基于EPON技術的中職校園網絡接入研究

王 鵬 徐州機電工程學校

基于EPON技術的中職校園網絡接入研究

王 鵬 徐州機電工程學校

中職校園網是數字化校園、教學平臺、教學資源庫、學生文化思想教育等眾多工作的一個關鍵基礎，在推動教育教學改革，豐富校園文化建設等多方面有著重要的作用。本文通過以太網無源光網絡（EPON）作為中職校園網絡接入的方式進行研究，提出新型的能支持多種終端接入的校園網絡規劃設計。這種技術具有成本低、管理維護方便，節能環保、支持多種業務等優勢。

校園網；中職；EPON；互聯網

當今校園網絡已然成為學校非常重要的基礎設施之一，以網絡為代表的信息化教育已滲透到學校教學、校園服務、文化建設、科研等等各個方面。校園網是學校師生開展教育教學、獲取新知識以及學習交流的重要途徑。如何構建一個基本的網絡架構，以滿足未來的需求，同時也適應未來校園網絡架構的發展，是中職校園網絡規劃需要研究的一個重要課題。

EPON技術作為網絡通信技術近年來得到了快速的發展，本文結合EPON技術的優勢，提出一個以EPON技術的中職校園網接入方案，可以明顯提升用戶端的上網質量，并且易于擴展，對于WLAN的建設亦能較大程度的節省成本。

圖1 傳統網絡拓撲結構

圖2 改造后的校園網絡拓撲結構

1.EPON技術

1.1 EPON物理層技術

EPON設備從FE的總線標準發展而來，進而產生基于GE標準的EPON組件，為了區別稱為GEPON，目前EPON設備領域幾乎都是基于GE的規范，所以目前基本上被稱為EPON。

OLT（光線路終端）置于網絡中心機房，它可以起到二層或者三層交換機的作用。在下行方向，OLT提供無源光網絡的光接口；在上行方向，OLT提供GE光/電接口。

在EPON網絡架構下，OLT是核心設備，在控制中起著關鍵的作用，它可以嵌入在OAMP Agent中，并負責組織其下屬的ONU（光網絡單元）技術，能夠實現五大網絡管理功能。通過光線路終端網絡，用戶可以控制網絡的服務質量，通過管理信息庫與讀取用戶的狀態信息來訪問系統的狀態，能夠實現網絡的安全控制。

ODN屬于光分配網絡，它是由無源光分路器與光纖網絡組成。無源光分路器連接到OLT和ONU的無源器件，具有集中上行鏈路與下行鏈路數據的功能，其分光比有1∶2、1：4、1：8、1：16等多種不同的分光比率。無源光分束器的部署是相當靈活的，因為它是一個無源器件，幾乎可以適用于幾乎所有的環境。ONU在用戶側終端設備，ONU的采用以太網協議、具有實現二層交換機的功能并且成本較低。

1.2 EPON數據鏈路層技術

EPON技術利用了波分復用，它可以在一根光纖內使用兩種不同的波長（上行為1310nm，下行為1490nm）對上行與下行通信信道采用全雙工方式進行傳輸數據。

下行數據流進行廣播，確認由OLT LLID（邏輯鏈路ID）分配給確定接收的數據幀是否接收自己的ONU以太網幀的報頭，把沒有自己的數據幀進行丟棄處理。

上行信道傳輸數據時采用時分多址，傳輸時間被分成了若干個上行鏈路的時間片段，數據流會依據分配給該ONU的帶寬和服務，分成不同的時間片，在同一時間點上，光網絡單元上的光纖與上行鏈路分配的優先級只有一個上行數據傳輸。通過OLT和ONU之間的協商，可以避免上行ONU之間的沖突，這樣不會導致數據丟失。

2. EPON優點

2.1 成本較低OLT與 ONU之間的器件較少，只有光分路器、光纖等一些無源光器件，這種情況下不需要配備電源，不用配置單獨的有源設備維護人員，可以有效節省建設成本以及后期維護運營成本。

由于EPON 采用了以太網的傳輸格式，它同局域網之間融合性好，可以去除轉換不同傳輸協議帶來的成本。它采用的技術是單模光纖波分復用，一根主光纖和一個OLT，就能使它的傳輸距離達到20km，極大的降低了購買OLT 和主光纖的成本。

2.2 帶寬較高

EPON的傳輸速率較快，它的下行通信信道為每秒幾百/幾千兆比特的速率；上行通信信道為用戶共享的每秒幾百/幾千兆比特的速率。這遠遠高于其他接入方式，完全滿足接入網絡用戶的帶寬要求，并可方便靈活地根據用戶需求的變化動態分配帶寬。

2.3 易于兼容

由于以太網技術較為成熟，基于以太網的PON技術能夠同時傳輸多種數據，如IP數據、視頻廣播信號和TDM等，IP數據與TDM使用的是802.3的以太網格式，能夠使用電信級的網絡管理。在傳輸過程中能不僅能與其兼容，并能夠較好的保證傳輸數據的質量。

3. 傳統中職校園網絡結構

根據中職校園網不同的業務特征以及不同的地理位置，可以把中職校園的用戶分為如下幾種：

3.1 教學辦公區

其主要功能包括辦公服務如校長辦公室、教務管理、學工管理、人事管理、教科研管理等，數字化教學課程主要體現在多媒體教室的應用，這些流量會主要集中在校內網上。

3.2 學生宿舍區

學生宿舍屬于人群比較密集的區域，對于網絡的應用主要集中在視頻、聊天、網絡資源獲取以及游戲等，這就要求網絡的承載性和穩定性要高，同時要易于擴展，在維護和管理方面要簡化。

3.3 實訓區

該區域主要為實習實訓設備提供聯網教學功能，可連接校內數字化資源平臺、也可根據教學需要接入互聯網。

3.4 圖書館區

為學生用戶提供下載、圖書查詢、在線閱讀、校外網絡資源訪問等功能。

傳統的三層網絡拓撲一般為圖1所示；這種結構對于從匯聚層到接入層之間距離過遠，將會導致用戶傳輸質量下降的情況，而且對于WLAN的部署過于繁瑣，且建設成本較高。

4. EPON校園網絡結構

在校園網中引入EPON技術，對于容易造成傳輸質量下降的部分，可以改造成EPON的網絡接入，如圖2所示。這種改造方式可以極大的提高網絡的穩定性，提高用戶的網絡體驗。亦可以很好的解決WLAN的接入，采用EPON的方式易于后期節點數的擴展，并且總體建設成本較低。

在中職校園網絡接入中引入EPON技術，能夠很好的節省校園網絡建設成本和維護成本，能夠簡化網絡的維護和管理。在接入層引入EPON技術，由于采用了無源分光器，更易于增加用戶節點數，提高每個節點的帶寬質量，網絡穩定性會得到明顯提升。同時對于WLAN的接入，比采用交換機接AP的方式更加靈活，容易擴展承載更多的用戶數量。

[1] 韋毅梅，盧麟．EPON的體系結構和關鍵技術[J]．光通信研究，2003

[2] 譚紅坤．關于EPON技術及其應用方面的探討[J]．科園月刊， 2010

[3] 郎為民，郭東生．EPON/GPON 從原理到實踐，人民郵電出版社，2010

王鵬（1982-），男，安徽蕭縣，徐州機電工程學校講師，研究生學位，主要研究方向職業教育，網絡開發以及圖像處理。