基于GPON的校园全光网建设与实践

【摘要】    高校校园网主要目标是为学校师生进行教学、科研、管理、服务等提供高效、安全的信息化环境。现在多数高校网络架构还是采用传统核心、汇聚、接入的三层校园网架构，存在一定的弊端，在“光进铜退”的趋势下，为满足数字化校园建设所需的网络环境，探讨以千兆无源光网络技术为基础的校园全光网建设。介绍广西自然资源职业技术学院全光网设计方案，结合广西自然资源职业技术学院扶绥校区的GPON组网案例，进行基于GPON的校园全光网实际建设过程的相关问题探讨。

【关键词】    光纤通信技术    全光网    千兆无源光网络

一、全光网技术

全光网技术是一种光通信技术，端到端是完全的光路，指从源节点到目的节点之间的数据传输与交换的整个过程均在光域内进行，中间没有电信号的介入。

（一）全光通信技术

和传统通信网比较，现在全光通信网有如下优点：1.灵活组网，可扩展性强。可根据通信业务量的需求，在任何节点可以抽出或加入某个波长，动态地改变网络结构，具有网络的可重组性。加入新的网络节点时不影响原有网络设备和结构，可降低网络成本。2.网络结构简单，可靠性高。由于途中没有光电转换和存储，网中许多光设备都是无源的，因而可靠性高。3.网中光信号的传输不再有光电转换，减少电子器件，绕过电子器件处理信号速率慢的缺点，提高了传输速率。4.可以与现有的通信网络兼容，提供多种协议的业务。全光网采用波分复用技术，通过波长选择器来实现路由选择，可以支持未来的宽带综合业务数字网以及网络的升级。

（二 ）千兆无源光网络

GPON（gigabit-capable passive optical networks，GPON）是千兆无源光网络（或称为吉比特无源光网络）的英文缩写，是最新一代基于ITU-TG. 984.x标准的宽带无源光综合接入技术，被国内中国移动、中国电信、中国联通等运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术，具有用户接口丰富，带宽高、效率高、覆盖范围大等优点。

二、广西自然资源职业技术学院基于GPON的校园全光网设计方案

（一）设计原则

按照“总体规划，分布实施，逐步完善”的建设思路，努力构建一云承载、一网通达、一池共享、一事通办、一体安全的“五个一”学院信息化建设新模式。

（二）设计方案

基于GPON的校园全光网是数字化校园的通讯基础，可提供网络设备、语音设备、多媒体设备、智能楼宇设备及信息管理系统的内部互连，同时也提供这些系统设备与互联网相连，进而在此基础上进行数据传输、语音通信、视频会议、物联网等功能，支持万兆主干、末端支持千兆以太网标准。同时，本项目的高清网络视频安防监控系统、公共广播系统及其他应用系统也基于该布线系统进行数据/信号传输，为校园提供“高扩展、多业务、高安全”的精品网络。

根据现行设计规范，结合学校的实际需求，本项目布线系统采用全光纤布线系统（PON），分别为校园网系统、无线网络覆盖系统、视频安防监控系统、公共广播等系统提供通信光纤链路。全光纤布线系统（PON）代替传统综合布线系统架构，采用 FTTX 等光纤无源交换方式。PON主要由无源光分配网、OLT（Optical Line Terminal）和ONU（OpticalNetwork Unit）组成。OLT设备是重要的局端设备，为接入网提供网络侧与核心网之间的接口，通过ODN（Optical Distribution Network）与各ONU 连接。OLT作为PON系统的核心功能设备，具有控制各ONU、集中带宽分配、实时监控、运行维护管理PON系统的功能。ONU受 OLT 集中控制，为接入网提供用户侧的接口，提供数据、语音、视频等多业务流与ODN的接入。校园网网络规划标准模型如图1。

校园网的逻辑架构分为以下五个部分：

校园网系统：采用光纤到房间的模式为主，房间内通过六类非屏蔽双绞线部署到每个办公座位。

无线网络覆盖系统：采用光纤到楼层的模式为主，楼道公共区域或房间内通过六类非屏蔽双绞线部署到每个无线 AP 接入点。无线网络覆盖与校园网系统共用无源分光器，不与视频监控系统、公共广播系统共用无源分光器。

视频安防监控系统：采用光纤到楼层的模式为主，楼道公共区域或房间内通过六类非屏蔽双绞线部署到每个视频安防监控摄像机，与视频监控系统、公共  广播系统共用无源分光器。

公共广播系统：采用光纤到楼层的模式为主，楼道公共区域或房间内通过六类非屏蔽双绞线部署到每个公共广播IP 网络终端。

学院网络拓扑图如图3。

三、基于GPON的校园全光网建设实践思考

（一）基于GPON的校园全光网的优点

1.稳定性高，维护管理方便。学院全光网运行三年以来，几乎零故障。扁平二层结构，大大节省了中间交换机的有源设备部署，采用全光网，数据配置只需在OLT上，直接下发数据给ONU，多种形态ONU，适应不同场景，一纤多业务，集中管理，方便维护。

2.采用光纤传输，接入层的覆盖半径可以达到二十公里，传输距离更远。学校占地面积800余亩，东西和南北方向长度接近一千米，采用光纤布线不用担心距离限制问题。

3.能够提供更高的带宽，对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层），满足每个信息点的宽带需求。无干扰，光电转换少，视频流不會卡顿。

4.采用分光器，可以从弱电井单根光纤经分光后引出多路光纤到学生宿舍，分光特性强，节省光纤资源。学生宿舍信息点密度高，更能体现GPON的优点。学生宿舍由学校完成综合布线后，通信运营商不再需要在宿舍区进行综合布线，避免了以往网线满天飞的情况。全程光纤化，不需要光转电的操作，布线施工简单，使用故障率低。

5.同时GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高，在学校一网承载多种业务，目前学院互联网接入、校园广播、安防监控、一卡通、语音通信均部署在GPON上，做到“一网通达”。

6.成本优势，符合国家“光进铜退”的政策，全光网组网简单，设备成本、线路成本、人力成本低于传统组网。

（二）基于GPON的校园全光网的待改进问题

1.加强技术人才培养。全光网以前主要在通信运营商使用，在校园网络中较少使用，学校网络中心现有技术人才对全光网设备不熟悉和技术储备不充分，影响日常维护和网络更新。2.ONU设备需要单独供电，基于GPON的校园全光网必须在建筑初步设计阶段开始介入，预留带供电的多媒体箱。

三、结束语

随着数字校园深化设计和建设，大二层架构的全光网组网架构将以其独特优点在高校校园网络中应用日趋普遍。高校校园网以全光网作为底层支撑体系，对其的依赖程度必定越来越高，在实际建设过程中，根据整个校园各个场景接入点需求以及未来扩展的可能来部署设备，既满足了当前需求，又为未来扩展预留空间;通过网管平台对光链路进行统一管理，实现全光网的高效运维，更好满足未来校园各种新型业务的需求，同时在网络规划设计上进行优化，减少重复投资，降低维护难度从而减低维护成本，进一步推动高校校园向智慧校园发展。

作者单位：潘章斌    广西自然资源职业技术学院

参  考  文  献

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