基于PON技術的商務樓宇信息網絡規劃設計

劉 建

（河南省信息咨詢設計研究有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引 言

隨著電子商務的普及，高寬帶業務逐漸融入人們的生活當中，直播帶貨的方式使得主播和粉絲雙方對于寬帶的要求提升到了一定的高度，傳統模式的寬帶服務已經不能滿足人們的需求。當前隨著光纖適用范圍越來越大，緩解了一部分的通信壓力。經過多年的升級，核心網核心層的壓力仍不明顯，各個本地網的匯聚層在運輸管道加設了IPLAN以及PTN等匯聚環的建設，該方面的壓力得到有效緩解。但是接入層帶寬的壓力仍然嚴峻，通信公司對帶寬技術的提升勢在必行，因此升級現網銅纜接入網是必然趨勢[1]。

隨著信息網絡的接入技術發展到光纖階段，已經逐步實施了無源光網絡技術（Passive Optical Network，PON）。當下較為普及的兩種PON技術分別為EPON和GPON。該技術是客戶端使用的一種光纖接入的技術，所需要的設備僅僅是無源光分路器。該技術的配置費用很低，甚至不需要機房，后期維護也相對簡單，并以簡單的配置提供較為豐富的服務，其中包括寬帶共享等，因此在FTTH中被廣泛投入使用[2]。當前階段，以ITU的GPON技術為主導的接入網服務已經投入批量化使用。PON技術的主要應用難點在于信號的處理。在線路下行過程中，局部設備/OTL具有發散性信號的特征，可以應用于給遠端客戶發送，并且用戶能夠進行自選數據。在線路上行過程中，用戶一般使用干路光纖，此時將會使用到多地址接入協議，例如利用TDMA減少信號沖突的出現次數頻率，使得多用戶共同對共享傳輸通道進行訪問[3]。

1 PON基本原理

由于無源光纖網絡技術基于P2MP拓撲，并且無需電子元件和電源，因此稱為無源。與先前的點對點有源相比，無源的PON帶寬更高，并且業務更豐富，更有利于運營商的后期維護，其鮮明的技術特點使其成為運營商們在三網融合中的首要選擇。PON的基本原理如圖1所示。

圖1 PON的基本原理

系統采用WDM技術，可以使發向不同方向的光信號存在波長的差異，以便實現單纖雙向傳輸。在多用戶共同使用一條線路時，需要使用復用技術來進行信號分配。其中，下行數據使用廣播技術實現天然組播，上行數據則使用TDMA來實現不同數據的靈活區分。

PON的結構主要以點對多點為主，是P2MP的結構，由局端的光線路終端、客戶端的光網絡小單元以及ODN組成。下行過程中，OLT信號可以通過ODN進入用戶。上行過程中，用戶信號只單點傳輸到OLT，其他的用戶并不會進行接收。數據傳輸和接收的整個過程中，多點的形式并不會對傳輸造成干擾，避免了網絡擁堵，效率得到大大提升[4]。上行過程由TDMA多地址的方式進行接入，完成數據接收后可以進行仲裁數據發送。在這個過程中，ODN起到的主要作用就是提供一個傳輸光通道連接OTL及用戶。

OLT處在網絡端，起到L2交換機或L3路由器的作用，主要幫助進行相關的網絡接入工作，使網絡傳輸過程中光和電的轉換能夠有序完成，同時使帶寬分配工作容易開展。ONU具體位于用戶端，起到處理電子信號和維護控制的作用，對客戶方所用到的接口進行全覆蓋。網絡系統在設計的過程中需要使用到無源光分路器來進行OLT和ONU的連接，并且完成集中和分發數據的過程。系統終端設備用到的硬件主要包括有源電器件，除了有源電器件之外不需要其他多余的硬件[5]。

PON技術使用的是單條光纖，所使用到的波分復用技術包括下行廣播方式以及上行點對點方式。下行過程中需要進行數據包傳輸的工作，具體來說就是以OTL的廣播模式傳播給ONU，每一個數據包都包含了ONU標識符信頭，作為正確發送的引導。數據包在傳輸給ONU的過程中，需要OUU的MAC層來解析地址，并根據相關需求來獲得數據包，需求以外的就被丟掉。上行過程中，依托的是時分復用技術，TDM信息流涵蓋較多的ONU上行信息，這些信息會被傳輸給OLT。

2 PON應用模式

PON技術在實際的業務應用中具有特別高的透明性，對制式和速率信號等沒有太多的要求，并且展現出極高的適應度。將PON技術與點對點的有源光網絡放在一起進行全面對比時，該技術的應用優勢尤為明顯，其維保成本低、維護操作簡單、安裝簡單、光纖接口不多且整體的應用性價比較高[6]。對于二層匯聚網絡來說，PON技術能起到很好的替代作用，可以完美替代一些段落的接入光纜或光交換設備，充分滿足QOS所要求的多種業務，有極強的適應能力。

2.1 規劃設計

商務樓宇指的是小、中、大以及超大等不同規模的商務用樓，分為純辦公型、綜合型、樓層型以及聚集型等。商務樓宇的特點是信息網絡使用客戶數量不斷變化流動，根據以上特點，其信息網絡的需求可以分為專線服務和普通服務。因此，通信服務商應該先滿足商務樓宇的上述要求，應用在商務樓宇上的光纖接入為全新的接入網技術，扇型結構，在以太網上運行完成。物理層的接入使用的是基于PON的技術，鏈路層是基于以太網協議完成的，并以PON的拓撲結構來運行。將兩者的優勢統統結合在一起，不僅性價比高、網絡體驗好，而且兼容性強、管理維護方便[7]。

2.2 OLT設備設置

在選擇接入光纜時，需要其布局和結構滿足多種業務需求，保證成本最低。對于OTL設備的選型，目前市面上的主流廠家有華為和中興，型號分別為MA5680T、C300，設備的比較如圖2所示。具體來說，兩者性能相差無幾，本文選用的是前者，其主要的組網模式如圖3所示。通過分光器收斂話音、寬帶及IPTV等業務，上聯交換機/BRAS來接入IP網絡，然后進入PSTN和互聯網。

圖2 不同型號設備對比

圖3 華為MA5680T組網模式

除此之外，華為MA5680T在現帶網絡使用中占有率較高的主要原因是該設備具備高達3.2 TB/s的背板交換容量，主控板雙向交換容量高達480 GB/s，并同時支持112個PON接口。

2.3 機房設置

本文進行了OLT機房安裝分布設計，將OTL機房作為新建機房，其設備安裝如圖4所示，需要配備蓄電池、交/直流配電屏、核心的OTL主設備以及4套ODF架等。

圖4 機房分布圖

新建機房所需要的運行環境包括裝修簡單、安排電力通信電纜等上走線、安裝上送風空調、門窗緊密封、防塵埃防噪聲、照明設備的安裝需要嚴格按照國際電子計算機機房設計規范來進行以及墻漆涂料要符合消防標準等。

2.4 ODN規劃設計

ODN是由OTL以及ONU之間的所有光纜及無源元器組成的，其中包括光分線盒、分路器、光纖信息板等。該網路以樹形結構為主，分為主干網路段、主干至配線節點的配線路段以及配線節點至ONU之間的引入路段。對于FTTH的應用，其配線光纜路段可以使用2～3級的配線，但是配線的數量越多就會造成使用中接頭也很多，會直接影響傳輸的距離。從節約資源的角度出發，人多且樓宇緊挨的地方最好選用二級分光的方式[8]。第一級別光分路器可以安裝在光纜聚集處，第二級別光分路器就安裝在樓道中。對于目前市面上存在的商用裝置而言，EPON系統的FTTH應用一般按照1∶32進行設置，而GPON系統則按照1∶64進行設置。綜合多因素進行考慮，本文選用GPON系統，PON技術系統總分光比照1∶64來設置。

確定了分光級別之后，需要進行分光點地址和設置的選擇。操作過程中，除了需要考慮現實中光纜網絡的資源限制以外，還要對分光點設置環境、樓宇工期以及市政規劃進行選擇，保證分光點設置合理[9]。考慮管道的分布和規劃情況，應該將其建設在用戶聚集的關鍵地點，能夠保證相關人員方便進行維保工作，例如小區周邊、黨政機關周邊、金融機構周邊、教育科研機構周邊以及醫院周邊等。臨近銅纜交接箱的位置，基于交接箱的位置來選擇分光點的距離。分光點中，應該讓主干光纖和配線光纖依托光跳線跳接模式溝通，從而提高主配比，提高主干纖芯利用率等。不同分光點之間的交接面積需要提前考慮未來發展情況，不僅要綜合外部環境和設備本身所占面積，還要考慮供電情況[10]。此外，還要保證室外安裝的光交接箱的安全性能，防止受潮和雨水打濕的情況出現，并對使用插件的機械物理性能嚴格管控。本文所涉及的網絡應用在金融中心等商務樓宇區域，需要特別注意設置獨立分光點和集中分線點。

2.5 ODN光纜設計

對于主干光節點來說，可以根據實際情況實時進行配線光纜纖芯的調整，因此最初設置的纖芯數量應當適當收斂。筆者參考了許多工程實踐經驗，針對本文建設的商務樓宇工程，主干節點與配線纖芯的配比應該是1∶1.2。除此之外，采用OTL節點的主干，應該在設置主干纖芯數量時考慮OTL對于PON技術接入用戶時的收斂作用，可以使用更大的收斂比例來應對這個情況。客戶業務主要的集中地帶是線路的主干光纜區域，保證其網絡安全對于整個網絡的健康運行來說是十分重要的。主干光纜最好使用以環形結構為主、樹形結構為輔的模式。在環狀結構的光纜運用模式中，可以考慮包含環形且不遞減的共享纖芯，獨占纖方式配置纖芯以及預留纖，具有極高的應用價值。反觀樹形結構，在實際應用中，可以選擇不適用遞減方式進行配纜，以便在未來路由條件合適時變更成環狀結構。在主干層光纜路由選取的時候，應盡量不要靠近還在改造規劃的區域，對于商務樓宇來說應該盡量靠近業務密集的區域。

3 安裝問題

本文針對的商務樓宇在安裝設計網絡時，需要注意OTL設備記憶ODF的安裝問題。在進行OTL安裝時，相關技術人員必須對工程設計文件的內容熟記于心，給予施工現場更加專業的指導，安裝過程中需要對機架的位置以及安裝方向等參數嚴格按照手冊進行把控，根據實際情況進行參數選擇。安裝過程需要嚴格執行國家標準和技術規范，對于抗震技術不低于7度的商務區域，在機架安裝的過程中還要加入抗震加固的設計，按照YD5059—2005的標準來設計。

ODF機架相當于時光纖配線支架，用于實現區域主干光纜的分配，便于網絡的連接。安裝該機架時應當注意以下幾個問題：一是在機架安裝的位置和方向選擇時，其垂直偏差最大不能超過架高度的千分之一；二是機架與機架之間盡可能靠近一點，縫隙最好不要超過3 mm；三是機面應當平齊，最好不要出現凹凸情況。

4 結 語

隨著我國信息網絡技術的不斷發展，普及推進光纖技術的應用勢在必行。其中，PON技術是應用于商務樓宇等建筑群中最有效的方式，對于接入效率和客戶滿意度的提升效果明顯。在未來，根據實際需求來選擇不同的光纖接入模式將會是應用的重點。