PON網(wǎng)絡(luò)承載物聯(lián)網(wǎng)有線接入業(yè)務(wù)的研究

周孝俊

摘要：多種多樣的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不斷地提升著我們的生活品質(zhì)，然而物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)最終還是離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，其中特別是許多視頻圖像類(lèi)的業(yè)務(wù)需要有線組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)接入，因此結(jié)合各大運(yùn)營(yíng)商自身網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，提出一種通過(guò)PON網(wǎng)絡(luò)承載的技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞： 以太網(wǎng);PON;網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.概述

隨著智慧城市建設(shè)的飛速發(fā)展，住宅小區(qū)的區(qū)域視頻安防監(jiān)控和基于人臉識(shí)別等視頻圖像類(lèi)業(yè)務(wù)需求不斷涌現(xiàn)，這些業(yè)務(wù)需要通過(guò)有線方式實(shí)現(xiàn)接入，從而才能保證其高帶寬的傳輸需求，因此智慧小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)也離不開(kāi)傳統(tǒng)的有線接入技術(shù)。

1.1.物聯(lián)網(wǎng)有線業(yè)務(wù)發(fā)展需求

目前智慧小區(qū)的建設(shè)已全面展開(kāi)，除了NB-IoT、4G等無(wú)線方式接入的應(yīng)用設(shè)備以外，對(duì)于一些視頻安防監(jiān)控以及基于人臉識(shí)別等視頻圖像類(lèi)業(yè)務(wù)任然是首選，它們對(duì)于帶寬、安全性以及專(zhuān)網(wǎng)接入等方面都提出了更高的要求。

除了交換機(jī)級(jí)聯(lián)的組網(wǎng)方式以外，已廣泛應(yīng)用于FTTH、平安城市等領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的PON技術(shù)也是一種合適的選擇。

1.2.FTTH全光網(wǎng)覆蓋及PON技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，上海地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“千兆第一城”宏偉目標(biāo)，ODN網(wǎng)絡(luò)已覆蓋到了城市每一個(gè)角落，特別是商務(wù)樓、住宅小區(qū)等區(qū)域，運(yùn)營(yíng)商基于PON的接入網(wǎng)已經(jīng)規(guī)模部署完畢，點(diǎn)到多點(diǎn)的海量光纖、分光及配線設(shè)施都已到達(dá)。因此，通過(guò)PON網(wǎng)絡(luò)承載物聯(lián)網(wǎng)有線接入業(yè)務(wù)，運(yùn)營(yíng)商能夠更好的發(fā)揮及利舊現(xiàn)網(wǎng)資源，降低業(yè)務(wù)接入的綜合建設(shè)成本。

2.PON網(wǎng)絡(luò)承載物聯(lián)網(wǎng)有線接入業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方案

2.1.住宅小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)有線接入業(yè)務(wù)需求

目前，住宅小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的有線組網(wǎng)需求主要為視頻圖像類(lèi)業(yè)務(wù)。主要包括的業(yè)務(wù)如下表所示：

其中，按照視頻圖像數(shù)據(jù)的處理控制位置和存儲(chǔ)位置的不同，將有線組網(wǎng)業(yè)務(wù)可劃分以下3種場(chǎng)景：

場(chǎng)景1：視頻數(shù)據(jù)云化存儲(chǔ)，圖像識(shí)別業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和控制管理在前端或云化。

場(chǎng)景2：視頻數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在匯聚機(jī)房側(cè)，圖像識(shí)別業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和控制管理在前端或物業(yè)，需要獨(dú)立專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的接入方式。

場(chǎng)景3：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、控制管理均在物業(yè)和前端，需要獨(dú)立專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的接入方式。

2.2.組網(wǎng)方案

通過(guò)PON網(wǎng)絡(luò)承載物聯(lián)網(wǎng)有線接入業(yè)務(wù)的組網(wǎng)方案應(yīng)根據(jù)現(xiàn)狀資源、系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理控制的需求以及存儲(chǔ)設(shè)備位置等多方面因素來(lái)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，目前主要的組網(wǎng)方案有以下三種方式。

1）方案1——大網(wǎng)接入方案

運(yùn)營(yíng)商可以依靠現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)與云資源實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)流的傳送。攝像機(jī)等物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備通過(guò)ONU上聯(lián)運(yùn)營(yíng)商的PON接入網(wǎng)，終端與運(yùn)營(yíng)商云間的鏈路采用各類(lèi)云接入產(chǎn)品受理和開(kāi)通。

該方案無(wú)需建設(shè)專(zhuān)用接入網(wǎng)絡(luò)、可節(jié)省用戶(hù)、電信機(jī)房空間資源。終端接入鏈路采用標(biāo)準(zhǔn)化的云接入產(chǎn)品模式，便于后期統(tǒng)一監(jiān)控和維護(hù)管理。

2）方案2——OLT集中專(zhuān)網(wǎng)接入

以行政區(qū)或街道為單位，部署區(qū)域化專(zhuān)用PON接入網(wǎng)，攝像機(jī)等物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備通過(guò)ONU接入專(zhuān)用OLT。專(zhuān)用OLT及專(zhuān)用匯聚交換機(jī)集中部署在電信機(jī)房。

對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，該方案便于利舊退網(wǎng)OLT，可減少專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)中的設(shè)備投資。集中式部署可節(jié)省用戶(hù)側(cè)機(jī)房空間、電源資源，并可利用運(yùn)營(yíng)商大網(wǎng)PON網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和維護(hù)管理。

3）方案3——OLT下沉專(zhuān)網(wǎng)接入

以社區(qū)、園區(qū)等為單位，部署小型駐地化的專(zhuān)用PON接入網(wǎng)。OLT采用小型化設(shè)備，下沉安裝到到社區(qū)、園區(qū)內(nèi)。攝像機(jī)等物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備通過(guò)ONU上聯(lián)下沉的小型化OLT。

2.3.方案設(shè)計(jì)要求

2.3.1.單個(gè)PON口覆蓋終端數(shù)量測(cè)算

單PON口覆蓋終端數(shù)量應(yīng)根據(jù)區(qū)域內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)有線業(yè)務(wù)帶寬需求進(jìn)行測(cè)算。目前，鑒于住宅小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)有線業(yè)務(wù)的主要帶寬需求在于視頻圖像類(lèi)業(yè)務(wù)，按800萬(wàn)像素高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)最高瞬時(shí)帶寬約為16M進(jìn)行測(cè)算，每個(gè)PON口下掛設(shè)備數(shù)量最多不應(yīng)超過(guò)56個(gè)。

2.3.2.光分路器配置

住宅小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)有線接入的PON網(wǎng)絡(luò)宜采用一級(jí)分光方式，也可采用二級(jí)分光，總分光比應(yīng)根據(jù)小區(qū)內(nèi)有線業(yè)務(wù)分布情況進(jìn)行配置，一般情況應(yīng)采用1：16或1：32。

對(duì)于具備通信機(jī)房的小區(qū)，光分路器應(yīng)集中安裝在小區(qū)通信機(jī)房?jī)?nèi);對(duì)于不具備通信機(jī)房的小區(qū)，應(yīng)在小區(qū)內(nèi)合理位置設(shè)置小區(qū)光纜匯聚點(diǎn)（光纜交接/配纖設(shè)備），并在小區(qū)光纜匯聚點(diǎn)集中安裝光分路器。光分路器數(shù)量應(yīng)根據(jù)住宅小區(qū)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)有線業(yè)務(wù)接入需求進(jìn)行合理配置。

2.3.3.ONU設(shè)備配置原則

物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)根據(jù)工作環(huán)境，選用相應(yīng)類(lèi)型的ONU終端。當(dāng)需要在室外設(shè)備箱體內(nèi)安裝時(shí)，應(yīng)采用工業(yè)級(jí)MDU設(shè)備。每個(gè)業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)內(nèi)的ONU設(shè)備數(shù)量應(yīng)根據(jù)其連接的接入業(yè)務(wù)終端數(shù)量進(jìn)行配置。

2.3.4.業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)設(shè)置

業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)即是指小區(qū)內(nèi)用于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或ONU設(shè)備、以及相關(guān)配套設(shè)備的場(chǎng)，如設(shè)備背包箱。業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)需要根據(jù)小區(qū)內(nèi)有線業(yè)務(wù)分布、線纜敷設(shè)路由長(zhǎng)度等因素進(jìn)行靈活設(shè)置，從業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)至各設(shè)備終端應(yīng)敷設(shè)的五類(lèi)線，長(zhǎng)度最長(zhǎng)不超過(guò)80米。因此從而接入終端的安裝來(lái)看，無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)還是ONU，其網(wǎng)絡(luò)

典型場(chǎng)景業(yè)務(wù)設(shè)置要求如下：

小區(qū)出入口

小區(qū)出入口應(yīng)設(shè)置業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)，設(shè)備箱體可采用掛墻、抱桿或落地方式安裝，箱內(nèi)需安裝ONU及工業(yè)交換機(jī)（根據(jù)公安要求）等設(shè)備，匯聚業(yè)務(wù)主要包括有車(chē)牌識(shí)別、人臉識(shí)別、WiFi嗅探、人車(chē)道閘、電子圍欄主機(jī)以及綜合信息顯示大屏等。

樓宇門(mén)洞

小區(qū)內(nèi)每棟住宅建筑樓宇內(nèi)可設(shè)置業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)，設(shè)備箱體宜采用掛墻方式安裝，箱體內(nèi)需安裝ONU等設(shè)備，匯聚業(yè)務(wù)主要包括相鄰門(mén)洞的智能門(mén)禁業(yè)務(wù)及其附近的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。

小區(qū)內(nèi)主通道及周界圍欄

小區(qū)內(nèi)主通道/周界視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)安裝點(diǎn)可設(shè)置業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)，設(shè)備箱宜采用抱桿或掛墻方式安裝，箱體內(nèi)需安裝ONU等設(shè)備，匯聚業(yè)務(wù)主要包括小區(qū)主通道及周界視頻監(jiān)控類(lèi)業(yè)務(wù)。

3.應(yīng)用示例

以某示例項(xiàng)目作為模板來(lái)進(jìn)行比較。假設(shè)XX小區(qū)，住宅建筑12棟，單元門(mén)洞23，出入口2個(gè)，其中一個(gè)為常閉消防通道。小區(qū)配置業(yè)務(wù)包括微卡口、主通道人像識(shí)別探頭、小區(qū)界固定監(jiān)控、刷臉門(mén)禁系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。

分別對(duì)該小區(qū)采用交換機(jī)級(jí)聯(lián)方式、PON OLT集中方式以及OLT下沉方式進(jìn)行造價(jià)分析比較，不同方式下其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本如下表所示：

根據(jù)比較，在相同場(chǎng)景下，分別通過(guò)對(duì)交換機(jī)級(jí)聯(lián)方式、PON OLT集中方式以及OLT下沉方式進(jìn)行項(xiàng)目投資估算及比較，結(jié)論如下：

3.1.從設(shè)備安裝方面來(lái)看，交換機(jī)方式相對(duì)成本要低于PON 方式，OLT下沉方式由于需要新建OLT，設(shè)備安裝成本最高;

3.2.從線路工程成本來(lái)看，由于PON系統(tǒng)采用了一芯雙向的模式，因此PON 方式下線路工程的投資成本要低于交換方式;

3.3.從項(xiàng)目總體來(lái)看，三種方式下OLT集中方式的總體投資成本最低，交換機(jī)方式次之，OLT下沉方式由于目前小型化工業(yè)型OLT產(chǎn)業(yè)規(guī)模情況，現(xiàn)在單臺(tái)成本還相對(duì)較高。

因此，從經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，PON方式采用區(qū)域OLT集中方式收斂是具有一定優(yōu)勢(shì)的，特別現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商還有大量OLT設(shè)備可以利舊的情況下，還能進(jìn)一步節(jié)省投資。但是對(duì)于需要OLT下沉的小區(qū)，目前由于小型化OLT單臺(tái)建設(shè)成本還相對(duì)較高，對(duì)于設(shè)備安裝條件方面還需要進(jìn)一步的優(yōu)化。

4.結(jié)束語(yǔ)

PON網(wǎng)絡(luò)目前已廣泛引用于FTTH建設(shè)中，技術(shù)已非常成熟。隨著全光時(shí)代的不斷發(fā)展，基于PON技術(shù)的接入網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)小區(qū)的安防監(jiān)控、視頻圖像等多種高帶寬類(lèi)業(yè)務(wù)提供高效、高速、統(tǒng)一的接入，在提升網(wǎng)絡(luò)效能、節(jié)約光纜建設(shè)成本、快速部署業(yè)務(wù)以及統(tǒng)一安裝維護(hù)等方面有著突出的優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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