基于GPON的高校學生宿舍網方案設計

李洪民

【摘要】通過應用GPON技術，簡化了學生宿舍網絡的雙絞線布線規模，實現了學生宿舍2.5G帶寬與校園網絡的連接。本文在研究GPON技術原理及其組網方式基礎上，結合學生宿舍實際，設計了基于GPON的接入方案。對園區及高校密集的網絡應用，具有一定的參考價值。

【關鍵詞】GPON技術;FTTx;學生宿舍;寬帶接入

在建設校園網絡的同時，考慮到網絡主要為教學服務、為師生服務，在數字化校園平臺已經搭建完成的情況下，原有的學生宿舍樓內全部使用雙絞線星型接入的以太網模式，需要大量的網線匯聚到弱電室，給維護和施工造成了一定的困難;學校新學生宿舍的啟用，考慮到應采用新技術，克服原來的布線弊端，同時適應建設信息化、數字化校園的要求。

1.需求分析

較高的網絡帶寬及覆蓋面充足的帶寬以滿足學生在線學習、多媒體交互教學、視頻點播、數字化校園應用等的需求。要求網絡能覆蓋學學生宿舍的每個房間。

1.1 良好的可靠性和穩定性要保障網絡通訊的實時暢通。能夠應對突發業務數據流的沖擊，并具有容錯功能，便于管理、維護，整個系統有可冗余性。確保系統運行可靠穩定。

1.2 良好的QoS保證及安全性。網絡應具備QoS保證，能對各種服務、應用提供優質的傳輸服務：具備對數據資源的保密性。尤其是對保密信息傳輸的保護，提升資料數據的安全性。

1.3 具備先進性和可擴充性將當今先進的技術和實際需求緊密結合，避免設備的更新所帶來的重復投資，以獲得最大的系統性能和效益。校園網絡要達到能夠隨著需求變化，充分留有擴充余地的要求。

2.技術方案選擇

近年來，寬帶光接入FTTx（Fiber To The X：光纖接入）相關技術及其應用發展迅速，已經成為國際范圍內的熱點之一。FTTH（Fiber To The Home），顧名思義就是一根光纖直接到新建小區、宿舍、以及別墅住宅區，提供話音、數據、視頻一攬子通信業務解決方案，建設高品質信息化園區。FTTH需要在每個房間放置一臺光網絡單元ONU（Optical Network Unit）設備，實現多種業務接入，本方案就采用FTTH方式，在學生宿舍弱電箱內放置一臺ONU設備，通過雙絞線為每個房間提供4個以太網接口。

采用GPON進行FTTH建設有如下優勢：

2.1 與現有以太網的兼容性高。以太網技術是迄今為止最成功和成熟的局域網技術。GPON只是對現有IEEE802.3協議作一定補充，基本上是與其兼容的。GPON與以太網的兼容性是其最大的優勢之一。

2.2 提供更高帶寬、更遠距離和更廣的覆蓋。GPON的下行信道為千兆的廣播方式，而上行信道為用戶共享的百兆/千兆信道，目前可以提供GPON的不固定上下行帶寬，最大可達2.5G/1.25G，帶寬，帶寬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系統可提供20KM以內的遠距離接入，具有長距離、廣覆蓋的特點。

2.3 有效降低投資。GPON作為一種點到多點的樹狀廣播型結構，網絡層次簡化，組網靈活，大量節省主干光纖和光收發器，以太網本身的價格優勢使GPON具有無法比擬的低成本優勢。另外，GPON屬于無源光學網，網絡中無有源電子器件，這意味著基于有源設備存在的潛在故障在GPON系統中大大降低，因而維護成本將顯著降低。由于網絡組件數量少，因此故障點也將相應減少，進而運維支出也會最大程度地降低。

學生公寓群網絡布線作為樓宇網絡建設的基礎建設平臺，承擔著樓宇與校園主干網通訊的任務。經過實地考察，與多方論證，采用當前主流的GPON解決方案，本方案可以節省大量的銅纜布線，提高綜合布線的使用壽命。而且，隨著光纖器件和技術的不斷發展，使過去困擾FTTx的成本和工程的困難已經一去不返，光纖到戶的巨大優勢得到了施展的機會。正是基于以上因素的考慮，在本次項目中選擇采用先進的GPON技術進行FTTH接入建設。根據對運營商在園區的方案設計與應用情況調查，最終決定采用GPON技術作為學生宿舍網絡建設的技術方案。

3.基于GPON技術的系統組成

GPON系統主要由OLT（optical line termi-nal）、ODN（optical distribution network）、ONU組成，其中OLT位于局端，是PON（Passive Optical Network）的核心設備，提供無源光纖網絡與核心網之間的接口：OLT具有集中帶寬分配、控制各ONU、實時監控、運行維護管理PON系統的功能：ODN由OLT和ONU之間的光纜、無源器件組成，為光信號提供雙向的傳輸通道。目前廣泛采用樹形拓撲結構，ONU位于用戶側，以完成光電轉換和對語音信號的模數轉換、信號處理、維護管理等功能，提供話音、數據、視頻等多業務流的接入，受OLT集中控制管理。GPON通過采用WDM（波分復用）技術來實現單纖雙向傳輸，在下行數據傳輸中采用廣播技術，OLT將數據包廣播傳輸給所有的ONU，每個包攜帶一個目的ONU標識符的信頭，ONU接收屬于自己的數據包，丟棄其他的數據包，應用波長為1480nm至1500hm;上行方向采用TDMA（時分復用）技術，上行數據鏈路被割成不相同的時隙，每個ONU在由局方設備統一分配的時隙中發送數據幀，以防止ONU發送的數據產生沖突，應用波長為1250nm至1360nm。

4.基于GPON的校園網方案設計

本次組網，包括兩棟12層的小高層宿舍，共計670個房間，按照物理布局，在每棟宿舍樓的二層設置主配線間，放置OLT設備，共計2套OLT。每個房間放置4口或者8口的ONU，實現終端的網絡接入。

OLT放置在2層弱電間，為了走線方便，確定在每個小高層的2、5、8、11層放置交接箱和分光器，采用雙芯光纜入戶。裙樓的辦公室接入密度較高，采用1比64均分分光器;其余均為1比32均分。

每個宿舍樓通過弱電管道，鋪設8芯鎧裝光纜到信息中心機房。

OLT流量經過匯聚后，通過2路光纜上行到校園網的匯聚交換機，與其他宿舍樓流量混合后，進入校園網核心。同時，為了確保安全，增加一套流量監測平臺，對所有宿舍流量進行分析和匯總，為學校優化互聯網出口提供決策依據。

4.1 GPON設備配置選擇及規劃部署

4.1.1 ONU配置及規劃

選用華為HG8040作為GPON用戶接入層，通過光纖上行端口將用戶接入到Internet網絡。HG8040在LAN（Local Area Network）側提供豐富的硬件接口，可以滿足學生的多種組網需求。HG8040支持通過OMCI（ONU Management and Control Interface）協議，對全網終端進行統一管理，實現遠程業務自動發放、設備管理和軟件升級。

4.1.2 OLT配置及規劃

華為電信級OLT設備MA5683T，具備業界領先的T比特級背板交換能力，可提供大容量用戶接入。MA5683T可實現GPON/GPON業務板混插，是一款真正實現GPON/GPON共平臺設備，客戶可根據技術發展進程和實際業務需求靈活選擇GPON/GPON接入模式。

4.2 綜合網管功能和業務自動發放方案

iManager N2000 BMS是華為公司的綜合接入產品統一網管平臺，支持GPON系統中OLT設備和ONU設備的各種性能統計功能，進行網絡維護和診斷。網管系統支持GPON網絡的故障診斷功能，包括各種告警檢測和環回診斷功能，支持對Dying Gasp等告警事件的處理。配合運營級客戶的BOSS系統和資源管理系統，能夠實現業務自動發放和設備即插即用，有效提升GPON規模建設后的運維效率，并降低運營級客戶的運維成本。

5.結束語

使用GPON技術將在接入網層面上提供一個統一的接入平臺，GPON技術具有豐富的業務管理能力，具有面向未來、可升級的多業務環境。我們相信，隨著人們對GPON的進一步認識及產品價格的降低，GPON將發揮其最大優勢，在今后網絡建設中占據重要地位。將GPON技術應用于校園網的改造建設，較銅線組網有著較大的優勢。校園作為培養人才及學術研究的場所，為適應信息時代的快速發展，應積極應用先進技術，為學校教學、科研、管理服務。

參考文獻

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