FTTH在校園網中的應用

李訓耀 宋宇輝

摘要：校園網在學生學習生活中具有重要的作用，傳統三層架構的以太網技術已經不能很好地滿足新形勢下學生對高帶寬，大流量，高穩定性的網絡要求。使用FTTH技術可以解決傳統校園網中存在的各種問題。該文實現了GPON在校園網中的應用，并與傳統的校園網進行對比闡述了FTTH在校園網絡中的可行性及各種優點。

關鍵詞：FTTH；GPON；校園網

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）12-0028-02

1引言

近年來隨著互聯網技術的快速發展，傳統的ADSL和小區寬帶（FTTB）技術已不能很好地滿足人民大眾對大流量和高寬帶的需求，由此國務院提出了提速降費的要求，三大電信運營商積極響應進行了光進銅退的工作。目前南方地區已基本普及了FTTH技術，極大地提高了網絡的帶寬、穩定性和上網的體驗。反觀大部分院校的校園網絡還使用FTTX+LAN傳統的三層構造以太網技術，在運營過程中普遍存在網絡寬帶小，故障率高，維護成本高，手機無法方便地訪問校園網等問題，對此本文提出了在校園網使用FTTH技術以解決這些問題。

2校園網傳統組網技術及存在的問題

2.1 校園網傳統組網技術

目前多數學校的校園網基本使用FTTX+LAN的傳統三層架構的以太網技術，一般分為三層：接入層，匯聚層，核心層，如圖1。

2.2 校園網使用傳統組網方式的缺點

1）樓道交換機故障率高，網絡不穩定。傳統組網方式由于在接入層使用了傳統LAN技術，需要大量的接入層交換機。學校的弱電間機房普遍存在環境差，夏天高溫，冬天寒冷，灰塵多，供電不穩定，甚至還存在漏水的情況，放置于其中的接入層交換機故障率高，經常損壞。同時從各個宿舍到弱電間要布較長的雙絞線，存在距離長，信號衰耗大的問題，用戶上網帶寬不達標，網絡不穩定情況時有發生，已嚴重不適用于現在學生對大流量的需求。

2）帶寬升級擴容不易，學生用戶的終端網絡的趨勢是使用百兆以上的寬帶，而使用雙絞線長距離布線的話就可能存在速率不達標，同時還要使用價格比較高的全千兆口的樓道交換機，這樣使得網絡的升級成本較高。

3）手機無法方便地訪問校園網。相較于PC，現在學生越來越依賴于手機使用互聯網，雖然運營商目前有達量降速的套餐，但學生宿舍區域用戶多，4G網絡速度普通不快且不穩定，學生還是習慣于在宿舍使用WLAN進行上網且學生也有在手機上訪問校園資源的需求。而在校園網傳統組網方式下，學生使用手機訪問互聯網較為困難。

4）不利于智慧校園各種應用及安全策略的部署實施。因為傳統的網絡使用了三層體系，有大量的接入層交換機及樓道匯聚交換機，新業務或安全策略的部署要更改大量機器的配置，工作量大，容易出錯。

3采用FTTH技術的校園網

3.1 FTTH及PON技術的選擇

FTTH是光纖到戶的簡稱，FTTH主要采用PON（無源光網絡）技術，PON技術最早是20世紀80年代由英國電信公司的科研人員提出，它主要包含三種技術：APON/BPON，EPON和GPON，目前亞洲常用的有EPON和GPON技術。由于GPON可以實現2.488Gb/s的下行帶寬，優于EPON的1.244Gb/s的帶寬，且GPON信道的有效利用率也遠高于EPON，而且GPON有完善的QOS機制及多業務承載的能力，因此在校園網中使用FTTH技術，GPON應該是首選。

3.2 校園網GPON組網

校園網中GPON網絡的組網比較簡單，它和所有的無源光網絡一樣是由OLT（光線路終端），ONU/ONT（光網絡單元/光網絡終端），ODN（光分配網）三大部分組成。

OLT是接入網的匯聚設備，安裝于網絡中心的機房中。它上連網絡核心設備下接通過ODN和ONT相接的最終用戶終端。網絡設備主要是由核心交換機及BRAS組成。

視各層宿舍房間數在各自樓道弱電間中安裝合適分光比的光分路器，使用皮線光纜連接到學生宿舍的各個房間。

學生宿舍中使用帶WIFI功能全千兆端口的光貓。

3.3 校園網使用GPON組網的優點

1）降低了校園網絡建設成本。PON局端設備和主干光纖為用戶共享，從而縮短了單位距離上光纖長度，取消了接入網中眾多的交換機設備，更換為便宜的光分路器，更是取消了大量的弱電間到宿舍之間的網線，大大地降低了校園網的建設成本。

2）極大地降低了接入網的故障率并使網絡維護簡單化。GPON是一種無源光網絡，其光配線網上的器件全部由無源器件（光纖、無源光分路器、波分復用器等）組成，不包含任何有源節點，沒有任何的電子元器件，因此它能抵抗高低溫天氣，南方潮濕氣候，也不懼電源的不穩定，這大大地降低了接入網的故障率，更是解決了學校網絡運維部門人員不足的問題，也節省了網絡運維的開支。

3）解決了學生對網絡高帶寬，大流量及穩定性的需求。GPON技術的下行帶寬為2.488Gb/s，上行帶寬為1.244Gb/s，足夠學生用戶開通100M以上的帶寬并承載大流量的視頻點播，游戲，語音等業務。同時使用GPON技術只有在ONT后有極短的一段的雙絞線，最大限度地減少了線路的衰耗，電磁的干擾，保證了網絡的穩定性。

4）解決了手機使用校園網絡的問題。由于校園網絡的特殊性，在宿舍中一般不允許使用NAT技術進行網絡共享，只能使用橋接的方式使用網絡。在未使用FTTH技術之前，學生可以選擇通過橋接一臺無線路由器做AP，也可以選擇使用運營商布置在走廊上的AP來使用校園網，但前者非計算機專業學生實現難度大，后者的問題在于關上宿舍的門信號將被屏蔽許多，網絡差。而且這兩種使用方式都造成了網絡設備的重復投入，成本高。使用GPON技術后只要使用帶有無線功能的光貓（ONT）且在OLT下發的配置中將光貓設為橋接模式即可以解決。這樣使用最小成本（只需在建設時采購帶無線模塊的光貓）的方式解決了學生使用手機使用校園網的問題。

5）網絡擴容方便。使用GPON網絡可以隨著接入用戶數的增加而逐步擴容，擴容時只要增加相應的OLT業務接口板卡擴展GPON接口，并在弱電間機房增加光分路器即可實現用戶量的增加。

6）實現校園網絡的扁平化簡化智慧校園各業務接入配置的復雜性。使用GPON技術后，校園網絡的匯聚設備OLT數量大大減少，只需一兩臺就可實現全校網絡的匯聚且它與核心設備都位于機房之中，各用戶通過ONT，光分配網絡直接接入OLT。在接入新業務進行配置只需在核心設備及OLT側進行然后通過自動下發至ONT/ONU設備中，無須進行接入網絡中各交換機的配置，降低了業務接入的復雜性。

4 結論

在校園網中使用GPON技術可以有效地解決傳統校園網中存在的各種問題，提高網絡帶寬及穩定性，降低網絡建設成本，降低網絡運維的難度及成本。FTTH技術是校園網未來的發展的趨勢。

參考文獻：

[1] 徐辰.GPON技術在職業學校基礎網絡建設中的應用[J].電腦知識與技術，2018，14（16）：46-48.

[2] 左明慧.基于GPON的高校校園網扁平化架構設計研究[J].價值工程，2018，37（35）：251-253.

[3] 方正鵬. GPON在小區寬帶接入中的應用[D].蘭州交通大學，2015.

[4] 王偉林.基于GPON技術智慧校園接入網建設研究[J].鎮江高專學報，2018，31（02）：46-48.

[5] 朱長奎.GPON接入網組網設計及實現[D].吉林大學， 2014.

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