基于GPON的校園全光網(wǎng)建設(shè)與實(shí)踐

【摘要】? ? 高校校園網(wǎng)主要目標(biāo)是為學(xué)校師生進(jìn)行教學(xué)、科研、管理、服務(wù)等提供高效、安全的信息化環(huán)境?，F(xiàn)在多數(shù)高校網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還是采用傳統(tǒng)核心、匯聚、接入的三層校園網(wǎng)架構(gòu)，存在一定的弊端，在“光進(jìn)銅退”的趨勢下，為滿足數(shù)字化校園建設(shè)所需的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，探討以千兆無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的校園全光網(wǎng)建設(shè)。介紹廣西自然資源職業(yè)技術(shù)學(xué)院全光網(wǎng)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合廣西自然資源職業(yè)技術(shù)學(xué)院扶綏校區(qū)的GPON組網(wǎng)案例，進(jìn)行基于GPON的校園全光網(wǎng)實(shí)際建設(shè)過程的相關(guān)問題探討。

【關(guān)鍵詞】? ? 光纖通信技術(shù)? ? 全光網(wǎng)? ? 千兆無源光網(wǎng)絡(luò)

一、全光網(wǎng)技術(shù)

全光網(wǎng)技術(shù)是一種光通信技術(shù)，端到端是完全的光路，指從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸與交換的整個(gè)過程均在光域內(nèi)進(jìn)行，中間沒有電信號(hào)的介入。

（一）全光通信技術(shù)

和傳統(tǒng)通信網(wǎng)比較，現(xiàn)在全光通信網(wǎng)有如下優(yōu)點(diǎn)：1.靈活組網(wǎng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)?？筛鶕?jù)通信業(yè)務(wù)量的需求，在任何節(jié)點(diǎn)可以抽出或加入某個(gè)波長，動(dòng)態(tài)地改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有網(wǎng)絡(luò)的可重組性。加入新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)不影響原有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和結(jié)構(gòu)，可降低網(wǎng)絡(luò)成本。2.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。由于途中沒有光電轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，網(wǎng)中許多光設(shè)備都是無源的，因而可靠性高。3.網(wǎng)中光信號(hào)的傳輸不再有光電轉(zhuǎn)換，減少電子器件，繞過電子器件處理信號(hào)速率慢的缺點(diǎn)，提高了傳輸速率。4.可以與現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)兼容，提供多種協(xié)議的業(yè)務(wù)。全光網(wǎng)采用波分復(fù)用技術(shù)，通過波長選擇器來實(shí)現(xiàn)路由選擇，可以支持未來的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)的升級。

（二 ）千兆無源光網(wǎng)絡(luò)

GPON（gigabit-capable passive optical networks，GPON）是千兆無源光網(wǎng)絡(luò)（或稱為吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)）的英文縮寫，是最新一代基于ITU-TG. 984.x標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無源光綜合接入技術(shù)，被國內(nèi)中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通等運(yùn)營商視為實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)寬帶化，綜合化改造的理想技術(shù)，具有用戶接口豐富，帶寬高、效率高、覆蓋范圍大等優(yōu)點(diǎn)。

二、廣西自然資源職業(yè)技術(shù)學(xué)院基于GPON的校園全光網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

（一）設(shè)計(jì)原則

按照“總體規(guī)劃，分布實(shí)施，逐步完善”的建設(shè)思路，努力構(gòu)建一云承載、一網(wǎng)通達(dá)、一池共享、一事通辦、一體安全的“五個(gè)一”學(xué)院信息化建設(shè)新模式。

（二）設(shè)計(jì)方案

基于GPON的校園全光網(wǎng)是數(shù)字化校園的通訊基礎(chǔ)，可提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、語音設(shè)備、多媒體設(shè)備、智能樓宇設(shè)備及信息管理系統(tǒng)的內(nèi)部互連，同時(shí)也提供這些系統(tǒng)設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相連，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、語音通信、視頻會(huì)議、物聯(lián)網(wǎng)等功能，支持萬兆主干、末端支持千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，本項(xiàng)目的高清網(wǎng)絡(luò)視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)及其他應(yīng)用系統(tǒng)也基于該布線系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)/信號(hào)傳輸，為校園提供“高擴(kuò)展、多業(yè)務(wù)、高安全”的精品網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合學(xué)校的實(shí)際需求，本項(xiàng)目布線系統(tǒng)采用全光纖布線系統(tǒng)（PON），分別為校園網(wǎng)系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、公共廣播等系統(tǒng)提供通信光纖鏈路。全光纖布線系統(tǒng)（PON）代替?zhèn)鹘y(tǒng)綜合布線系統(tǒng)架構(gòu)，采用 FTTX 等光纖無源交換方式。PON主要由無源光分配網(wǎng)、OLT（Optical Line Terminal）和ONU（OpticalNetwork Unit）組成。OLT設(shè)備是重要的局端設(shè)備，為接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與核心網(wǎng)之間的接口，通過ODN（Optical Distribution Network）與各ONU 連接。OLT作為PON系統(tǒng)的核心功能設(shè)備，具有控制各ONU、集中帶寬分配、實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行維護(hù)管理PON系統(tǒng)的功能。ONU受 OLT 集中控制，為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口，提供數(shù)據(jù)、語音、視頻等多業(yè)務(wù)流與ODN的接入。校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)模型如圖1。

校園網(wǎng)的邏輯架構(gòu)分為以下五個(gè)部分：

校園網(wǎng)系統(tǒng)：采用光纖到房間的模式為主，房間內(nèi)通過六類非屏蔽雙絞線部署到每個(gè)辦公座位。

無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋系統(tǒng)：采用光纖到樓層的模式為主，樓道公共區(qū)域或房間內(nèi)通過六類非屏蔽雙絞線部署到每個(gè)無線 AP 接入點(diǎn)。無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋與校園網(wǎng)系統(tǒng)共用無源分光器，不與視頻監(jiān)控系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)共用無源分光器。

視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)：采用光纖到樓層的模式為主，樓道公共區(qū)域或房間內(nèi)通過六類非屏蔽雙絞線部署到每個(gè)視頻安防監(jiān)控?cái)z像機(jī)，與視頻監(jiān)控系統(tǒng)、公共? 廣播系統(tǒng)共用無源分光器。

公共廣播系統(tǒng)：采用光纖到樓層的模式為主，樓道公共區(qū)域或房間內(nèi)通過六類非屏蔽雙絞線部署到每個(gè)公共廣播IP 網(wǎng)絡(luò)終端。

學(xué)院網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖3。

三、基于GPON的校園全光網(wǎng)建設(shè)實(shí)踐思考

（一）基于GPON的校園全光網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)

1.穩(wěn)定性高，維護(hù)管理方便。學(xué)院全光網(wǎng)運(yùn)行三年以來，幾乎零故障。扁平二層結(jié)構(gòu)，大大節(jié)省了中間交換機(jī)的有源設(shè)備部署，采用全光網(wǎng)，數(shù)據(jù)配置只需在OLT上，直接下發(fā)數(shù)據(jù)給ONU，多種形態(tài)ONU，適應(yīng)不同場景，一纖多業(yè)務(wù)，集中管理，方便維護(hù)。

2.采用光纖傳輸，接入層的覆蓋半徑可以達(dá)到二十公里，傳輸距離更遠(yuǎn)。學(xué)校占地面積800余畝，東西和南北方向長度接近一千米，采用光纖布線不用擔(dān)心距離限制問題。

3.能夠提供更高的帶寬，對每用戶下行2.5G/上行1.25G（物理層），滿足每個(gè)信息點(diǎn)的寬帶需求。無干擾，光電轉(zhuǎn)換少，視頻流不會(huì)卡頓。

4.采用分光器，可以從弱電井單根光纖經(jīng)分光后引出多路光纖到學(xué)生宿舍，分光特性強(qiáng)，節(jié)省光纖資源。學(xué)生宿舍信息點(diǎn)密度高，更能體現(xiàn)GPON的優(yōu)點(diǎn)。學(xué)生宿舍由學(xué)校完成綜合布線后，通信運(yùn)營商不再需要在宿舍區(qū)進(jìn)行綜合布線，避免了以往網(wǎng)線滿天飛的情況。全程光纖化，不需要光轉(zhuǎn)電的操作，布線施工簡單，使用故障率低。

5.同時(shí)GPON標(biāo)準(zhǔn)完善，綜合業(yè)務(wù)支持好，技術(shù)要求高，在學(xué)校一網(wǎng)承載多種業(yè)務(wù)，目前學(xué)院互聯(lián)網(wǎng)接入、校園廣播、安防監(jiān)控、一卡通、語音通信均部署在GPON上，做到“一網(wǎng)通達(dá)”。

6.成本優(yōu)勢，符合國家“光進(jìn)銅退”的政策，全光網(wǎng)組網(wǎng)簡單，設(shè)備成本、線路成本、人力成本低于傳統(tǒng)組網(wǎng)。

（二）基于GPON的校園全光網(wǎng)的待改進(jìn)問題

1.加強(qiáng)技術(shù)人才培養(yǎng)。全光網(wǎng)以前主要在通信運(yùn)營商使用，在校園網(wǎng)絡(luò)中較少使用，學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心現(xiàn)有技術(shù)人才對全光網(wǎng)設(shè)備不熟悉和技術(shù)儲(chǔ)備不充分，影響日常維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)更新。2.ONU設(shè)備需要單獨(dú)供電，基于GPON的校園全光網(wǎng)必須在建筑初步設(shè)計(jì)階段開始介入，預(yù)留帶供電的多媒體箱。

三、結(jié)束語

隨著數(shù)字校園深化設(shè)計(jì)和建設(shè)，大二層架構(gòu)的全光網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)將以其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)在高校校園網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用日趨普遍。高校校園網(wǎng)以全光網(wǎng)作為底層支撐體系，對其的依賴程度必定越來越高，在實(shí)際建設(shè)過程中，根據(jù)整個(gè)校園各個(gè)場景接入點(diǎn)需求以及未來擴(kuò)展的可能來部署設(shè)備，既滿足了當(dāng)前需求，又為未來擴(kuò)展預(yù)留空間;通過網(wǎng)管平臺(tái)對光鏈路進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)的高效運(yùn)維，更好滿足未來校園各種新型業(yè)務(wù)的需求，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，減少重復(fù)投資，降低維護(hù)難度從而減低維護(hù)成本，進(jìn)一步推動(dòng)高校校園向智慧校園發(fā)展。

作者單位：潘章斌? ? 廣西自然資源職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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