基于EPON技術的中職校園網絡接入研究

王 鵬 徐州機電工程學校

基于EPON技術的中職校園網絡接入研究

王 鵬 徐州機電工程學校

中職校園網是數字化校園、教學平臺、教學資源庫、學生文化思想教育等眾多工作的一個關鍵基礎，在推動教育教學改革，豐富校園文化建設等多方面有著重要的作用。本文通過以太網無源光網絡（EPON）作為中職校園網絡接入的方式進行研究，提出新型的能支持多種終端接入的校園網絡規(guī)劃設計。這種技術具有成本低、管理維護方便，節(jié)能環(huán)保、支持多種業(yè)務等優(yōu)勢。

校園網；中職；EPON；互聯(lián)網

當今校園網絡已然成為學校非常重要的基礎設施之一，以網絡為代表的信息化教育已滲透到學校教學、校園服務、文化建設、科研等等各個方面。校園網是學校師生開展教育教學、獲取新知識以及學習交流的重要途徑。如何構建一個基本的網絡架構，以滿足未來的需求，同時也適應未來校園網絡架構的發(fā)展，是中職校園網絡規(guī)劃需要研究的一個重要課題。

EPON技術作為網絡通信技術近年來得到了快速的發(fā)展，本文結合EPON技術的優(yōu)勢，提出一個以EPON技術的中職校園網接入方案，可以明顯提升用戶端的上網質量，并且易于擴展，對于WLAN的建設亦能較大程度的節(jié)省成本。

圖1 傳統(tǒng)網絡拓撲結構

圖2 改造后的校園網絡拓撲結構

1.EPON技術

1.1 EPON物理層技術

EPON設備從FE的總線標準發(fā)展而來，進而產生基于GE標準的EPON組件，為了區(qū)別稱為GEPON，目前EPON設備領域幾乎都是基于GE的規(guī)范，所以目前基本上被稱為EPON。

OLT（光線路終端）置于網絡中心機房，它可以起到二層或者三層交換機的作用。在下行方向，OLT提供無源光網絡的光接口；在上行方向，OLT提供GE光/電接口。

在EPON網絡架構下，OLT是核心設備，在控制中起著關鍵的作用，它可以嵌入在OAMP Agent中，并負責組織其下屬的ONU（光網絡單元）技術，能夠實現(xiàn)五大網絡管理功能。通過光線路終端網絡，用戶可以控制網絡的服務質量，通過管理信息庫與讀取用戶的狀態(tài)信息來訪問系統(tǒng)的狀態(tài)，能夠實現(xiàn)網絡的安全控制。

ODN屬于光分配網絡，它是由無源光分路器與光纖網絡組成。無源光分路器連接到OLT和ONU的無源器件，具有集中上行鏈路與下行鏈路數據的功能，其分光比有1∶2、1：4、1：8、1：16等多種不同的分光比率。無源光分束器的部署是相當靈活的，因為它是一個無源器件，幾乎可以適用于幾乎所有的環(huán)境。ONU在用戶側終端設備，ONU的采用以太網協(xié)議、具有實現(xiàn)二層交換機的功能并且成本較低。

1.2 EPON數據鏈路層技術

EPON技術利用了波分復用，它可以在一根光纖內使用兩種不同的波長（上行為1310nm，下行為1490nm）對上行與下行通信信道采用全雙工方式進行傳輸數據。

下行數據流進行廣播，確認由OLT LLID（邏輯鏈路ID）分配給確定接收的數據幀是否接收自己的ONU以太網幀的報頭，把沒有自己的數據幀進行丟棄處理。

上行信道傳輸數據時采用時分多址，傳輸時間被分成了若干個上行鏈路的時間片段，數據流會依據分配給該ONU的帶寬和服務，分成不同的時間片，在同一時間點上，光網絡單元上的光纖與上行鏈路分配的優(yōu)先級只有一個上行數據傳輸。通過OLT和ONU之間的協(xié)商，可以避免上行ONU之間的沖突，這樣不會導致數據丟失。

2. EPON優(yōu)點

2.1 成本較低OLT與 ONU之間的器件較少，只有光分路器、光纖等一些無源光器件，這種情況下不需要配備電源，不用配置單獨的有源設備維護人員，可以有效節(jié)省建設成本以及后期維護運營成本。

由于EPON 采用了以太網的傳輸格式，它同局域網之間融合性好，可以去除轉換不同傳輸協(xié)議帶來的成本。它采用的技術是單模光纖波分復用，一根主光纖和一個OLT，就能使它的傳輸距離達到20km，極大的降低了購買OLT 和主光纖的成本。

2.2 帶寬較高

EPON的傳輸速率較快，它的下行通信信道為每秒幾百/幾千兆比特的速率；上行通信信道為用戶共享的每秒幾百/幾千兆比特的速率。這遠遠高于其他接入方式，完全滿足接入網絡用戶的帶寬要求，并可方便靈活地根據用戶需求的變化動態(tài)分配帶寬。

2.3 易于兼容

由于以太網技術較為成熟，基于以太網的PON技術能夠同時傳輸多種數據，如IP數據、視頻廣播信號和TDM等，IP數據與TDM使用的是802.3的以太網格式，能夠使用電信級的網絡管理。在傳輸過程中能不僅能與其兼容，并能夠較好的保證傳輸數據的質量。

3. 傳統(tǒng)中職校園網絡結構

根據中職校園網不同的業(yè)務特征以及不同的地理位置，可以把中職校園的用戶分為如下幾種：

3.1 教學辦公區(qū)

其主要功能包括辦公服務如校長辦公室、教務管理、學工管理、人事管理、教科研管理等，數字化教學課程主要體現(xiàn)在多媒體教室的應用，這些流量會主要集中在校內網上。

3.2 學生宿舍區(qū)

學生宿舍屬于人群比較密集的區(qū)域，對于網絡的應用主要集中在視頻、聊天、網絡資源獲取以及游戲等，這就要求網絡的承載性和穩(wěn)定性要高，同時要易于擴展，在維護和管理方面要簡化。

3.3 實訓區(qū)

該區(qū)域主要為實習實訓設備提供聯(lián)網教學功能，可連接校內數字化資源平臺、也可根據教學需要接入互聯(lián)網。

3.4 圖書館區(qū)

為學生用戶提供下載、圖書查詢、在線閱讀、校外網絡資源訪問等功能。

傳統(tǒng)的三層網絡拓撲一般為圖1所示；這種結構對于從匯聚層到接入層之間距離過遠，將會導致用戶傳輸質量下降的情況，而且對于WLAN的部署過于繁瑣，且建設成本較高。

4. EPON校園網絡結構

在校園網中引入EPON技術，對于容易造成傳輸質量下降的部分，可以改造成EPON的網絡接入，如圖2所示。這種改造方式可以極大的提高網絡的穩(wěn)定性，提高用戶的網絡體驗。亦可以很好的解決WLAN的接入，采用EPON的方式易于后期節(jié)點數的擴展，并且總體建設成本較低。

在中職校園網絡接入中引入EPON技術，能夠很好的節(jié)省校園網絡建設成本和維護成本，能夠簡化網絡的維護和管理。在接入層引入EPON技術，由于采用了無源分光器，更易于增加用戶節(jié)點數，提高每個節(jié)點的帶寬質量，網絡穩(wěn)定性會得到明顯提升。同時對于WLAN的接入，比采用交換機接AP的方式更加靈活，容易擴展承載更多的用戶數量。

[1] 韋毅梅，盧麟．EPON的體系結構和關鍵技術[J]．光通信研究，2003

[2] 譚紅坤．關于EPON技術及其應用方面的探討[J]．科園月刊， 2010

[3] 郎為民，郭東生．EPON/GPON 從原理到實踐，人民郵電出版社，2010

王鵬（1982-），男，安徽蕭縣，徐州機電工程學校講師，研究生學位，主要研究方向職業(yè)教育，網絡開發(fā)以及圖像處理。