基于GPON的高校学生宿舍网方案设计

李洪民

【摘要】通过应用GPON技术，简化了学生宿舍网络的双绞线布线规模，实现了学生宿舍2.5G带宽与校园网络的连接。本文在研究GPON技术原理及其组网方式基础上，结合学生宿舍实际，设计了基于GPON的接入方案。对园区及高校密集的网络应用，具有一定的参考价值。

【关键词】GPON技术;FTTx;学生宿舍;宽带接入

在建设校园网络的同时，考虑到网络主要为教学服务、为师生服务，在数字化校园平台已经搭建完成的情况下，原有的学生宿舍楼内全部使用双绞线星型接入的以太网模式，需要大量的网线汇聚到弱电室，给维护和施工造成了一定的困难;学校新学生宿舍的启用，考虑到应采用新技术，克服原来的布线弊端，同时适应建设信息化、数字化校园的要求。

1.需求分析

较高的网络带宽及覆盖面充足的带宽以满足学生在线学习、多媒体交互教学、视频点播、数字化校园应用等的需求。要求网络能覆盖学学生宿舍的每个房间。

1.1 良好的可靠性和稳定性要保障网络通讯的实时畅通。能够应对突发业务数据流的冲击，并具有容错功能，便于管理、维护，整个系统有可冗余性。确保系统运行可靠稳定。

1.2 良好的QoS保证及安全性。网络应具备QoS保证，能对各种服务、应用提供优质的传输服务：具备对数据资源的保密性。尤其是对保密信息传输的保护，提升资料数据的安全性。

1.3 具备先进性和可扩充性将当今先进的技术和实际需求紧密结合，避免设备的更新所带来的重复投资，以获得最大的系统性能和效益。校园网络要达到能够随着需求变化，充分留有扩充余地的要求。

2.技术方案选择

近年来，宽带光接入FTTx（Fiber To The X：光纤接入）相关技术及其应用发展迅速，已经成为国际范围内的热点之一。FTTH（Fiber To The Home），顾名思义就是一根光纤直接到新建小区、宿舍、以及别墅住宅区，提供话音、数据、视频一揽子通信业务解决方案，建设高品质信息化园区。FTTH需要在每个房间放置一台光网络单元ONU（Optical Network Unit）设备，实现多种业务接入，本方案就采用FTTH方式，在学生宿舍弱电箱内放置一台ONU设备，通过双绞线为每个房间提供4个以太网接口。

采用GPON进行FTTH建设有如下优势：

2.1 与现有以太网的兼容性高。以太网技术是迄今为止最成功和成熟的局域网技术。GPON只是对现有IEEE802.3协议作一定补充，基本上是与其兼容的。GPON与以太网的兼容性是其最大的优势之一。

2.2 提供更高带宽、更远距离和更广的覆盖。GPON的下行信道为千兆的广播方式，而上行信道为用户共享的百兆/千兆信道，目前可以提供GPON的不固定上下行带宽，最大可达2.5G/1.25G，带宽，带宽利用率得到很大提高，比目前的接入方式如ISDN、ADSL都要高得多。另外，GPON系统可提供20KM以内的远距离接入，具有长距离、广覆盖的特点。

2.3 有效降低投资。GPON作为一种点到多点的树状广播型结构，网络层次简化，组网灵活，大量节省主干光纤和光收发器，以太网本身的价格优势使GPON具有无法比拟的低成本优势。另外，GPON属于无源光学网，网络中无有源电子器件，这意味着基于有源设备存在的潜在故障在GPON系统中大大降低，因而维护成本将显著降低。由于网络组件数量少，因此故障点也将相应减少，进而运维支出也会最大程度地降低。

學生公寓群网络布线作为楼宇网络建设的基础建设平台，承担着楼宇与校园主干网通讯的任务。经过实地考察，与多方论证，采用当前主流的GPON解决方案，本方案可以节省大量的铜缆布线，提高综合布线的使用寿命。而且，随着光纤器件和技术的不断发展，使过去困扰FTTx的成本和工程的困难已经一去不返，光纤到户的巨大优势得到了施展的机会。正是基于以上因素的考虑，在本次项目中选择采用先进的GPON技术进行FTTH接入建设。根据对运营商在园区的方案设计与应用情况调查，最终决定采用GPON技术作为学生宿舍网络建设的技术方案。

3.基于GPON技术的系统组成

GPON系统主要由OLT（optical line termi-nal）、ODN（optical distribution network）、ONU组成，其中OLT位于局端，是PON（Passive Optical Network）的核心设备，提供无源光纤网络与核心网之间的接口：OLT具有集中带宽分配、控制各ONU、实时监控、运行维护管理PON系统的功能：ODN由OLT和ONU之间的光缆、无源器件组成，为光信号提供双向的传输通道。目前广泛采用树形拓扑结构，ONU位于用户侧，以完成光电转换和对语音信号的模数转换、信号处理、维护管理等功能，提供话音、数据、视频等多业务流的接入，受OLT集中控制管理。GPON通过采用WDM（波分复用）技术来实现单纤双向传输，在下行数据传输中采用广播技术，OLT将数据包广播传输给所有的ONU，每个包携带一个目的ONU标识符的信头，ONU接收属于自己的数据包，丢弃其他的数据包，应用波长为1480nm至1500hm;上行方向采用TDMA（时分复用）技术，上行数据链路被割成不相同的时隙，每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧，以防止ONU发送的数据产生冲突，应用波长为1250nm至1360nm。

4.基于GPON的校园网方案设计

本次组网，包括两栋12层的小高层宿舍，共计670个房间，按照物理布局，在每栋宿舍楼的二层设置主配线间，放置OLT设备，共计2套OLT。每个房间放置4口或者8口的ONU，实现终端的网络接入。

OLT放置在2层弱电间，为了走线方便，确定在每个小高层的2、5、8、11层放置交接箱和分光器，采用双芯光缆入户。裙楼的办公室接入密度较高，采用1比64均分分光器;其余均为1比32均分。

每个宿舍楼通过弱电管道，铺设8芯铠装光缆到信息中心机房。

OLT流量经过汇聚后，通过2路光缆上行到校园网的汇聚交换机，与其他宿舍楼流量混合后，进入校园网核心。同时，为了确保安全，增加一套流量监测平台，对所有宿舍流量进行分析和汇总，为学校优化互联网出口提供决策依据。

4.1 GPON设备配置选择及规划部署

4.1.1 ONU配置及规划

选用华为HG8040作为GPON用户接入层，通过光纤上行端口将用户接入到Internet网络。HG8040在LAN（Local Area Network）側提供丰富的硬件接口，可以满足学生的多种组网需求。HG8040支持通过OMCI（ONU Management and Control Interface）协议，对全网终端进行统一管理，实现远程业务自动发放、设备管理和软件升级。

4.1.2 OLT配置及规划

华为电信级OLT设备MA5683T，具备业界领先的T比特级背板交换能力，可提供大容量用户接入。MA5683T可实现GPON/GPON业务板混插，是一款真正实现GPON/GPON共平台设备，客户可根据技术发展进程和实际业务需求灵活选择GPON/GPON接入模式。

4.2 综合网管功能和业务自动发放方案

iManager N2000 BMS是华为公司的综合接入产品统一网管平台，支持GPON系统中OLT设备和ONU设备的各种性能统计功能，进行网络维护和诊断。网管系统支持GPON网络的故障诊断功能，包括各种告警检测和环回诊断功能，支持对Dying Gasp等告警事件的处理。配合运营级客户的BOSS系统和资源管理系统，能够实现业务自动发放和设备即插即用，有效提升GPON规模建设后的运维效率，并降低运营级客户的运维成本。

5.结束语

使用GPON技术将在接入网层面上提供一个统一的接入平台，GPON技术具有丰富的业务管理能力，具有面向未来、可升级的多业务环境。我们相信，随着人们对GPON的进一步认识及产品价格的降低，GPON将发挥其最大优势，在今后网络建设中占据重要地位。将GPON技术应用于校园网的改造建设，较铜线组网有着较大的优势。校园作为培养人才及学术研究的场所，为适应信息时代的快速发展，应积极应用先进技术，为学校教学、科研、管理服务。

参考文献

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[2]季伟，刘永辉.实现三网融合的FTTH工程设计[J].光通信技术，2010，34（5）：3-15.

[3]陈涛，孙旭.GPON技术的应用模式研究[J].通信技术，2009（09）.