FTTH在校園網(wǎng)中的應(yīng)用

李訓(xùn)耀 宋宇輝

摘要：校園網(wǎng)在學(xué)生學(xué)習(xí)生活中具有重要的作用，傳統(tǒng)三層架構(gòu)的以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)不能很好地滿足新形勢下學(xué)生對高帶寬，大流量，高穩(wěn)定性的網(wǎng)絡(luò)要求。使用FTTH技術(shù)可以解決傳統(tǒng)校園網(wǎng)中存在的各種問題。該文實(shí)現(xiàn)了GPON在校園網(wǎng)中的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)的校園網(wǎng)進(jìn)行對比闡述了FTTH在校園網(wǎng)絡(luò)中的可行性及各種優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：FTTH；GPON；校園網(wǎng)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）12-0028-02

1引言

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的ADSL和小區(qū)寬帶（FTTB）技術(shù)已不能很好地滿足人民大眾對大流量和高寬帶的需求，由此國務(wù)院提出了提速降費(fèi)的要求，三大電信運(yùn)營商積極響應(yīng)進(jìn)行了光進(jìn)銅退的工作。目前南方地區(qū)已基本普及了FTTH技術(shù)，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的帶寬、穩(wěn)定性和上網(wǎng)的體驗(yàn)。反觀大部分院校的校園網(wǎng)絡(luò)還使用FTTX+LAN傳統(tǒng)的三層構(gòu)造以太網(wǎng)技術(shù)，在運(yùn)營過程中普遍存在網(wǎng)絡(luò)寬帶小，故障率高，維護(hù)成本高，手機(jī)無法方便地訪問校園網(wǎng)等問題，對此本文提出了在校園網(wǎng)使用FTTH技術(shù)以解決這些問題。

2校園網(wǎng)傳統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)及存在的問題

2.1 校園網(wǎng)傳統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)

目前多數(shù)學(xué)校的校園網(wǎng)基本使用FTTX+LAN的傳統(tǒng)三層架構(gòu)的以太網(wǎng)技術(shù)，一般分為三層：接入層，匯聚層，核心層，如圖1。

2.2 校園網(wǎng)使用傳統(tǒng)組網(wǎng)方式的缺點(diǎn)

1）樓道交換機(jī)故障率高，網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定。傳統(tǒng)組網(wǎng)方式由于在接入層使用了傳統(tǒng)LAN技術(shù)，需要大量的接入層交換機(jī)。學(xué)校的弱電間機(jī)房普遍存在環(huán)境差，夏天高溫，冬天寒冷，灰塵多，供電不穩(wěn)定，甚至還存在漏水的情況，放置于其中的接入層交換機(jī)故障率高，經(jīng)常損壞。同時(shí)從各個(gè)宿舍到弱電間要布較長的雙絞線，存在距離長，信號衰耗大的問題，用戶上網(wǎng)帶寬不達(dá)標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定情況時(shí)有發(fā)生，已嚴(yán)重不適用于現(xiàn)在學(xué)生對大流量的需求。

2）帶寬升級擴(kuò)容不易，學(xué)生用戶的終端網(wǎng)絡(luò)的趨勢是使用百兆以上的寬帶，而使用雙絞線長距離布線的話就可能存在速率不達(dá)標(biāo)，同時(shí)還要使用價(jià)格比較高的全千兆口的樓道交換機(jī)，這樣使得網(wǎng)絡(luò)的升級成本較高。

3）手機(jī)無法方便地訪問校園網(wǎng)。相較于PC，現(xiàn)在學(xué)生越來越依賴于手機(jī)使用互聯(lián)網(wǎng)，雖然運(yùn)營商目前有達(dá)量降速的套餐，但學(xué)生宿舍區(qū)域用戶多，4G網(wǎng)絡(luò)速度普通不快且不穩(wěn)定，學(xué)生還是習(xí)慣于在宿舍使用WLAN進(jìn)行上網(wǎng)且學(xué)生也有在手機(jī)上訪問校園資源的需求。而在校園網(wǎng)傳統(tǒng)組網(wǎng)方式下，學(xué)生使用手機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)較為困難。

4）不利于智慧校園各種應(yīng)用及安全策略的部署實(shí)施。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)使用了三層體系，有大量的接入層交換機(jī)及樓道匯聚交換機(jī)，新業(yè)務(wù)或安全策略的部署要更改大量機(jī)器的配置，工作量大，容易出錯(cuò)。

3采用FTTH技術(shù)的校園網(wǎng)

3.1 FTTH及PON技術(shù)的選擇

FTTH是光纖到戶的簡稱，F(xiàn)TTH主要采用PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，PON技術(shù)最早是20世紀(jì)80年代由英國電信公司的科研人員提出，它主要包含三種技術(shù)：APON/BPON，EPON和GPON，目前亞洲常用的有EPON和GPON技術(shù)。由于GPON可以實(shí)現(xiàn)2.488Gb/s的下行帶寬，優(yōu)于EPON的1.244Gb/s的帶寬，且GPON信道的有效利用率也遠(yuǎn)高于EPON，而且GPON有完善的QOS機(jī)制及多業(yè)務(wù)承載的能力，因此在校園網(wǎng)中使用FTTH技術(shù)，GPON應(yīng)該是首選。

3.2 校園網(wǎng)GPON組網(wǎng)

校園網(wǎng)中GPON網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)比較簡單，它和所有的無源光網(wǎng)絡(luò)一樣是由OLT（光線路終端），ONU/ONT（光網(wǎng)絡(luò)單元/光網(wǎng)絡(luò)終端），ODN（光分配網(wǎng)）三大部分組成。

OLT是接入網(wǎng)的匯聚設(shè)備，安裝于網(wǎng)絡(luò)中心的機(jī)房中。它上連網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備下接通過ODN和ONT相接的最終用戶終端。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要是由核心交換機(jī)及BRAS組成。

視各層宿舍房間數(shù)在各自樓道弱電間中安裝合適分光比的光分路器，使用皮線光纜連接到學(xué)生宿舍的各個(gè)房間。

學(xué)生宿舍中使用帶WIFI功能全千兆端口的光貓。

3.3 校園網(wǎng)使用GPON組網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)

1）降低了校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。PON局端設(shè)備和主干光纖為用戶共享，從而縮短了單位距離上光纖長度，取消了接入網(wǎng)中眾多的交換機(jī)設(shè)備，更換為便宜的光分路器，更是取消了大量的弱電間到宿舍之間的網(wǎng)線，大大地降低了校園網(wǎng)的建設(shè)成本。

2）極大地降低了接入網(wǎng)的故障率并使網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡單化。GPON是一種無源光網(wǎng)絡(luò)，其光配線網(wǎng)上的器件全部由無源器件（光纖、無源光分路器、波分復(fù)用器等）組成，不包含任何有源節(jié)點(diǎn)，沒有任何的電子元器件，因此它能抵抗高低溫天氣，南方潮濕氣候，也不懼電源的不穩(wěn)定，這大大地降低了接入網(wǎng)的故障率，更是解決了學(xué)校網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維部門人員不足的問題，也節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的開支。

3）解決了學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)高帶寬，大流量及穩(wěn)定性的需求。GPON技術(shù)的下行帶寬為2.488Gb/s，上行帶寬為1.244Gb/s，足夠?qū)W生用戶開通100M以上的帶寬并承載大流量的視頻點(diǎn)播，游戲，語音等業(yè)務(wù)。同時(shí)使用GPON技術(shù)只有在ONT后有極短的一段的雙絞線，最大限度地減少了線路的衰耗，電磁的干擾，保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

4）解決了手機(jī)使用校園網(wǎng)絡(luò)的問題。由于校園網(wǎng)絡(luò)的特殊性，在宿舍中一般不允許使用NAT技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)共享，只能使用橋接的方式使用網(wǎng)絡(luò)。在未使用FTTH技術(shù)之前，學(xué)生可以選擇通過橋接一臺無線路由器做AP，也可以選擇使用運(yùn)營商布置在走廊上的AP來使用校園網(wǎng)，但前者非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生實(shí)現(xiàn)難度大，后者的問題在于關(guān)上宿舍的門信號將被屏蔽許多，網(wǎng)絡(luò)差。而且這兩種使用方式都造成了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的重復(fù)投入，成本高。使用GPON技術(shù)后只要使用帶有無線功能的光貓（ONT）且在OLT下發(fā)的配置中將光貓?jiān)O(shè)為橋接模式即可以解決。這樣使用最小成本（只需在建設(shè)時(shí)采購帶無線模塊的光貓）的方式解決了學(xué)生使用手機(jī)使用校園網(wǎng)的問題。

5）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方便。使用GPON網(wǎng)絡(luò)可以隨著接入用戶數(shù)的增加而逐步擴(kuò)容，擴(kuò)容時(shí)只要增加相應(yīng)的OLT業(yè)務(wù)接口板卡擴(kuò)展GPON接口，并在弱電間機(jī)房增加光分路器即可實(shí)現(xiàn)用戶量的增加。

6）實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)絡(luò)的扁平化簡化智慧校園各業(yè)務(wù)接入配置的復(fù)雜性。使用GPON技術(shù)后，校園網(wǎng)絡(luò)的匯聚設(shè)備OLT數(shù)量大大減少，只需一兩臺就可實(shí)現(xiàn)全校網(wǎng)絡(luò)的匯聚且它與核心設(shè)備都位于機(jī)房之中，各用戶通過ONT，光分配網(wǎng)絡(luò)直接接入OLT。在接入新業(yè)務(wù)進(jìn)行配置只需在核心設(shè)備及OLT側(cè)進(jìn)行然后通過自動下發(fā)至ONT/ONU設(shè)備中，無須進(jìn)行接入網(wǎng)絡(luò)中各交換機(jī)的配置，降低了業(yè)務(wù)接入的復(fù)雜性。

4 結(jié)論

在校園網(wǎng)中使用GPON技術(shù)可以有效地解決傳統(tǒng)校園網(wǎng)中存在的各種問題，提高網(wǎng)絡(luò)帶寬及穩(wěn)定性，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的難度及成本。FTTH技術(shù)是校園網(wǎng)未來的發(fā)展的趨勢。

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