PON網(wǎng)絡承載物聯(lián)網(wǎng)有線接入業(yè)務的研究

周孝俊

摘要：多種多樣的物聯(lián)網(wǎng)應用不斷地提升著我們的生活品質，然而物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務最終還是離不開網(wǎng)絡，其中特別是許多視頻圖像類的業(yè)務需要有線組網(wǎng)方式實現(xiàn)接入，因此結合各大運營商自身網(wǎng)絡架構的優(yōu)勢，提出一種通過PON網(wǎng)絡承載的技術方案。

關鍵詞： 以太網(wǎng);PON;網(wǎng)絡拓撲結構

1.概述

隨著智慧城市建設的飛速發(fā)展，住宅小區(qū)的區(qū)域視頻安防監(jiān)控和基于人臉識別等視頻圖像類業(yè)務需求不斷涌現(xiàn)，這些業(yè)務需要通過有線方式實現(xiàn)接入，從而才能保證其高帶寬的傳輸需求，因此智慧小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務也離不開傳統(tǒng)的有線接入技術。

1.1.物聯(lián)網(wǎng)有線業(yè)務發(fā)展需求

目前智慧小區(qū)的建設已全面展開，除了NB-IoT、4G等無線方式接入的應用設備以外，對于一些視頻安防監(jiān)控以及基于人臉識別等視頻圖像類業(yè)務任然是首選，它們對于帶寬、安全性以及專網(wǎng)接入等方面都提出了更高的要求。

除了交換機級聯(lián)的組網(wǎng)方式以外，已廣泛應用于FTTH、平安城市等領域的網(wǎng)絡建設中的PON技術也是一種合適的選擇。

1.2.FTTH全光網(wǎng)覆蓋及PON技術發(fā)展現(xiàn)狀

目前，上海地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)了“千兆第一城”宏偉目標，ODN網(wǎng)絡已覆蓋到了城市每一個角落，特別是商務樓、住宅小區(qū)等區(qū)域，運營商基于PON的接入網(wǎng)已經(jīng)規(guī)模部署完畢，點到多點的海量光纖、分光及配線設施都已到達。因此，通過PON網(wǎng)絡承載物聯(lián)網(wǎng)有線接入業(yè)務，運營商能夠更好的發(fā)揮及利舊現(xiàn)網(wǎng)資源，降低業(yè)務接入的綜合建設成本。

2.PON網(wǎng)絡承載物聯(lián)網(wǎng)有線接入業(yè)務的實現(xiàn)方案

2.1.住宅小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)有線接入業(yè)務需求

目前，住宅小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的有線組網(wǎng)需求主要為視頻圖像類業(yè)務。主要包括的業(yè)務如下表所示：

其中，按照視頻圖像數(shù)據(jù)的處理控制位置和存儲位置的不同，將有線組網(wǎng)業(yè)務可劃分以下3種場景：

場景1：視頻數(shù)據(jù)云化存儲，圖像識別業(yè)務數(shù)據(jù)的存儲和控制管理在前端或云化。

場景2：視頻數(shù)據(jù)集中存儲在匯聚機房側，圖像識別業(yè)務數(shù)據(jù)存儲和控制管理在前端或物業(yè)，需要獨立專用網(wǎng)絡的接入方式。

場景3：業(yè)務數(shù)據(jù)存儲、控制管理均在物業(yè)和前端，需要獨立專用網(wǎng)絡的接入方式。

2.2.組網(wǎng)方案

通過PON網(wǎng)絡承載物聯(lián)網(wǎng)有線接入業(yè)務的組網(wǎng)方案應根據(jù)現(xiàn)狀資源、系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理控制的需求以及存儲設備位置等多方面因素來進行統(tǒng)籌考慮，目前主要的組網(wǎng)方案有以下三種方式。

1）方案1——大網(wǎng)接入方案

運營商可以依靠現(xiàn)有網(wǎng)絡與云資源實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)流的傳送。攝像機等物聯(lián)網(wǎng)終端設備通過ONU上聯(lián)運營商的PON接入網(wǎng)，終端與運營商云間的鏈路采用各類云接入產(chǎn)品受理和開通。

該方案無需建設專用接入網(wǎng)絡、可節(jié)省用戶、電信機房空間資源。終端接入鏈路采用標準化的云接入產(chǎn)品模式，便于后期統(tǒng)一監(jiān)控和維護管理。

2）方案2——OLT集中專網(wǎng)接入

以行政區(qū)或街道為單位，部署區(qū)域化專用PON接入網(wǎng)，攝像機等物聯(lián)網(wǎng)終端設備通過ONU接入專用OLT。專用OLT及專用匯聚交換機集中部署在電信機房。

對于運營商而言，該方案便于利舊退網(wǎng)OLT，可減少專網(wǎng)建設中的設備投資。集中式部署可節(jié)省用戶側機房空間、電源資源，并可利用運營商大網(wǎng)PON網(wǎng)管實現(xiàn)監(jiān)控和維護管理。

3）方案3——OLT下沉專網(wǎng)接入

以社區(qū)、園區(qū)等為單位，部署小型駐地化的專用PON接入網(wǎng)。OLT采用小型化設備，下沉安裝到到社區(qū)、園區(qū)內(nèi)。攝像機等物聯(lián)網(wǎng)終端設備通過ONU上聯(lián)下沉的小型化OLT。

2.3.方案設計要求

2.3.1.單個PON口覆蓋終端數(shù)量測算

單PON口覆蓋終端數(shù)量應根據(jù)區(qū)域內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)有線業(yè)務帶寬需求進行測算。目前，鑒于住宅小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)有線業(yè)務的主要帶寬需求在于視頻圖像類業(yè)務，按800萬像素高清監(jiān)控攝像機最高瞬時帶寬約為16M進行測算，每個PON口下掛設備數(shù)量最多不應超過56個。

2.3.2.光分路器配置

住宅小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)有線接入的PON網(wǎng)絡宜采用一級分光方式，也可采用二級分光，總分光比應根據(jù)小區(qū)內(nèi)有線業(yè)務分布情況進行配置，一般情況應采用1：16或1：32。

對于具備通信機房的小區(qū)，光分路器應集中安裝在小區(qū)通信機房內(nèi);對于不具備通信機房的小區(qū)，應在小區(qū)內(nèi)合理位置設置小區(qū)光纜匯聚點（光纜交接/配纖設備），并在小區(qū)光纜匯聚點集中安裝光分路器。光分路器數(shù)量應根據(jù)住宅小區(qū)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)有線業(yè)務接入需求進行合理配置。

2.3.3.ONU設備配置原則

物聯(lián)網(wǎng)終端應根據(jù)工作環(huán)境，選用相應類型的ONU終端。當需要在室外設備箱體內(nèi)安裝時，應采用工業(yè)級MDU設備。每個業(yè)務匯聚點內(nèi)的ONU設備數(shù)量應根據(jù)其連接的接入業(yè)務終端數(shù)量進行配置。

2.3.4.業(yè)務匯聚點設置

業(yè)務匯聚點即是指小區(qū)內(nèi)用于網(wǎng)絡交換機或ONU設備、以及相關配套設備的場，如設備背包箱。業(yè)務匯聚點需要根據(jù)小區(qū)內(nèi)有線業(yè)務分布、線纜敷設路由長度等因素進行靈活設置，從業(yè)務匯聚點至各設備終端應敷設的五類線，長度最長不超過80米。因此從而接入終端的安裝來看，無論是網(wǎng)絡交換機還是ONU，其網(wǎng)絡

典型場景業(yè)務設置要求如下：

小區(qū)出入口

小區(qū)出入口應設置業(yè)務匯聚點，設備箱體可采用掛墻、抱桿或落地方式安裝，箱內(nèi)需安裝ONU及工業(yè)交換機（根據(jù)公安要求）等設備，匯聚業(yè)務主要包括有車牌識別、人臉識別、WiFi嗅探、人車道閘、電子圍欄主機以及綜合信息顯示大屏等。

樓宇門洞

小區(qū)內(nèi)每棟住宅建筑樓宇內(nèi)可設置業(yè)務匯聚點，設備箱體宜采用掛墻方式安裝，箱體內(nèi)需安裝ONU等設備，匯聚業(yè)務主要包括相鄰門洞的智能門禁業(yè)務及其附近的視頻監(jiān)控業(yè)務。

小區(qū)內(nèi)主通道及周界圍欄

小區(qū)內(nèi)主通道/周界視頻監(jiān)控攝像機安裝點可設置業(yè)務匯聚點，設備箱宜采用抱桿或掛墻方式安裝，箱體內(nèi)需安裝ONU等設備，匯聚業(yè)務主要包括小區(qū)主通道及周界視頻監(jiān)控類業(yè)務。

3.應用示例

以某示例項目作為模板來進行比較。假設XX小區(qū)，住宅建筑12棟，單元門洞23，出入口2個，其中一個為常閉消防通道。小區(qū)配置業(yè)務包括微卡口、主通道人像識別探頭、小區(qū)界固定監(jiān)控、刷臉門禁系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務。

分別對該小區(qū)采用交換機級聯(lián)方式、PON OLT集中方式以及OLT下沉方式進行造價分析比較，不同方式下其網(wǎng)絡建設成本如下表所示：

根據(jù)比較，在相同場景下，分別通過對交換機級聯(lián)方式、PON OLT集中方式以及OLT下沉方式進行項目投資估算及比較，結論如下：

3.1.從設備安裝方面來看，交換機方式相對成本要低于PON 方式，OLT下沉方式由于需要新建OLT，設備安裝成本最高;

3.2.從線路工程成本來看，由于PON系統(tǒng)采用了一芯雙向的模式，因此PON 方式下線路工程的投資成本要低于交換方式;

3.3.從項目總體來看，三種方式下OLT集中方式的總體投資成本最低，交換機方式次之，OLT下沉方式由于目前小型化工業(yè)型OLT產(chǎn)業(yè)規(guī)模情況，現(xiàn)在單臺成本還相對較高。

因此，從經(jīng)濟性來看，PON方式采用區(qū)域OLT集中方式收斂是具有一定優(yōu)勢的，特別現(xiàn)網(wǎng)運營商還有大量OLT設備可以利舊的情況下，還能進一步節(jié)省投資。但是對于需要OLT下沉的小區(qū)，目前由于小型化OLT單臺建設成本還相對較高，對于設備安裝條件方面還需要進一步的優(yōu)化。

4.結束語

PON網(wǎng)絡目前已廣泛引用于FTTH建設中，技術已非常成熟。隨著全光時代的不斷發(fā)展，基于PON技術的接入網(wǎng)絡能夠為物聯(lián)網(wǎng)小區(qū)的安防監(jiān)控、視頻圖像等多種高帶寬類業(yè)務提供高效、高速、統(tǒng)一的接入，在提升網(wǎng)絡效能、節(jié)約光纜建設成本、快速部署業(yè)務以及統(tǒng)一安裝維護等方面有著突出的優(yōu)勢和經(jīng)濟價值。

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