，ONU位于用戶側(cè)，以完成光電轉(zhuǎn)換和對(duì)語音信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理、維護(hù)管理等功能，提供話音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)流的接入，受OLT集中控制管理。GPON通過采用WDM（波分復(fù)用）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸，在下行數(shù)據(jù)傳輸中采用廣播技術(shù)，OLT將數(shù)據(jù)包廣播傳輸給所有的ONU，每個(gè)包攜帶一個(gè)目的ONU標(biāo)識(shí)符的信頭，ONU接收屬于自己的數(shù)據(jù)包，丟棄其他的數(shù)據(jù)包，應(yīng)用波長(zhǎng)為1480nm至1500hm;上行方向采用TDMA（時(shí)分復(fù)用）技術(shù)，上行數(shù)據(jù)鏈路被割成不相同的時(shí)隙，每個(gè)ONU在由局方設(shè)備統(tǒng)一分配的時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)幀，以防止ONU發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突，應(yīng)用波長(zhǎng)為1250nm至1360nm。

4.基于GPON的校園網(wǎng)方案設(shè)計(jì)

本次組網(wǎng)，包括兩棟12層的小高層宿舍，共計(jì)670個(gè)房間，按照物理布局，在每棟宿舍樓的二層設(shè)置主配線間，放置OLT設(shè)備，共計(jì)2套OLT。每個(gè)房間放置4口或者8口的ONU，實(shí)現(xiàn)終端的網(wǎng)絡(luò)接入。

OLT放置在2層弱電間，為了走線方便，確定在每個(gè)小高層的2、5、8、11層放置交接箱和分光器，采用雙芯光纜入戶。裙樓的辦公室接入密度較高，采用1比64均分分光器;其余均為1比32均分。

每個(gè)宿舍樓通過弱電管道，鋪設(shè)8芯鎧裝光纜到信息中心機(jī)房。

OLT流量經(jīng)過匯聚后，通過2路光纜上行到校園網(wǎng)的匯聚交換機(jī)，與其他宿舍樓流量混合后，進(jìn)入校園網(wǎng)核心。同時(shí)，為了確保安全，增加一套流量監(jiān)測(cè)平臺(tái)，對(duì)所有宿舍流量進(jìn)行分析和匯總，為學(xué)校優(yōu)化互聯(lián)網(wǎng)出口提供決策依據(jù)。

4.1 GPON設(shè)備配置選擇及規(guī)劃部署

4.1.1 ONU配置及規(guī)劃

選用華為HG8040作為GPON用戶接入層，通過光纖上行端口將用戶接入到Internet網(wǎng)絡(luò)。HG8040在LAN（Local Area Network）側(cè)提供豐富的硬件接口，可以滿足學(xué)生的多種組網(wǎng)需求。HG8040支持通過OMCI（ONU Management and Control Interface）協(xié)議，對(duì)全網(wǎng)終端進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)自動(dòng)發(fā)放、設(shè)備管理和軟件升級(jí)。

4.1.2 OLT配置及規(guī)劃

華為電信級(jí)OLT設(shè)備MA5683T，具備業(yè)界領(lǐng)先的T比特級(jí)背板交換能力，可提供大容量用戶接入。MA5683T可實(shí)現(xiàn)GPON/GPON業(yè)務(wù)板混插，是一款真正實(shí)現(xiàn)GPON/GPON共平臺(tái)設(shè)備，客戶可根據(jù)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程和實(shí)際業(yè)務(wù)需求靈活選擇GPON/GPON接入模式。

4.2 綜合網(wǎng)管功能和業(yè)務(wù)自動(dòng)發(fā)放方案

iManager N2000 BMS是華為公司的綜合接入產(chǎn)品統(tǒng)一網(wǎng)管平臺(tái)，支持GPON系統(tǒng)中OLT設(shè)備和ONU設(shè)備的各種性能統(tǒng)計(jì)功能，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和診斷。網(wǎng)管系統(tǒng)支持GPON網(wǎng)絡(luò)的故障診斷功能，包括各種告警檢測(cè)和環(huán)回診斷功能，支持對(duì)Dying Gasp等告警事件的處理。配合運(yùn)營級(jí)客戶的BOSS系統(tǒng)和資源管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)自動(dòng)發(fā)放和設(shè)備即插即用，有效提升GPON規(guī)模建設(shè)后的運(yùn)維效率，并降低運(yùn)營級(jí)客戶的運(yùn)維成本。

5.結(jié)束語

使用GPON技術(shù)將在接入網(wǎng)層面上提供一個(gè)統(tǒng)一的接入平臺(tái)，GPON技術(shù)具有豐富的業(yè)務(wù)管理能力，具有面向未來、可升級(jí)的多業(yè)務(wù)環(huán)境。我們相信，隨著人們對(duì)GPON的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)及產(chǎn)品價(jià)格的降低，GPON將發(fā)揮其最大優(yōu)勢(shì)，在今后網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中占據(jù)重要地位。將GPON技術(shù)應(yīng)用于校園網(wǎng)的改造建設(shè)，較銅線組網(wǎng)有著較大的優(yōu)勢(shì)。校園作為培養(yǎng)人才及學(xué)術(shù)研究的場(chǎng)所，為適應(yīng)信息時(shí)代的快速發(fā)展，應(yīng)積極應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，為學(xué)校教學(xué)、科研、管理服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉亞榮，楊春.基于GPON的高校FTTH設(shè)計(jì)方案[J].光通信技術(shù)，2011（02）.

[2]季偉，劉永輝.實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合的FTTH工程設(shè)計(jì)[J].光通信技術(shù)，2010，34（5）：3-15.

[3]陳濤，孫旭.GPON技術(shù)的應(yīng)用模式研究[J].通信技術(shù)，2009（09）.