無源光網(wǎng)絡(luò)(POL)介紹及應(yīng)用特點(diǎn)

  ICC訊 伴隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷提升，終端設(shè)備不斷發(fā)展，高清視頻會議，云服務(wù)，海量數(shù)據(jù)交換，移動辦公等讓企業(yè)成為更加高效和更加開放的平臺，從而促進(jìn)企業(yè)的智能化和信息化辦公，并對網(wǎng)絡(luò)帶寬及速率的要求也越來越高，傳統(tǒng)的企業(yè)和園區(qū)局域網(wǎng)在面臨這些應(yīng)用對帶寬的巨大挑戰(zhàn)時，都存在著網(wǎng)絡(luò)升級的訴求;那么傳統(tǒng)的綜合布線系統(tǒng)在經(jīng)歷了接近30年的快速發(fā)展已經(jīng)逐步不能滿足時代發(fā)展需求了;大型園區(qū)、樓宇基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要面臨以下挑戰(zhàn)：

  1.大量交換機(jī)占用機(jī)房空間，功耗大，散熱難

  2.匯聚路由器之間連接復(fù)雜，而且占用管道空間，走線和維護(hù)難度大

  3.交換機(jī)位置分散，管理復(fù)雜，需要龐大的維護(hù)團(tuán)隊(duì)

  4.傳輸距離的限制

    5.網(wǎng)絡(luò)新增設(shè)備操作復(fù)雜

  6.升級和擴(kuò)容難

  對于傳輸距離，網(wǎng)絡(luò)平滑升級，高可靠性，靈活組網(wǎng)，易部署，簡捷運(yùn)維等方面，傳統(tǒng)綜合布線系統(tǒng)已經(jīng)全面落后于全光網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(POL)，全光網(wǎng)把傳統(tǒng)綜合布線的傳輸和光纖到桌面，光纖到用戶單元，光纖到公共區(qū)域進(jìn)行整體的融合;另外，加入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備把原有的3層網(wǎng)絡(luò)變成扁平的二層架構(gòu)，全光網(wǎng)(POL)網(wǎng)絡(luò)融合園區(qū)+邊緣云，企業(yè)可將數(shù)據(jù)，語音、視頻安防以及無線等不同的系統(tǒng)融合在一張光纖網(wǎng)絡(luò)中，具有傳統(tǒng)綜合布線不可比擬的優(yōu)勢。

  全光網(wǎng)的組成及傳輸方式

  POL采用PON技術(shù);PON(Passive Optical Network)是一種點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP)結(jié)構(gòu)的無源光網(wǎng)絡(luò)，其組成涵蓋三部分：OLT, ODN, ONU

  POL: Passive Optical LAN 無源全光局域網(wǎng)

  在POL組網(wǎng)中傳統(tǒng)LAN中的匯聚交換機(jī)被OLT替代;水平銅纜被光纖替代;接入交換機(jī)由無源的分光器替代;ONU提供二/三層功能，通過有線或者無線接入用戶的數(shù)據(jù)、語音及視頻等業(yè)務(wù)。

  PON網(wǎng)絡(luò)下行采用廣播方式：通過分光器將OLT發(fā)出的光信號分成多份帶有相同信息的光信號，傳送到每個ONU;ONU根據(jù)報文中所帶的標(biāo)記，選擇性接收屬于自己的報文，對標(biāo)記不符的進(jìn)行丟棄處理。

  PON網(wǎng)絡(luò)上行方向：OLT側(cè)統(tǒng)一分配給各個ONU一個時間片，ONU嚴(yán)格按照這一時間片窗口進(jìn)行信號發(fā)送，不屬于自己的時間片對光口進(jìn)行關(guān)斷操作，上行時間窗口調(diào)度機(jī)制高度依賴PON的測距技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

  對PON技術(shù)原理的理解，有助于我們在電氣設(shè)計中更熟練的應(yīng)用這一技術(shù)，尤其是其光分配網(wǎng)的無源(無需供電)特性，和傳統(tǒng)交換機(jī)的差別帶來的點(diǎn)位配電設(shè)計尤其需要注意。為保證在一芯光纖上轉(zhuǎn)發(fā)兩個方向的流量報文，PON采用波分方式;在發(fā)展到萬兆PON后，實(shí)際采用了四個波長段進(jìn)行光纖復(fù)用。

  POL網(wǎng)絡(luò)的超長傳輸能力

  POL采用hub-spoke結(jié)構(gòu)，而交換機(jī)是多層級的樹/星型結(jié)構(gòu)，從總體來看，POL主要是優(yōu)化了局域網(wǎng)的基礎(chǔ)布線和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加扁平和簡潔。

  ODN的最大傳輸距離達(dá)到20KM，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)綜合布線的傳輸距離，對于園區(qū)，機(jī)場，體育館，超高層建筑等大型建筑的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)而言，傳統(tǒng)綜合布線需要增加額外的有源設(shè)備及空間來部署網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，以彌補(bǔ)傳輸距離的不足，而全光網(wǎng)(POL)網(wǎng)絡(luò)在減少有源設(shè)備的同時，可以輕松解決難點(diǎn)。

   POL網(wǎng)絡(luò)的易部署屬性

  傳統(tǒng)綜合布線系統(tǒng)在部署接入交換機(jī)時，需要有弱電間，機(jī)柜，電源等配套設(shè)施，而全光網(wǎng)(POL)無需專門的弱電間;分光器可以按照用戶現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行靈活布放，無需弱電間，機(jī)柜，電源等配套設(shè)施;把有源設(shè)備集中在中心機(jī)房和終端用戶側(cè)，這樣讓運(yùn)維點(diǎn)更集中和更貼近使用者，讓運(yùn)維變得更簡捷高效。

  根據(jù)部署計劃將ONU進(jìn)行預(yù)配置，當(dāng)ONU硬件安裝完成，系統(tǒng)上電后OLT可以自動發(fā)現(xiàn)和添加ONU，完成ONU設(shè)備部署、遠(yuǎn)程軟調(diào)，大大提高部署效率，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

  由于POL突破了傳統(tǒng)綜合布線網(wǎng)絡(luò)中雙絞線受到百米距離的限制和對弱電間的需求，并將三層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡化為兩層，從而節(jié)省了80%的弱電機(jī)房空間及60%供電能耗，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本降低30%，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維開支可縮減60%以上。

   POL網(wǎng)絡(luò)的可升級性

  當(dāng)前，按照傳統(tǒng)的綜合布線系統(tǒng)布放網(wǎng)絡(luò)，壽命大概在10-15年，系統(tǒng)在應(yīng)用過程中逐步被淘汰，然而智慧樓宇，物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展普及，不得不讓我們重新審視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的持續(xù)可用性;未來終端接入設(shè)備將成指數(shù)倍增長，帶來了帶寬的巨大壓力，傳統(tǒng)的綜合布線不得不縮短網(wǎng)絡(luò)重建或翻新周期，導(dǎo)致資源嚴(yán)重?fù)p耗;全光網(wǎng)(POL)網(wǎng)絡(luò)光纖可以提供GPON，10GPON，未來可以提供50GPON/100GPON帶寬和速率進(jìn)行平滑升級，讓園區(qū)，大樓網(wǎng)絡(luò)使用壽命成倍數(shù)延長，保證網(wǎng)絡(luò)的可用性同時，也保持了網(wǎng)絡(luò)的前瞻性。

  設(shè)備迭代的速度是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重大問題，舊設(shè)備往往只能被廢棄，這無形中會造成巨大的資產(chǎn)浪費(fèi)，而全光網(wǎng)絡(luò)基于光纖組網(wǎng)，全光組網(wǎng)可滿足園區(qū)內(nèi)各類寬帶需求，比如目前熱門的Wi-Fi 6業(yè)務(wù)承載需要2.5Gbps或者10Gpbs的業(yè)務(wù)接口，對應(yīng)10G PON方案或者50G PON上行大帶寬就可輕松承載，全光組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)升級只需要更換板卡，甚至只需要更換光模塊就可以實(shí)現(xiàn)升級，再加上光纖具有耐腐蝕、抗高低溫、抗干擾等特性，POL全光網(wǎng)絡(luò)使用壽命可達(dá)30年，超長的網(wǎng)絡(luò)使用周期讓網(wǎng)絡(luò)全生命周期內(nèi)投資成本最優(yōu)化。

   POL網(wǎng)絡(luò)的高可靠性

  POL采用PON方案架構(gòu)，OLT部署在核心機(jī)房，從核心機(jī)房到用戶，中間層采用無源分光器，無需獨(dú)立機(jī)房部署，無需供電，減少了有中間有源設(shè)備故障點(diǎn)，ONU靠近用戶，通過銅線連接用戶。POL全光網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于大中小型企業(yè)、政府機(jī)關(guān)、科技園區(qū)/工業(yè)園區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院以及需要在內(nèi)部進(jìn)行局域/本地寬帶聯(lián)網(wǎng)的各種場景，按照其業(yè)務(wù)需求、組網(wǎng)規(guī)模各有不同。

  POL 通過多種組網(wǎng)方式來保證網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)可用性，如下圖所示：

  POL網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)

  POL網(wǎng)絡(luò)有效避免了電磁干擾，電磁泄露等問題，支持AES128加密，保障數(shù)據(jù)光纖傳輸安全;POL設(shè)備支持MAC綁定，802.1x認(rèn)證、用戶隔離等、廣播抑制，防DOS攻擊有效杜絕了非法用戶接入和其它用戶攻擊。

  1.支持端口和ONU隔離功能

  2.支持MAC過濾

  3.支持防DoS攻擊

  4.支持用戶分級，防止未授權(quán)用戶的非法侵入

  5.支持端口廣播/組播報文抑制

  6.支持基于源/目的MAC地址、VLAN、802.1p、ToS、Diff Serv、源/目的IP(IPv4/IPv6)地址、TCP/UDP端口號、協(xié)議類型等IP報文頭信息的流分類和流定義

  7.支持對報文頭部80字節(jié)深度的L2-L7 ACL流分類

  8.支持業(yè)務(wù)流策略，包括鏡像、重定向、統(tǒng)計、過濾

  Forrester首席分析師Andre Kindness在發(fā)言中指出，POL無源光局域網(wǎng)以光纖重構(gòu)傳統(tǒng)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，將光纖延伸到最后一米，高度匹配部署、維護(hù)及演進(jìn)發(fā)展的訴求。目前市場規(guī)模正以18.8%的速度增長，未來IoT的普及，會帶來無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展，憑借其一網(wǎng)多業(yè)務(wù)、綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效、簡單靈活、安全可靠等特點(diǎn)，高效支撐企業(yè)數(shù)字化，開創(chuàng)Fixed Fibre F5G新時代，成為教育、安平、酒店、政府、交通、工廠、綜合園區(qū)(智能樓宇、商業(yè)綜合體、住宅社區(qū)和產(chǎn)業(yè)智慧園區(qū))等千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的最佳選擇。

作者：伍義群 劉平