PON网络承载物联网有线接入业务的研究

周孝俊

摘要：多种多样的物联网应用不断地提升着我们的生活品质，然而物联网业务最终还是离不开网络，其中特别是许多视频图像类的业务需要有线组网方式实现接入，因此结合各大运营商自身网络架构的优势，提出一种通过PON网络承载的技术方案。

关键词： 以太网;PON;网络拓扑结构

1.概述

随着智慧城市建设的飞速发展，住宅小区的区域视频安防监控和基于人脸识别等视频图像类业务需求不断涌现，这些业务需要通过有线方式实现接入，从而才能保证其高带宽的传输需求，因此智慧小区物联网的业务也离不开传统的有线接入技术。

1.1.物联网有线业务发展需求

目前智慧小区的建设已全面展开，除了NB-IoT、4G等无线方式接入的应用设备以外，对于一些视频安防监控以及基于人脸识别等视频图像类业务任然是首选，它们对于带宽、安全性以及专网接入等方面都提出了更高的要求。

除了交换机级联的组网方式以外，已广泛应用于FTTH、平安城市等领域的网络建设中的PON技术也是一种合适的选择。

1.2.FTTH全光网覆盖及PON技术发展现状

目前，上海地区已经实现了“千兆第一城”宏伟目标，ODN网络已覆盖到了城市每一个角落，特别是商务楼、住宅小区等区域，运营商基于PON的接入网已经规模部署完毕，点到多点的海量光纤、分光及配线设施都已到达。因此，通过PON网络承载物联网有线接入业务，运营商能够更好的发挥及利旧现网资源，降低业务接入的综合建设成本。

2.PON网络承载物联网有线接入业务的实现方案

2.1.住宅小区物联网有线接入业务需求

目前，住宅小区物联网业务的有线组网需求主要为视频图像类业务。主要包括的业务如下表所示：

其中，按照视频图像数据的处理控制位置和存储位置的不同，将有线组网业务可划分以下3种场景：

场景1：视频数据云化存储，图像识别业务数据的存储和控制管理在前端或云化。

场景2：视频数据集中存储在汇聚机房侧，图像识别业务数据存储和控制管理在前端或物业，需要独立专用网络的接入方式。

场景3：业务数据存储、控制管理均在物业和前端，需要独立专用网络的接入方式。

2.2.组网方案

通过PON网络承载物联网有线接入业务的组网方案应根据现状资源、系统数据处理控制的需求以及存储设备位置等多方面因素来进行统筹考虑，目前主要的组网方案有以下三种方式。

1）方案1——大网接入方案

运营商可以依靠现有网络与云资源实现视频数据流的传送。摄像机等物联网终端设备通过ONU上联运营商的PON接入网，终端与运营商云间的链路采用各类云接入產品受理和开通。

该方案无需建设专用接入网络、可节省用户、电信机房空间资源。终端接入链路采用标准化的云接入产品模式，便于后期统一监控和维护管理。

2）方案2——OLT集中专网接入

以行政区或街道为单位，部署区域化专用PON接入网，摄像机等物联网终端设备通过ONU接入专用OLT。专用OLT及专用汇聚交换机集中部署在电信机房。

对于运营商而言，该方案便于利旧退网OLT，可减少专网建设中的设备投资。集中式部署可节省用户侧机房空间、电源资源，并可利用运营商大网PON网管实现监控和维护管理。

3）方案3——OLT下沉专网接入

以社区、园区等为单位，部署小型驻地化的专用PON接入网。OLT采用小型化设备，下沉安装到到社区、园区内。摄像机等物联网终端设备通过ONU上联下沉的小型化OLT。

2.3.方案设计要求

2.3.1.单个PON口覆盖终端数量测算

单PON口覆盖终端数量应根据区域内物联网有线业务带宽需求进行测算。目前，鉴于住宅小区物联网有线业务的主要带宽需求在于视频图像类业务，按800万像素高清监控摄像机最高瞬时带宽约为16M进行测算，每个PON口下挂设备数量最多不应超过56个。

2.3.2.光分路器配置

住宅小区物联网有线接入的PON网络宜采用一级分光方式，也可采用二级分光，总分光比应根据小区内有线业务分布情况进行配置，一般情况应采用1：16或1：32。

对于具备通信机房的小区，光分路器应集中安装在小区通信机房内;对于不具备通信机房的小区，应在小区内合理位置设置小区光缆汇聚点（光缆交接/配纤设备），并在小区光缆汇聚点集中安装光分路器。光分路器数量应根据住宅小区内物联网有线业务接入需求进行合理配置。

2.3.3.ONU设备配置原则

物联网终端应根据工作环境，选用相应类型的ONU终端。当需要在室外设备箱体内安装时，应采用工业级MDU设备。每个业务汇聚点内的ONU设备数量应根据其连接的接入业务终端数量进行配置。

2.3.4.业务汇聚点设置

业务汇聚点即是指小区内用于网络交换机或ONU设备、以及相关配套设备的场，如设备背包箱。业务汇聚点需要根据小区内有线业务分布、线缆敷设路由长度等因素进行灵活设置，从业务汇聚点至各设备终端应敷设的五类线，长度最长不超过80米。因此从而接入终端的安装来看，无论是网络交换机还是ONU，其网络

典型场景业务设置要求如下：

小区出入口

小区出入口应设置业务汇聚点，设备箱体可采用挂墙、抱杆或落地方式安装，箱内需安装ONU及工业交换机（根据公安要求）等设备，汇聚业务主要包括有车牌识别、人脸识别、WiFi嗅探、人车道闸、电子围栏主机以及综合信息显示大屏等。

楼宇门洞

小区内每栋住宅建筑楼宇内可设置业务汇聚点，设备箱体宜采用挂墙方式安装，箱体内需安装ONU等设备，汇聚业务主要包括相邻门洞的智能门禁业务及其附近的视频监控业务。

小区内主通道及周界围栏

小区内主通道/周界视频监控摄像机安装点可设置业务汇聚点，设备箱宜采用抱杆或挂墙方式安装，箱体内需安装ONU等设备，汇聚业务主要包括小区主通道及周界视频监控类业务。

3.应用示例

以某示例项目作为模板来进行比较。假设XX小区，住宅建筑12栋，单元门洞23，出入口2个，其中一个为常闭消防通道。小区配置业务包括微卡口、主通道人像识别探头、小区界固定监控、刷脸门禁系统等物联网业务。

分别对该小区采用交换机级联方式、PON OLT集中方式以及OLT下沉方式进行造价分析比较，不同方式下其网络建设成本如下表所示：

根据比较，在相同场景下，分别通过对交换机级联方式、PON OLT集中方式以及OLT下沉方式进行项目投资估算及比较，结论如下：

3.1.从设备安装方面来看，交换机方式相对成本要低于PON 方式，OLT下沉方式由于需要新建OLT，设备安装成本最高;

3.2.从线路工程成本来看，由于PON系统采用了一芯双向的模式，因此PON 方式下线路工程的投资成本要低于交换方式;

3.3.从项目总体来看，三种方式下OLT集中方式的总体投资成本最低，交换机方式次之，OLT下沉方式由于目前小型化工业型OLT产业规模情况，现在单台成本还相对较高。

因此，从经济性来看，PON方式采用区域OLT集中方式收敛是具有一定优势的，特别现网运营商还有大量OLT设备可以利旧的情况下，还能进一步节省投资。但是对于需要OLT下沉的小区，目前由于小型化OLT单台建设成本还相对较高，对于设备安装条件方面还需要进一步的优化。

4.结束语

PON网络目前已广泛引用于FTTH建设中，技术已非常成熟。随着全光时代的不断发展，基于PON技術的接入网络能够为物联网小区的安防监控、视频图像等多种高带宽类业务提供高效、高速、统一的接入，在提升网络效能、节约光缆建设成本、快速部署业务以及统一安装维护等方面有着突出的优势和经济价值。

参考文献

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上海邮电设计咨询研究院有限公司 200092