全光網(wǎng)絡(luò)的對比、分析、探討及應(yīng)用分享！
1、園區(qū)網(wǎng)現(xiàn)狀 由于上一代園區(qū)網(wǎng)建成迄今已近20年，原有橋架老化嚴重、線路混亂、故障頻發(fā)、信息點不足等問題日益凸顯，不僅使得網(wǎng)絡(luò)工程師們疲于奔命，也嚴重制約了信息化發(fā)展，下一代園區(qū)網(wǎng)的建設(shè)迫在眉睫。 2、園區(qū)網(wǎng)設(shè)想 鑒于下一代園區(qū)網(wǎng)的重要作用，其應(yīng)具有以下特點：結(jié)構(gòu)簡單、帶寬高（可升級）、成本低廉、支持多業(yè)務(wù)、擴展性強、壽命長、運維方便。 圖1 帶寬與介質(zhì)的對照關(guān)系 上圖所示，采用銅纜建設(shè)園區(qū)網(wǎng)，在帶寬升級時需要更換線纜，而采用光纜則不需要，在“光進銅退”的大趨勢面前，下一代園區(qū)網(wǎng)最好建設(shè)為全光網(wǎng)絡(luò)。 1、全光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)方式 （1）點對點方式（圖2中的①）：從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備到用戶終端之間采用點到點的光通信方式，該方式需要光纖資源多、光模塊多，成本高，用戶分布密集時，對走線空間要求高，布線工作量大。 （2）有源光網(wǎng)絡(luò)方式（圖2中的②）：接入設(shè)備拉近到用戶側(cè)，但接入設(shè)備為有源設(shè)備，該方式較點到點網(wǎng)絡(luò)所需要光纖資源少、工程部署難度低，但有源設(shè)備的部署涉及機房空間和供電問題且維護成本高。 （3）無源光網(wǎng)絡(luò)方式（圖2中的③）：規(guī)避了方式二接入設(shè)備機房空間、供電及維護等問題，部署與維護綜合成本最低。 圖2 全光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)方式 2、拓撲對比 圖3 網(wǎng)絡(luò)拓撲示意圖 如上圖示，左一為傳統(tǒng)以太網(wǎng)，中間為點到多點有源光網(wǎng)絡(luò)，右一為點到多點無源光網(wǎng)絡(luò)。通過對比三者可以發(fā)現(xiàn)，有源光網(wǎng)絡(luò)是在傳統(tǒng)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過光纖入室/到桌面，將接入交換機盡量部署到用戶附近，減少銅纜的大量使用；而無源光網(wǎng)絡(luò)使用OLT作為匯聚層，ONU作為接入層，就近部署在用戶側(cè)同樣減少了銅纜的使用量。 3、無源光網(wǎng)絡(luò)制式 PON技術(shù)的概念于上世紀90年代初提出，可分為用非同步傳輸模式（ATM）進行分組通信的APON技術(shù)、用于寬帶接入的BPON技術(shù)、基于以太網(wǎng)（Ethernet）分組傳送的EPON技術(shù)以及兼顧ATM/Ethernet/TDM綜合化的GPON技術(shù)等。 下表列舉了在POL中常用的PON技術(shù)，目前GPON技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，10G GPON對稱技術(shù)也逐漸成為主流。 表1 POL中主要使用的PON技術(shù)
1、建設(shè)階段優(yōu)勢分析（優(yōu)勢項標紅）
項目 傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)+視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)+有線電視+電話 有源光網(wǎng)絡(luò) 無源光網(wǎng)絡(luò) 業(yè)務(wù)承載能力 多種業(yè)務(wù)需要多個并行子網(wǎng)（數(shù)據(jù),視頻監(jiān)控,有線電視、電話等) 多種業(yè)務(wù)需要多個并行子網(wǎng)（數(shù)據(jù),視頻監(jiān)控,有線電視、電話等) 一張光纖網(wǎng)絡(luò)支撐所有業(yè)務(wù)（含傳統(tǒng)電話、有線電視、RS232等） 建設(shè) 成本 中（設(shè)備成本低，綜合布線成本高） 高（設(shè)備成本高，綜合布線成本中） 中（設(shè)備成本高/中、綜合布線成本低） 綜合 布線 大量的線纜及空間占用 中等的線纜及空間占用，較易部署 少量的線纜及空間占用，易部署 布線 周期 長 中 短 空間 占用 占用較大設(shè)備機房和布線空間 占用中等設(shè)備機房和中等布線空間（需要在弱電間放置樓宇匯聚交換機） 占用較小設(shè)備機房和布線空間，分光器通常可壁掛（弱電間主要放置分光器） 距離 限制 弱電間到房間小于85m 樓宇匯聚到房間可達10km（使用普通單模光模塊） OLT到ONU距離可達40km 部署 方式 單一（光纖到弱電間） 豐富（光纖到弱電間、光纖到房間以及光纖到桌面） 豐富（光纖到弱電間、光纖到房間以及光纖到桌面） 設(shè)備 類型 終端設(shè)備單一（機架式接入交換機） 較豐富（機架式接入交換機、桌面設(shè)備、86盒式設(shè)備） 豐富（機架式ONU、桌面ONU、86盒式ONU、光模塊式ONU） 設(shè)備 帶寬 由收斂比和設(shè)備規(guī)格決定，弱電間接入交換機上/下行帶寬1G~20G 【1G為千兆上/下行；20G為萬兆雙鏈路聚合情況】 由收斂比和設(shè)備規(guī)格決定，用戶側(cè)接入交換機上/下行帶寬1G~20G 【1G為千兆上/下行；20G為萬兆雙鏈路聚合情況】 由分光比和設(shè)備規(guī)格決定，ONU上行帶寬9.8M~10G下行帶寬19.6M~10G 【9.8M/19.6M為GPON 128分光比情況；10G為10GPON 對稱模式不分光直連情況】 用戶 帶寬 由設(shè)備帶寬和設(shè)備規(guī)格決定，用戶帶寬40M~800M（24口交換機） 由設(shè)備帶寬和用戶側(cè)設(shè)備規(guī)格決定，用戶帶寬250M~2.5G（4口交換機） 由設(shè)備帶寬和ONU規(guī)格決定，用戶帶寬5M~2.5G（4口ONU） 帶寬 潛力 無 巨大的帶寬潛力 巨大的帶寬潛力 可靠性 雙核心、雙匯聚、接入交換機雙鏈路上聯(lián) 雙核心、雙匯聚、接入交換機雙鏈路上聯(lián) 雙OLT、雙分光器、ONU雙鏈路上聯(lián) 網(wǎng)絡(luò) 安全 SDN可以為復(fù)雜的環(huán)境提供更高級的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，網(wǎng)絡(luò)安全依賴于管理者能力 SDN可以為復(fù)雜的環(huán)境提供更高級的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，網(wǎng)絡(luò)安全依賴于管理者能力 內(nèi)建的安全特性（OLT支持流氓ONU檢測，ONU支持MAC綁定，GPON下行支持AES加密，10G GPON上下行支持AES加密） 2、運維階段優(yōu)勢分析（優(yōu)勢項標紅） 項目 傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)+視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)+有線電視+電話 有源光網(wǎng)絡(luò) 無源光網(wǎng)絡(luò) 運營 維護 匯聚交換機、接入交換機需獨立配置，管理運維效率低，運維成本高，網(wǎng)線多，運維管理復(fù)雜 采用交換機入房間方案需要配套使用SDN技術(shù)，管理運維效率較高;線纜多，運維管理較復(fù)雜 所有前端ONU都通過OLT或網(wǎng)管系統(tǒng)集中進行配置、管理、監(jiān)控，管理運維效率高；光纜少，運維管理簡單 【注意：核心交換機和OLT均需要配置】 能耗 能耗高，匯聚交換機、接入交換機要求供電和備電(UPS)、冷卻 能耗中，匯聚交換機要求供電和備電(UPS)、冷卻，接入交換機不需要 能耗低，ODN傳輸網(wǎng)絡(luò)、分光器不需要供電和備電(UPS)、冷卻 擴展性 差 較好 較好 使用 壽命 設(shè)計使用壽命15年 設(shè)計使用壽命30年 設(shè)計使用壽命30年 抗干擾 易受電磁干擾 抗電磁干擾 抗電磁干擾 升級 演進 無法平滑升級演進（網(wǎng)線本身帶寬有限制且使用壽命短，所以網(wǎng)線本身也需要不斷升級，同時匯聚、接入交換機都需要更換升級） 平滑升級，整個光布線網(wǎng)絡(luò)都無需做任何改變，只需要更換匯聚設(shè)備和對應(yīng)的交換機即可 平滑升級，整個光布線網(wǎng)絡(luò)（光纖、分光器）都無需做任何改變，只需要更換OLT的用戶板和對應(yīng)的ONU即可 【GPON在業(yè)務(wù)拓展時需重新計算分光比，故前期需對每一個用戶的距離和帶寬做好預(yù)測規(guī)劃；同時GPON存在橫向流量瓶頸】 從建設(shè)階段和運維階段進行對比分析，無源光網(wǎng)絡(luò)的稍顯優(yōu)勢，需要注意的是有源光網(wǎng)絡(luò)在帶寬方面更具有一定優(yōu)勢，如果能夠解決成本和設(shè)備供電問題，也不失為另一種選擇；當(dāng)然，在看到無源光網(wǎng)絡(luò)諸多優(yōu)勢的同時，也需要清醒地認識到它的劣勢，并進一步探討能否找到恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對措施。 項目 劣勢 應(yīng)對措施 方案 接受度 無源光網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)特別是園區(qū)的應(yīng)用不多，對業(yè)主來說是新技術(shù)，需要一個接受過程 深入學(xué)習(xí)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，多了解其他單位的使用效果；組織專家論證方案可行性，打消業(yè)主顧慮 品牌 單一性 無源光網(wǎng)絡(luò)企業(yè)產(chǎn)品線，各品牌之間的OLT與ONU互不兼容，必須確保項目中OLT與ONU為同一品牌，后續(xù)采購時缺乏議價能力 同時引入2~3個品牌的設(shè)備，增強品牌選擇自主權(quán)；合同中約定后續(xù)采購設(shè)備的價格 設(shè)計 難度 多數(shù)設(shè)計院對無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不熟悉，設(shè)計經(jīng)驗欠缺；無源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類繁多，部署方式靈活，導(dǎo)致設(shè)計難度增大 選擇有設(shè)計經(jīng)驗的設(shè)計院；用戶積極參與設(shè)計，與設(shè)計院共同成長 技術(shù) 難度 光纖熔接比網(wǎng)線連接技術(shù)難度高；無源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置管理需要專業(yè)技能 大規(guī)模光纖熔接在施工時完成，對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員進行培訓(xùn)，掌握光纖熔接技術(shù)和設(shè)備配置管理技能；采購設(shè)備同時采購原廠服務(wù) 施工 難度 光纜施工難度比較高，不規(guī)范、暴力施工易損傷光纜 加強施工管理，加強驗收工作 物理 隔離 為充分發(fā)揮無源光網(wǎng)絡(luò)“一網(wǎng)萬聯(lián)”的優(yōu)勢，可以考慮園區(qū)網(wǎng)的內(nèi)外網(wǎng)使用同一套OLT，在這種情況下內(nèi)外網(wǎng)無法做到物理隔離 園區(qū)網(wǎng)的內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)通過不同的VLAN進行邏輯隔離，確保內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)分別上行到內(nèi)外網(wǎng)的核心設(shè)備，避免數(shù)據(jù)交叉，同時強化對內(nèi)網(wǎng)流量的安全防護；也可選擇內(nèi)外網(wǎng)獨立組網(wǎng) 物理 攻擊 因采用無源分光器，OLT業(yè)務(wù)板卡的單個光口會覆蓋一定區(qū)域，若該區(qū)域中任一光信息點遭到物理攻擊，易引起該光口業(yè)務(wù)癱瘓，造成該區(qū)域整體網(wǎng)絡(luò)故障 合理確定分光比，避免設(shè)備單個光口覆蓋過大的范圍；方案設(shè)計時注意保護光信息點，僅在工作人員房間使用光信息點，而在其他區(qū)域使用帶鎖的弱電箱，避免外來人員接觸 物理 損壞 房間內(nèi)使用的光纖跳線比網(wǎng)線脆弱，更容易損壞 房間內(nèi)使用光信息點的，對用戶進行簡單培訓(xùn)；信息網(wǎng)絡(luò)中心預(yù)留備用光纖跳線，遇損壞時隨時更換 橫向 流量 ONU層面可以實現(xiàn)橫向流量傳輸，但ONU之間不可以 醫(yī)院內(nèi)橫向流量需求較少；考慮到網(wǎng)絡(luò)安全因素，所有流量都經(jīng)過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)反而是好事 經(jīng)過前期的深入調(diào)研和專家論證，本項目決定采用無源光網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)有園區(qū)網(wǎng)進行整體改造，改造范圍包括東西兩個園區(qū)區(qū)的23棟樓宇，涉及建筑面積超過25萬平米。本項目同時使用了兩個品牌的6臺OLT設(shè)備，各型ONU近4500個，分光器400多個，新增信息點近23000個。 1、可靠性設(shè)計 本項目對園區(qū)網(wǎng)的可靠性進行了充分考慮，采用Type C雙歸屬方案保護門急診診室、藥房、醫(yī)技、收費處等重點區(qū)域，采用Type B雙歸屬方案保護病房、辦公等其他區(qū)域。 傳統(tǒng)以太網(wǎng)高可用方案 無源光網(wǎng)絡(luò)Type B雙歸屬高可用方案 上圖為無源光網(wǎng)絡(luò)Type B雙歸屬高可用方案，分光器雙鏈路上聯(lián)到不同數(shù)據(jù)中心的OLT設(shè)備，敷設(shè)光纜至房間內(nèi)的ONU設(shè)備。這種方案的風(fēng)險在于一旦分光器故障，則其下聯(lián)的ONU業(yè)務(wù)全部中斷；其次，分光器到ONU之間的光纜存在單點故障，需要預(yù)留備用光信息點或備用光纜芯數(shù)，否則一旦故障只能緊急搶修光纜；第三，單個ONU故障會影響其下聯(lián)的幾臺設(shè)備。由于分光器是無源光學(xué)器件，故障率極低，可以認為這種方案的可靠性與傳統(tǒng)以太網(wǎng)高可用方案相近。 無源光網(wǎng)絡(luò)Type C雙歸屬高可用方案 上圖為無源光網(wǎng)絡(luò)Type C雙歸屬高可用方案，ONU雙鏈路上聯(lián)到兩個不同的分光器，兩個分光器分別上聯(lián)到不同數(shù)據(jù)中心的OLT設(shè)備。這種方案避免了整個鏈路上的單點故障，殘余風(fēng)險是ONU故障會影響其下聯(lián)的幾臺設(shè)備，可以說這種方案的可靠性遠遠高于傳統(tǒng)以太網(wǎng)高可用方案，更適合在重點區(qū)域使用。 2、帶寬設(shè)計 無源光網(wǎng)絡(luò)的帶寬設(shè)計，主要從兩個方面考慮：一是設(shè)備規(guī)格，OLT板卡和ONU選擇GPON還是10G GPON；二是OLT單個PON口下掛ONU的數(shù)量，也即分光比的選擇。 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)大量使用千兆接入交換機，采用主備方式進行雙千兆上聯(lián)，平均每信息點帶寬僅為20M；經(jīng)過抽樣測試，現(xiàn)有計算機千兆網(wǎng)卡僅有5%能運行在千兆模式，甚至有2%只能運行在十兆模式，其余均運行在百兆模式；對醫(yī)院醫(yī)生工作站、護士工作站、影像工作站等進行網(wǎng)絡(luò)流量回溯分析，發(fā)現(xiàn)醫(yī)生工作站、護士工作站的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求在5M~10M之間，影像工作站的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求在50M~75M之間。 綜合考慮現(xiàn)狀、需求、設(shè)備PON口數(shù)量、成本等因素（因園區(qū)范圍不大，光衰因素可以忽略），本項目最終選擇了以1:16分光為主（用于4/8口ONU），1:4分光為輔（用于24口機架式ONU），以GPON為主，10G GPON為輔（用于影像中心、放射科等）的方案。經(jīng)過統(tǒng)計，本項目的實際分光比為1:12，據(jù)此計算，每個GPON制式ONU平均帶寬為下行213M，上行85M，每個10G GPON制式ONU平均帶寬為雙向853M。考慮到無源光網(wǎng)絡(luò)采用了動態(tài)帶寬分配技術(shù)，且園區(qū)內(nèi)入網(wǎng)設(shè)備數(shù)量有限，項目建成后用戶的入網(wǎng)體驗可以得到較大提升。 3、部署方式 無源光網(wǎng)絡(luò)有多種部署方式，主要包括光纖到樓宇（FTTB）、光纖到房間（FTTR）、光纖到桌面（FTTD）等，下表對幾種部署方式進行了比較。
