第3章 选择无源全光园区网络的原因 3.1无源全光园区网络的优势 无源全光园区网络是近几年来高速发展的一种先进的全光园区网络，和传统的以太网园区相比，其具有架构简 洁、传输介质先进、支持平滑演进、管理简单等优势，且支持园区网络未来长期的发展和演进。 3.1.1光纤介质性能优于以太网线 无源全光园区网络主要是采用光纤替代传统方案的以太网线，光纤具有体积小、节省空间、成本低等优势。 无源全光园区网络实现光进铜退，使用光纤作为主要传输介质，替代传统以太网方案中的以太网线。以太网线主要采用铜线线芯，铜属于有色金属，资源有限。光纤的原材料为二氧化硅，二氧化硅来源于沙子，而沙子在地球上取之不尽，用之不竭。 除了资源和成本优势外，如图31所示，和以太网线相比，光纤在典型速率、传输距离、质量、抗干扰能力、生命周期等方面都具有明显的优势。 图31光纤和以太网线的对比 3.1.2无源汇聚节省弱电机房 无源全光园区网络是在成熟的PON技术上进行了增强，中间采用无源的分光器设备替换有源的交换机设备，不需要独立的汇聚和接入弱电机房，节省了空间。 图32传统以太网园区网络与无源全光园区网络机房占用对比 如图32所示，在无源全光园区网络中，使用无源的ODN设备来替换传统网络中的汇聚和接入交换机设备，由于ODN为无源设备，因此不需要考虑ODN的供电，也不用考虑增加空调制冷，节省了大量的电能消耗。并且ODN设备体积较小，不需要单独的弱电机房来安装ODN设备，节省弱电机房。 由于采用无源分光器替代了有源的汇聚交换机，减少了一层的汇聚，故无源全光园区网络的架构更加简洁。 3.1.3带宽升级无须更换光纤 无源全光园区采用无源光网络技术，在成熟的PON技术上进行了增强，带宽升级方便，可以支持面向未来平滑的演进，中间的光纤和无源分光器不需要修改。 如图33所示，无源全光园区网络采用无源光网络技术，采用光纤作为主要传输介质，中间采用无源分光器，除了两端设备(OLT和ONU设备)外，整个ODN网络都是无源设备。带宽升级的时候不需要更改无源设备(光纤网络可以利旧)，只需要升级两端的有源设备即可。 图33无源全光园区网络带宽升级部件变更少 当前光纤的容量可以达到Tbit/s级别，且使用寿命长，一般来讲可以使用30年以上，无源全光园区带宽升级时， 可重复使用光纤基础设施，有成本低且升级快的特点。 例如从WiFi 5升级到WiFi 6时，网络改造仅需把两端有源设备(OLT设备和ONU设备) GPON设备升级为10G PON设备即可，甚至只需要更换光模块即可，相对传统网络重新 更换线缆来讲方便和快捷了很多。 无源全光园区网络和传统以太园区网络相比，在带宽升级时(如从1000Mbit/s升级到10Gbit/s，或者从10Gbit/s升级到25G/50Gbit/s等)，无源全光园区网络更改的部件更少。 3.1.4简化运维一人一园区 无源全光园区采用无源光网络技术，ONU由OLT统一管理，极大减少了管理节点，业务部署和网络维护更加简单高效。 如图34所示，在无源全光园区网络中，接入层的ONU设备并非独立网元，而是由核心层的OLT统一管理，可以理解成ONU设备是OLT设备的一个远端功能模块。因此在业务发放和部署时，仅需要在OLT设备上统一配置即可。 图34无源全光园区网络管理IP节点数优势 无源光网络技术支持多业务接入，可以通过一根光纤支持多种业务接入， 如高速上网、WiFi 6接入、传统电话和有线电视接入等，不需要像传统方案 那样每种业务需要一个单独的网络。 ONU支持即插即用免配置部署，借助网管系统，可以自动地完成设备上线和业务发放，做到业务 快速开通。由于网络架构简单，中间ODN设备无源，所以故障率非常低，众多的终端设备可通过网管系统和OLT统一管理运维。无源全光园区网络的维护比较简单，大多数场景的网络维护可以做到一人一园区。 3.2无源全光园区网络与其他网络方案的对比 园区网络的建设方案有传统园区方案、FTTH方案和无源全光园区网络方案，对比之后就会发现无源全光园区网络方案独特 地使用PON无源光技术来建设园区网络，具备网络架构简单、点到多点更节省光纤资源且接入更多信息点、 无源设备及有源设备节能环保且安全等特点，是面向未来的园区网络建设的最佳方案。 3.2.1与传统园区方案的对比 无源全光园区是一种创新的园区解决方案，和传统以太网方案及传统以太网变化方案(全光以太网方案)相比，无论在网络架构、采用的技术，还是在部署安装等方面都进行了创新。 1. 无源全光园区网络与传统以太网园区方案对比 传统以太网方案、极简以太网全光方案以及无源全光园区方案 从网络架构、采用技术和 弱电间是否有源三个维度进行了对比（表31）。 三种方案的 网络架构如图35所示。 图35无源全光园区网络和传统园区网络对比 表31无源全光园区和传统园区的对比 方案网络架构采用技术弱电间是否有源 传统以太网方案三层网络点对点  有源  有源设备： 楼宇/楼层弱电间有交换机 全光以太网方案(极简以太网全光方案)三层网络点对点  有源  有源设备： 楼宇弱电间有交换机 无源全光园区方案二层网络点对多点  无源  无源设备： 无源分光器 1) 传统以太网方案 传统以太网方案采用的是传统的三层网络架构(核心层/汇聚层/接入层)，核心层的核心交换机放置于核心机房，汇聚层的汇聚交换机放置于楼宇弱电间或楼层弱电间，接入层的接入交换机放置于楼层弱电间。 传统以太网方案中，核心交换机和汇聚交换机之间，汇聚交换机和接入交换机之间采用光纤连接，但是接入交换机仍然是通过100m以内以太网线连接房间内的终端设备，距离和带宽仍受到以太网线缆的限制。 传统以太网方案中，汇聚交换机和接入交换机采用点对点的技术进行通信，需要采用有源设备汇聚交换机等进行端口的汇聚。 传统以太网方案中，汇聚交换机和接入交换机需要放置在楼宇或楼层弱电间中，弱电间中还需要考虑有源设备交换机设备的供电、散热、消防等。 2) 极简以太网全光方案 极简以太网全光方案采用的也仍是传统的三层网络架构(核心层/汇聚层/接入层)，核心层的核心交换机放置于核心机房，汇聚层的汇聚交换机放置于楼宇弱电间，接入层的接入交换机放置在房间内。 极简以太网全光方案中，核心交换机和汇聚交换机之间，汇聚交换机和接入交换机之间采用光纤连接，汇聚交换机和接入交换机采用点对点的技术进行通信，需要采用有源设备汇聚交换机等进行端口的汇聚。 极简以太网全光方案中，汇聚交换机放置在楼宇或者楼层弱电间中，弱电间中还需要考虑有源设备交换机设备的供电、散热、消防等。 3) 无源全光园区方案 无源全光园区方案采用的是创新的二层网络架构(核心层/接入层)，核心层的核心交换机和OLT设备放置于核心机房，接入层的ONU设备放置于房间内。 无源全光园区方案中，OLT和ONU之间采用光纤连接，OLT和ONU之间采用的是点对多点的技术进行通信，中间采用无源的分光器进行光纤的合路和分路，不需要采用有源设备进行端口的汇聚。 无源全光园区方案中，已经取消了汇聚层设备，弱电间中不需要部署有源设备，因此不再需要考虑弱电间的供电、散热、消防等。 2. 无源全光园区网络与传统以太网全光扩展方案对比 全光以太网方案(极简以太网全光方案)也存在着一个新的组网方式——以太网全光扩展方案，如图36所示，在极简以太网全光方案的基础上把汇聚交换机取消，直接把接入交换机的上行以太网接口通过光纤连接到核心交换机中。但这在实际部署中是不可行的，主要是因为从接入交换机到核心交换机之间的光纤太多了，且占用核心交换机所需的以太网端口也太多了。 图36无源全光园区网络和传统以太网全光扩展方案对比 例如，某个园区有约2000个信息点，如果采用的是4端口的光以太网接入交换机，那么需要约500个 ，由于通用的以太网交换机都是采用双纤双向的光模块，所以需要500×2=1000芯的光纤接到核心机房，另外核心交换机也需要配置至少500个以太网端口及相应的光模块。核心交换机的端口非常昂贵，另外配置这么多的以太网端口和光模块，能耗等也会非常高，不利于节能减排。 综上所述，受建设价格和功耗等影响，取消汇聚交换机的以太网全光扩展方案在实际上很难商用。 3.2.2与FTTH方案的对比 无源全光园区采用的接入技术与FTTH采用的接入技术是同源的，都是基于成熟的PON接入技术进行开发和扩展。不同的是，由于服务的客户和要求不同，无源全光园区是在原来FTTH的基础上做了比较多的增强，以满足企业网络客户的多样性、可靠性和安全性等的要求。 1. 支持更多样性的终端设备 FTTH主要用于家庭接入的客户，其提供的业务相对也比较简单，通常是提供上网业务(需要普通的以太网接口)、语音业务(需要普通的POTS接口)、WiFi接入的功能等。安装位置上，通常放置在家庭入户的信息箱内，或者放置在电视机或者 PC旁边。通常FTTH的ONT设备是普通的盒式设备，一般是一个家庭安装一个ONT，这个ONT的所有端口服务一个家庭客户。 无源全光园区主要用于企业接入的客户，其根据客户的需要提供各种接口和各种形态的ONU设备。除了需要接PC等设备 外(需要提供普通的以太网接口)，还需要接园区内的监控摄像头和无线AP设备(这些设备需要ONU提供PoE供电，故ONU需要提供支持PoE的以太网接口)。在酒店场景中，还需要对接电视等终端(ONU需要提供RF接口)。如果还需要接WiFi 6 AP设备， 则需提供更高带宽的万兆以太网接口等。 从安装场景看，无源全光园区的安装场景更多样化，ONU除了需要支持在信息箱安装之外，还需要考虑在办公桌下安装，或者在WiFi 6 AP中，ONU需要支持做成SFP ONU的形态，安装在WiFi 6 AP中，以太网端口也有4个以太网端口或8个以太网端口等多种不同的形态。 从应用上看，无源全光园区里的ONU并不仅仅是服务一个家庭或一个客户。例如，8个以太网端口的ONU服务8个信息接入点，可能是8个用户，每个用户之间可能是需要隔离而不是类似FTTH那样互通的。 2. 支持更高可靠性 FTTH主要用于家庭接入的客户，对成本的要求比较高，对可靠性的要求相对而言比较低，所有OLT和ONU之间基本没有采用类似Type B/C等保护措施。 无源全光园区是针对企业客户(包括一些有更高要求的医疗、金融、政企等客户)使用，这些客户对可靠性的要求远高于FTTH客户，所以在OLT和ONU之间的保护上，无源全光园区在FTTH的基础上基于成熟的PON技术做了大幅增强，提供了Type B和Type C保护功能，而且支持两台OLT的Type B和Type C双归属保护功能，极大地提升了整个组网的可靠性。 3. 支持更高安全性 FTTH主要用于家庭接入的客户，通常情况下，ONU的以太网端口是默认打开的，所接的PC等采用的是PPPoE的认证方式，认证通过之后，PC可以上网。 无源全光园区是针对企业客户使用的，这些客户的安全性要求更高。所以无源全光园区在安全性上做了增强，通常情况下，ONU的以太网端口是默认关闭的，需要通过类似802.1x等认证之后才支持把以太网端口打开。 4. 支持更多业务种类 FTTH主要用于家庭接入的客户，其支持的业务相对也比较简单，通常提供上网业务、语音业务和IPTV的视频业务。 无源全光园区是针对企业客户，与主要以上网和视频业务为主的家庭宽带用户不同，园区智能化和自动化带来了业务种类的大幅提升，园区交通、门禁、安防、视频监控、WiFi覆盖、语音等多种业务对网络业务承载能力提出了更高的要求。面对如今日益增多的多业务环境，无论是从标准、设备，还是从业务承载能力上，都需要做到一个网络支撑全业务的需求。 5. 支持更高运维要求 FTTH主要用于家庭接入的客户，而且用户数量很多，各大运营商培养了一大批专业维护人员，可以提供比较专业的运维服务。 无源全光园区针对的是企业客户，很多企业的用户数量较少， 运维人员也比较少，他们需要管理多种设备，没有足够的时间和精力来对无源全光园区进行非常细致的管理。 这就要求无源全光园区的OLT、ONU、WiFi终端等多种接入设备可以在 一个网络中统一管理，为维护者提供运维可视化管理，为使用者提供体验可视化管理。同时 可以实时监控网络的使用情况，主动识别用户和业务的体验问题，发现潜在故障并识别根本原因，最终给出修复建议甚至自动修复，监控网络质量的变化趋势，提前分析、预测网络问题及升级扩容需求，且给出建议。