全光网络的对比、分析、探讨

背景介绍

1、园区网现状

由于上一代园区网建成迄今已近20年，原有桥架老化严重、线路混乱、故障频发、信息点不足等问题日益凸显，不仅使得网络工程师们疲于奔命，也严重制约了信息化发展，下一代园区网的建设迫在眉睫。

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全光网络介绍

1、全光网络实现方式

（1）点对点方式（图2中的①）：从网络设备到用户终端之间采用点到点的光通信方式，该方式需要光纤资源多、光模块多，成本高，用户分布密集时，对走线空间要求高，布线工作量大。

（2）有源光网络方式（图2中的②）：接入设备拉近到用户侧，但接入设备为有源设备，该方式较点到点网络所需要光纤资源少、工程部署难度低，但有源设备的部署涉及机房空间和供电问题且维护成本高。

（3）无源光网络方式（图2中的③）：规避了方式二接入设备机房空间、供电及维护等问题，部署与维护综合成本最低。

2、拓扑对比

左一为传统以太网，中间为点到多点有源光网络，右一为点到多点无源光网络。通过对比三者可以发现，有源光网络是在传统以太网的基础上，通过光纤入室/到桌面，将接入交换机尽量部署到用户附近，减少铜缆的大量使用；而无源光网络使用OLT作为汇聚层，ONU作为接入层，就近部署在用户侧同样减少了铜缆的使用量。

3、无源光网络制式

PON技术的概念于上世纪90年代初提出，可分为用非同步传输模式（ATM）进行分组通信的APON技术、用于宽带接入的BPON技术、基于以太网（Ethernet）分组传送的EPON技术以及兼顾ATM/Ethernet/TDM综合化的GPON技术等。

下表列举了在POL中常用的PON技术，目前GPON技术应用最为广泛，10G GPON对称技术也逐渐成为主流。

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光网络对比分析

1、建设阶段优势分析（优势项标红）

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园区网络建设方案分享

经过前期的深入调研和专家论证，本项目决定采用无源光网络对现有园区网进行整体改造，改造范围包括东西两个园区区的23栋楼宇，涉及建筑面积超过25万平米。本项目同时使用了两个品牌的6台OLT设备，各型ONU近4500个，分光器400多个，新增信息点近23000个。

1、可靠性设计

本项目对园区网的可靠性进行了充分考虑，采用Type C双归属方案保护门急诊诊室、药房、医技、收费处等重点区域，采用Type B双归属方案保护病房、办公等其他区域。

传统以太网高可用方案

上传统以太网高可用方案，弱电间内的接入交换机双链路上联到不同数据中心的汇聚设备，敷设铜缆至房间内的信息点。这种方案的风险在于一旦接入交换机故障，则其下联的信息点业务全部中断；另外，接入交换机到信息点之间的铜缆存在单点故障，需要预留备用信息点，否则一旦故障只能紧急抢修铜缆。

无源光网络Type B双归属高可用方案

上图为无源光网络Type B双归属高可用方案，分光器双链路上联到不同数据中心的OLT设备，敷设光缆至房间内的ONU设备。这种方案的风险在于一旦分光器故障，则其下联的ONU业务全部中断；其次，分光器到ONU之间的光缆存在单点故障，需要预留备用光信息点或备用光缆芯数，否则一旦故障只能紧急抢修光缆；第三，单个ONU故障会影响其下联的几台设备。由于分光器是无源光学器件，故障率极低，可以认为这种方案的可靠性与传统以太网高可用方案相近。

无源光网络Type C双归属高可用方案

上图为无源光网络Type C双归属高可用方案，ONU双链路上联到两个不同的分光器，两个分光器分别上联到不同数据中心的OLT设备。这种方案避免了整个链路上的单点故障，残余风险是ONU故障会影响其下联的几台设备，可以说这种方案的可靠性远远高于传统以太网高可用方案，更适合在重点区域使用。

2、带宽设计

无源光网络的带宽设计，主要从两个方面考虑：一是设备规格，OLT板卡和ONU选择GPON还是10G GPON；二是OLT单个PON口下挂ONU的数量，也即分光比的选择。

现有网络大量使用千兆接入交换机，采用主备方式进行双千兆上联，平均每信息点带宽仅为20M；经过抽样测试，现有计算机千兆网卡仅有5%能运行在千兆模式，甚至有2%只能运行在十兆模式，其余均运行在百兆模式；对医院医生工作站、护士工作站、影像工作站等进行网络流量回溯分析，发现医生工作站、护士工作站的网络带宽需求在5M~10M之间，影像工作站的网络带宽需求在50M~75M之间。

综合考虑现状、需求、设备PON口数量、成本等因素（因园区范围不大，光衰因素可以忽略），本项目最终选择了以1:16分光为主（用于4/8口ONU），1:4分光为辅（用于24口机架式ONU），以GPON为主，10G GPON为辅（用于影像中心、放射科等）的方案。经过统计，本项目的实际分光比为1:12，据此计算，每个GPON制式ONU平均带宽为下行213M，上行85M，每个10G GPON制式ONU平均带宽为双向853M。考虑到无源光网络采用了动态带宽分配技术，且园区内入网设备数量有限，项目建成后用户的入网体验可以得到较大提升。

3、部署方式

无源光网络有多种部署方式，主要包括光纤到楼宇（FTTB）、光纤到房间（FTTR）、光纤到桌面（FTTD）等，下表对几种部署方式进行了比较。