基于PON技术的商务楼宇信息网络规划设计

刘 建

（河南省信息咨询设计研究有限公司，河南 郑州 450000）

0 引 言

随着电子商务的普及，高宽带业务逐渐融入人们的生活当中，直播带货的方式使得主播和粉丝双方对于宽带的要求提升到了一定的高度，传统模式的宽带服务已经不能满足人们的需求。当前随着光纤适用范围越来越大，缓解了一部分的通信压力。经过多年的升级，核心网核心层的压力仍不明显，各个本地网的汇聚层在运输管道加设了IPLAN以及PTN等汇聚环的建设，该方面的压力得到有效缓解。但是接入层带宽的压力仍然严峻，通信公司对带宽技术的提升势在必行，因此升级现网铜缆接入网是必然趋势[1]。

随着信息网络的接入技术发展到光纤阶段，已经逐步实施了无源光网络技术（Passive Optical Network，PON）。当下较为普及的两种PON技术分别为EPON和GPON。该技术是客户端使用的一种光纤接入的技术，所需要的设备仅仅是无源光分路器。该技术的配置费用很低，甚至不需要机房，后期维护也相对简单，并以简单的配置提供较为丰富的服务，其中包括宽带共享等，因此在FTTH中被广泛投入使用[2]。当前阶段，以ITU的GPON技术为主导的接入网服务已经投入批量化使用。PON技术的主要应用难点在于信号的处理。在线路下行过程中，局部设备/OTL具有发散性信号的特征，可以应用于给远端客户发送，并且用户能够进行自选数据。在线路上行过程中，用户一般使用干路光纤，此时将会使用到多地址接入协议，例如利用TDMA减少信号冲突的出现次数频率，使得多用户共同对共享传输通道进行访问[3]。

1 PON基本原理

由于无源光纤网络技术基于P2MP拓扑，并且无需电子元件和电源，因此称为无源。与先前的点对点有源相比，无源的PON带宽更高，并且业务更丰富，更有利于运营商的后期维护，其鲜明的技术特点使其成为运营商们在三网融合中的首要选择。PON的基本原理如图1所示。

图1 PON的基本原理

系统采用WDM技术，可以使发向不同方向的光信号存在波长的差异，以便实现单纤双向传输。在多用户共同使用一条线路时，需要使用复用技术来进行信号分配。其中，下行数据使用广播技术实现天然组播，上行数据则使用TDMA来实现不同数据的灵活区分。

PON的结构主要以点对多点为主，是P2MP的结构，由局端的光线路终端、客户端的光网络小单元以及ODN组成。下行过程中，OLT信号可以通过ODN进入用户。上行过程中，用户信号只单点传输到OLT，其他的用户并不会进行接收。数据传输和接收的整个过程中，多点的形式并不会对传输造成干扰，避免了网络拥堵，效率得到大大提升[4]。上行过程由TDMA多地址的方式进行接入，完成数据接收后可以进行仲裁数据发送。在这个过程中，ODN起到的主要作用就是提供一个传输光通道连接OTL及用户。

OLT处在网络端，起到L2交换机或L3路由器的作用，主要帮助进行相关的网络接入工作，使网络传输过程中光和电的转换能够有序完成，同时使带宽分配工作容易开展。ONU具体位于用户端，起到处理电子信号和维护控制的作用，对客户方所用到的接口进行全覆盖。网络系统在设计的过程中需要使用到无源光分路器来进行OLT和ONU的连接，并且完成集中和分发数据的过程。系统终端设备用到的硬件主要包括有源电器件，除了有源电器件之外不需要其他多余的硬件[5]。

PON技术使用的是单条光纤，所使用到的波分复用技术包括下行广播方式以及上行点对点方式。下行过程中需要进行数据包传输的工作，具体来说就是以OTL的广播模式传播给ONU，每一个数据包都包含了ONU标识符信头，作为正确发送的引导。数据包在传输给ONU的过程中，需要OUU的MAC层来解析地址，并根据相关需求来获得数据包，需求以外的就被丢掉。上行过程中，依托的是时分复用技术，TDM信息流涵盖较多的ONU上行信息，这些信息会被传输给OLT。

2 PON应用模式

PON技术在实际的业务应用中具有特别高的透明性，对制式和速率信号等没有太多的要求，并且展现出极高的适应度。将PON技术与点对点的有源光网络放在一起进行全面对比时，该技术的应用优势尤为明显，其维保成本低、维护操作简单、安装简单、光纤接口不多且整体的应用性价比较高[6]。对于二层汇聚网络来说，PON技术能起到很好的替代作用，可以完美替代一些段落的接入光缆或光交换设备，充分满足QOS所要求的多种业务，有极强的适应能力。

2.1 规划设计

商务楼宇指的是小、中、大以及超大等不同规模的商务用楼，分为纯办公型、综合型、楼层型以及聚集型等。商务楼宇的特点是信息网络使用客户数量不断变化流动，根据以上特点，其信息网络的需求可以分为专线服务和普通服务。因此，通信服务商应该先满足商务楼宇的上述要求，应用在商务楼宇上的光纤接入为全新的接入网技术，扇型结构，在以太网上运行完成。物理层的接入使用的是基于PON的技术，链路层是基于以太网协议完成的，并以PON的拓扑结构来运行。将两者的优势统统结合在一起，不仅性价比高、网络体验好，而且兼容性强、管理维护方便[7]。

2.2 OLT设备设置

在选择接入光缆时，需要其布局和结构满足多种业务需求，保证成本最低。对于OTL设备的选型，目前市面上的主流厂家有华为和中兴，型号分别为MA5680T、C300，设备的比较如图2所示。具体来说，两者性能相差无几，本文选用的是前者，其主要的组网模式如图3所示。通过分光器收敛话音、宽带及IPTV等业务，上联交换机/BRAS来接入IP网络，然后进入PSTN和互联网。

图2 不同型号设备对比

图3 华为MA5680T组网模式

除此之外，华为MA5680T在现带网络使用中占有率较高的主要原因是该设备具备高达3.2 TB/s的背板交换容量，主控板双向交换容量高达480 GB/s，并同时支持112个PON接口。

2.3 机房设置

本文进行了OLT机房安装分布设计，将OTL机房作为新建机房，其设备安装如图4所示，需要配备蓄电池、交/直流配电屏、核心的OTL主设备以及4套ODF架等。

图4 机房分布图

新建机房所需要的运行环境包括装修简单、安排电力通信电缆等上走线、安装上送风空调、门窗紧密封、防尘埃防噪声、照明设备的安装需要严格按照国际电子计算机机房设计规范来进行以及墙漆涂料要符合消防标准等。

2.4 ODN规划设计

ODN是由OTL以及ONU之间的所有光缆及无源元器组成的，其中包括光分线盒、分路器、光纤信息板等。该网路以树形结构为主，分为主干网路段、主干至配线节点的配线路段以及配线节点至ONU之间的引入路段。对于FTTH的应用，其配线光缆路段可以使用2～3级的配线，但是配线的数量越多就会造成使用中接头也很多，会直接影响传输的距离。从节约资源的角度出发，人多且楼宇紧挨的地方最好选用二级分光的方式[8]。第一级别光分路器可以安装在光缆聚集处，第二级别光分路器就安装在楼道中。对于目前市面上存在的商用装置而言，EPON系统的FTTH应用一般按照1∶32进行设置，而GPON系统则按照1∶64进行设置。综合多因素进行考虑，本文选用GPON系统，PON技术系统总分光比照1∶64来设置。

确定了分光级别之后，需要进行分光点地址和设置的选择。操作过程中，除了需要考虑现实中光缆网络的资源限制以外，还要对分光点设置环境、楼宇工期以及市政规划进行选择，保证分光点设置合理[9]。考虑管道的分布和规划情况，应该将其建设在用户聚集的关键地点，能够保证相关人员方便进行维保工作，例如小区周边、党政机关周边、金融机构周边、教育科研机构周边以及医院周边等。临近铜缆交接箱的位置，基于交接箱的位置来选择分光点的距离。分光点中，应该让主干光纤和配线光纤依托光跳线跳接模式沟通，从而提高主配比，提高主干纤芯利用率等。不同分光点之间的交接面积需要提前考虑未来发展情况，不仅要综合外部环境和设备本身所占面积，还要考虑供电情况[10]。此外，还要保证室外安装的光交接箱的安全性能，防止受潮和雨水打湿的情况出现，并对使用插件的机械物理性能严格管控。本文所涉及的网络应用在金融中心等商务楼宇区域，需要特别注意设置独立分光点和集中分线点。

2.5 ODN光缆设计

对于主干光节点来说，可以根据实际情况实时进行配线光缆纤芯的调整，因此最初设置的纤芯数量应当适当收敛。笔者参考了许多工程实践经验，针对本文建设的商务楼宇工程，主干节点与配线纤芯的配比应该是1∶1.2。除此之外，采用OTL节点的主干，应该在设置主干纤芯数量时考虑OTL对于PON技术接入用户时的收敛作用，可以使用更大的收敛比例来应对这个情况。客户业务主要的集中地带是线路的主干光缆区域，保证其网络安全对于整个网络的健康运行来说是十分重要的。主干光缆最好使用以环形结构为主、树形结构为辅的模式。在环状结构的光缆运用模式中，可以考虑包含环形且不递减的共享纤芯，独占纤方式配置纤芯以及预留纤，具有极高的应用价值。反观树形结构，在实际应用中，可以选择不适用递减方式进行配缆，以便在未来路由条件合适时变更成环状结构。在主干层光缆路由选取的时候，应尽量不要靠近还在改造规划的区域，对于商务楼宇来说应该尽量靠近业务密集的区域。

3 安装问题

本文针对的商务楼宇在安装设计网络时，需要注意OTL设备记忆ODF的安装问题。在进行OTL安装时，相关技术人员必须对工程设计文件的内容熟记于心，给予施工现场更加专业的指导，安装过程中需要对机架的位置以及安装方向等参数严格按照手册进行把控，根据实际情况进行参数选择。安装过程需要严格执行国家标准和技术规范，对于抗震技术不低于7度的商务区域，在机架安装的过程中还要加入抗震加固的设计，按照YD5059—2005的标准来设计。

ODF机架相当于时光纤配线支架，用于实现区域主干光缆的分配，便于网络的连接。安装该机架时应当注意以下几个问题：一是在机架安装的位置和方向选择时，其垂直偏差最大不能超过架高度的千分之一；二是机架与机架之间尽可能靠近一点，缝隙最好不要超过3 mm；三是机面应当平齐，最好不要出现凹凸情况。

4 结 语

随着我国信息网络技术的不断发展，普及推进光纤技术的应用势在必行。其中，PON技术是应用于商务楼宇等建筑群中最有效的方式，对于接入效率和客户满意度的提升效果明显。在未来，根据实际需求来选择不同的光纤接入模式将会是应用的重点。