無源光網(wǎng)絡(POL)介紹及應用特點

伴隨著網(wǎng)絡帶寬不斷提升，終端設備不斷發(fā)展，高清視頻會議，云服務，海量數(shù)據(jù)交換，移動辦公等讓企業(yè)成為更加高效和更加開放的平臺，從而促進企業(yè)的智能化和信息化辦公，并對網(wǎng)絡帶寬及速率的要求也越來越高，傳統(tǒng)的企業(yè)和園區(qū)局域網(wǎng)在面臨這些應用對帶寬的巨大挑戰(zhàn)時，都存在著網(wǎng)絡升級的訴求；那么傳統(tǒng)的綜合布線系統(tǒng)在經(jīng)歷了接近30年的快速發(fā)展已經(jīng)逐步不能滿足時代發(fā)展需求了；大型園區(qū)、樓宇基礎網(wǎng)絡建設主要面臨以下挑戰(zhàn)：

 大量交換機占用機房空間，功耗大，散熱難

  匯聚路由器之間連接復雜，而且占用管道空間，走線和維護難度大

 交換機位置分散，管理復雜，需要龐大的維護團隊

  傳輸距離的限制

 網(wǎng)絡新增設備操作復雜

 升級和擴容難

對于傳輸距離，網(wǎng)絡平滑升級，高可靠性，靈活組網(wǎng)，易部署，簡捷運維等方面，傳統(tǒng)綜合布線系統(tǒng)已經(jīng)全面落后于全光網(wǎng)網(wǎng)絡（POL），全光網(wǎng)把傳統(tǒng)綜合布線的傳輸和光纖到桌面，光纖到用戶單元，光纖到公共區(qū)域進行整體的融合；另外，加入網(wǎng)絡設備把原有的3層網(wǎng)絡變成扁平的二層架構，全光網(wǎng)（POL）網(wǎng)絡融合園區(qū)+邊緣云，企業(yè)可將數(shù)據(jù)，語音、視頻安防以及無線等不同的系統(tǒng)融合在一張光纖網(wǎng)絡中，具有傳統(tǒng)綜合布線不可比擬的優(yōu)勢。

 全光網(wǎng)的組成及傳輸方式

POL采用PON技術；PON（Passive Optical Network）是一種點到多點（P2MP）結構的無源光網(wǎng)絡，其組成涵蓋三部分：OLT, ODN, ONU

POL: Passive Optical LAN 無源全光局域網(wǎng)

在POL組網(wǎng)中傳統(tǒng)LAN中的匯聚交換機被OLT替代；水平銅纜被光纖替代；接入交換機由無源的分光器替代；ONU提供二/三層功能，通過有線或者無線接入用戶的數(shù)據(jù)、語音及視頻等業(yè)務。

PON網(wǎng)絡下行采用廣播方式：通過分光器將OLT發(fā)出的光信號分成多份帶有相同信息的光信號，傳送到每個ONU；ONU根據(jù)報文中所帶的標記，選擇性接收屬于自己的報文，對標記不符的進行丟棄處理。

PON網(wǎng)絡上行方向：OLT側統(tǒng)一分配給各個ONU一個時間片，ONU嚴格按照這一時間片窗口進行信號發(fā)送，不屬于自己的時間片對光口進行關斷操作，上行時間窗口調度機制高度依賴PON的測距技術來實現(xiàn)。

對PON技術原理的理解，有助于我們在電氣設計中更熟練的應用這一技術，尤其是其光分配網(wǎng)的無源（無需供電）特性，和傳統(tǒng)交換機的差別帶來的點位配電設計尤其需要注意。為保證在一芯光纖上轉發(fā)兩個方向的流量報文，PON采用波分方式；在發(fā)展到萬兆PON后，實際采用了四個波長段進行光纖復用。

  POL網(wǎng)絡的超長傳輸能力

POL采用hub-spoke結構，而交換機是多層級的樹/星型結構，從總體來看，POL主要是優(yōu)化了局域網(wǎng)的基礎布線和網(wǎng)絡結構，網(wǎng)絡結構更加扁平和簡潔。

ODN的最大傳輸距離達到20KM，遠遠超過了傳統(tǒng)綜合布線的傳輸距離，對于園區(qū)，機場，體育館，超高層建筑等大型建筑的網(wǎng)絡建設而言，傳統(tǒng)綜合布線需要增加額外的有源設備及空間來部署網(wǎng)絡設施，以彌補傳輸距離的不足，而全光網(wǎng)（POL）網(wǎng)絡在減少有源設備的同時，可以輕松解決難點。

 POL網(wǎng)絡的易部署屬性

傳統(tǒng)綜合布線系統(tǒng)在部署接入交換機時，需要有弱電間，機柜，電源等配套設施，而全光網(wǎng)（POL）無需專門的弱電間；分光器可以按照用戶現(xiàn)場環(huán)境進行靈活布放，無需弱電間，機柜，電源等配套設施；把有源設備集中在中心機房和終端用戶側，這樣讓運維點更集中和更貼近使用者，讓運維變得更簡捷高效。

根據(jù)部署計劃將ONU進行預配置，當ONU硬件安裝完成，系統(tǒng)上電后OLT可以自動發(fā)現(xiàn)和添加ONU，完成ONU設備部署、遠程軟調，大大提高部署效率，降低網(wǎng)絡建設成本。

由于POL突破了傳統(tǒng)綜合布線網(wǎng)絡中雙絞線受到百米距離的限制和對弱電間的需求，并將三層網(wǎng)絡拓撲結構簡化為兩層，從而節(jié)省了80%的弱電機房空間及60%供電能耗，實現(xiàn)網(wǎng)絡建設成本降低30%，網(wǎng)絡的運維開支可縮減60%以上。

 POL網(wǎng)絡的可升級性

當前，按照傳統(tǒng)的綜合布線系統(tǒng)布放網(wǎng)絡，壽命大概在10-15年，系統(tǒng)在應用過程中逐步被淘汰，然而智慧樓宇，物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展普及，不得不讓我們重新審視網(wǎng)絡建設的持續(xù)可用性；未來終端接入設備將成指數(shù)倍增長，帶來了帶寬的巨大壓力，傳統(tǒng)的綜合布線不得不縮短網(wǎng)絡重建或翻新周期，導致資源嚴重損耗；全光網(wǎng)(POL)網(wǎng)絡光纖可以提供GPON，10GPON，未來可以提供50GPON/100GPON帶寬和速率進行平滑升級，讓園區(qū)，大樓網(wǎng)絡使用壽命成倍數(shù)延長，保證網(wǎng)絡的可用性同時，也保持了網(wǎng)絡的前瞻性。

設備迭代的速度是網(wǎng)絡建設的重大問題，舊設備往往只能被廢棄，這無形中會造成巨大的資產(chǎn)浪費，而全光網(wǎng)絡基于光纖組網(wǎng)，全光組網(wǎng)可滿足園區(qū)內(nèi)各類寬帶需求，比如目前熱門的Wi-Fi 6業(yè)務承載需要2.5Gbps或者10Gpbs的業(yè)務接口，對應10G PON方案或者50G PON上行大帶寬就可輕松承載，全光組網(wǎng)網(wǎng)絡升級只需要更換板卡，甚至只需要更換光模塊就可以實現(xiàn)升級，再加上光纖具有耐腐蝕、抗高低溫、抗干擾等特性，POL全光網(wǎng)絡使用壽命可達30年，超長的網(wǎng)絡使用周期讓網(wǎng)絡全生命周期內(nèi)投資成本最優(yōu)化。

 POL網(wǎng)絡的高可靠性

POL采用PON方案架構，OLT部署在核心機房，從核心機房到用戶，中間層采用無源分光器，無需獨立機房部署，無需供電，減少了有中間有源設備故障點，ONU靠近用戶，通過銅線連接用戶。POL全光網(wǎng)絡廣泛應用于大中小型企業(yè)、政府機關、科技園區(qū)/工業(yè)園區(qū)、學校、醫(yī)院以及需要在內(nèi)部進行局域/本地寬帶聯(lián)網(wǎng)的各種場景，按照其業(yè)務需求、組網(wǎng)規(guī)模各有不同。

POL 通過多種組網(wǎng)方式來保證網(wǎng)絡的持續(xù)可用性，如下圖所示：

Type-B單歸屬                                        Type-B雙歸

POL系統(tǒng)的可靠性：            OLT的可靠性：                   無源光纖網(wǎng)絡的可靠性

Type-B單歸屬                         OLT主板冗余備份                  無源：不受供電影響

Type-B雙歸屬                        OLT電源板冗余備份                光纖：不含銅抗氧化耐腐蝕

                                                 OLT上行板冗余備份                 無EMC/EMI問題

 POL網(wǎng)絡的安全防護

POL網(wǎng)絡有效避免了電磁干擾，電磁泄露等問題，支持AES128加密，保障數(shù)據(jù)光纖傳輸安全；POL設備支持MAC綁定，802.1x認證、用戶隔離等、廣播抑制，防DOS攻擊有效杜絕了非法用戶接入和其它用戶攻擊。

 支持端口和ONU隔離功能

 支持MAC過濾

支持防DoS攻擊

 支持用戶分級，防止未授權用戶的非法侵入

  支持端口廣播/組播報文抑制

支持基于源/目的MAC地址、VLAN、802.1p、ToS、Diff Serv、源/目的IP（IPv4/IPv6）地址、TCP/UDP端口號、協(xié)議類型等IP報文頭信息的流分類和流定義

 支持對報文頭部80字節(jié)深度的L2-L7 ACL流分類

支持業(yè)務流策略，包括鏡像、重定向、統(tǒng)計、過濾

Forrester首席分析師Andre Kindness在發(fā)言中指出，POL無源光局域網(wǎng)以光纖重構傳統(tǒng)園區(qū)網(wǎng)絡，將光纖延伸到最后一米，高度匹配部署、維護及演進發(fā)展的訴求。目前市場規(guī)模正以18.8%的速度增長，未來IoT的普及，會帶來無源光網(wǎng)絡技術的爆發(fā)式發(fā)展，憑借其一網(wǎng)多業(yè)務、綠色環(huán)保、經(jīng)濟高效、簡單靈活、安全可靠等特點，高效支撐企業(yè)數(shù)字化，開創(chuàng)Fixed Fibre F5G新時代，成為教育、安平、酒店、政府、交通、工廠、綜合園區(qū)（智能樓宇、商業(yè)綜合體、住宅社區(qū)和產(chǎn)業(yè)智慧園區(qū)）等千行百業(yè)數(shù)字化轉型的最佳選擇。

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