全光网(POL)网络基础知识及其应用特点

全光网(POL)网络基础知识及其应用特点

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正文

伴随着网络带宽不断提升，终端设备不断发展，高清视频会议，云服务，海量数据交换，移动办公等让企业成为更加高效和更加开放的平台，从而促进企业的智能化和信息化办公，并对网络带宽及速率的要求也越来越高，传统的企业和园区局域网在面临这些应用对带宽的巨大挑战时，都存在着网络升级的诉求;那么传统的综合布线系统在经历了接近30年的快速发展已经逐步不能满足时代发展需求了;大型园区、楼宇基础网络建设主要面临以下挑战：  

1.       大量交换机占用机房空间，功耗大，散热难  

2.       汇聚路由器之间连接复杂，而且占用管道空间，走线和维护难度大  

3.       交换机位置分散，管理复杂，需要庞大的维护团队  

4.       传输距离的限制    

5.       网络新增设备操作复杂  

6.       升级和扩容难

对于传输距离，网络平滑升级，高可靠性，灵活组网，易部署，简捷运维等方面，传统综合布线系统已经全面落后于全光网网络(POL)，全光网把传统综合布线的传输和光纤到桌面，光纤到用户单元，光纤到公共区域进行整体的融合;另外，加入网络设备把原有的3层网络变成扁平的二层架构，全光网(POL)网络融合园区+边缘云，企业可将数据，语音、视频安防以及无线等不同的系统融合在一张光纤网络中，具有传统综合布线不可比拟的优势。  

全光网的组成及传输方式POL采用PON技术;PON(Passive Optical Network)是一种点到多点(P2MP)结构的无源光网络，其组成涵盖三部分：OLT, ODN, ONU  POL: Passive Optical LAN 无源全光局域网

在POL组网中传统LAN中的汇聚交换机被OLT替代;水平铜缆被光纤替代;接入交换机由无源的分光器替代;ONU提供二/三层功能，通过有线或者无线接入用户的数据、语音及视频等业务。PON网络下行采用广播方式：通过分光器将OLT发出的光信号分成多份带有相同信息的光信号，传送到每个ONU;ONU根据报文中所带的标记，选择性接收属于自己的报文，对标记不符的进行丢弃处理。

PON网络上行方向：OLT侧统一分配给各个ONU一个时间片，ONU严格按照这一时间片窗口进行信号发送，不属于自己的时间片对光口进行关断操作，上行时间窗口调度机制高度依赖PON的测距技术来实现。

对PON技术原理的理解，有助于我们在电气设计中更熟练的应用这一技术，尤其是其光分配网的无源(无需供电)特性，和传统交换机的差别带来的点位配电设计尤其需要注意。为保证在一芯光纤上转发两个方向的流量报文，PON采用波分方式;在发展到万兆PON后，实际采用了四个波长段进行光纤复用。

POL网络的超长传输能力

POL采用hub-spoke结构，而交换机是多层级的树/星型结构，从总体来看，POL主要是优化了局域网的基础布线和网络结构，网络结构更加扁平和简洁。ODN的最大传输距离达到20KM，远远超过了传统综合布线的传输距离，对于园区，机场，体育馆，超高层建筑等大型建筑的网络建设而言，传统综合布线需要增加额外的有源设备及空间来部署网络设施，以弥补传输距离的不足，而全光网(POL)网络在减少有源设备的同时，可以轻松解决难点。

POL网络的易部署属性

传统综合布线系统在部署接入交换机时，需要有弱电间，机柜，电源等配套设施，而全光网(POL)无需专门的弱电间;分光器可以按照用户现场环境进行灵活布放，无需弱电间，机柜，电源等配套设施;把有源设备集中在中心机房和终端用户侧，这样让运维点更集中和更贴近使用者，让运维变得更简捷高效。根据部署计划将ONU进行预配置，当ONU硬件安装完成，系统上电后OLT可以自动发现和添加ONU，完成ONU设备部署、远程软调，大大提高部署效率，降低网络建设成本。

由于POL突破了传统综合布线网络中双绞线受到百米距离的限制和对弱电间的需求，并将三层网络拓扑结构简化为两层，从而节省了80%的弱电机房空间及60%供电能耗，实现网络建设成本降低30%，网络的运维开支可缩减60%以上。

POL网络的可升级性

当前，按照传统的综合布线系统布放网络，寿命大概在10-15年，系统在应用过程中逐步被淘汰，然而智慧楼宇，物联网的迅速发展普及，不得不让我们重新审视网络建设的持续可用性;未来终端接入设备将成指数倍增长，带来了带宽的巨大压力，传统的综合布线不得不缩短网络重建或翻新周期，导致资源严重损耗;全光网(POL)网络光纤可以提供GPON，10GPON，未来可以提供50GPON/100GPON带宽和速率进行平滑升级，让园区，大楼网络使用寿命成倍数延长，保证网络的可用性同时，也保持了网络的前瞻性。设备迭代的速度是网络建设的重大问题，旧设备往往只能被废弃，这无形中会造成巨大的资产浪费，而全光网络基于光纤组网，全光组网可满足园区内各类宽带需求，比如目前热门的Wi-Fi 6业务承载需要2.5Gbps或者10Gpbs的业务接口，对应10G PON方案或者50G PON上行大带宽就可轻松承载，全光组网网络升级只需要更换板卡，甚至只需要更换光模块就可以实现升级，再加上光纤具有耐腐蚀、抗高低温、抗干扰等特性，POL全光网络使用寿命可达30年，超长的网络使用周期让网络全生命周期内投资成本最优化。

POL网络的高可靠性

POL采用PON方案架构，OLT部署在核心机房，从核心机房到用户，中间层采用无源分光器，无需独立机房部署，无需供电，减少了有中间有源设备故障点，ONU靠近用户，通过铜线连接用户。POL全光网络广泛应用于大中小型企业、政府机关、科技园区/工业园区、学校、医院以及需要在内部进行局域/本地宽带联网的各种场景，按照其业务需求、组网规模各有不同。POL 通过多种组网方式来保证网络的持续可用性，如下图所示：

POL网络的安全防护

POL网络有效避免了电磁干扰，电磁泄露等问题，支持AES128加密，保障数据光纤传输安全;POL设备支持MAC绑定，802.1x认证、用户隔离等、广播抑制，防DOS攻击有效杜绝了非法用户接入和其它用户攻击。  

1.       支持端口和ONU隔离功能  

2.       支持MAC过滤  

3.       支持防DoS攻击 

4.       支持用户分级，防止未授权用户的非法侵入 

5.       支持端口广播/组播报文抑制  

6.       支持基于源/目的MAC地址、VLAN、802.1p、ToS、Diff Serv、源/目的IP(IPv4/IPv6)地址、TCP/UDP端口号、协议类型等IP报文头信息的流分类和流定义  

7.       支持对报文头部80字节深度的L2-L7 ACL流分类  

8.       支持业务流策略，包括镜像、重定向、统计、过滤

POL无源光局域网以光纤重构传统园区网络，将光纤延伸到最后一米，高度匹配部署、维护及演进发展的诉求。目前市场规模正以18.8%的速度增长，未来IoT的普及，会带来无源光网络技术的爆发式发展，凭借其一网多业务、绿色环保、经济高效、简单灵活、安全可靠等特点，高效支撑企业数字化，开创Fixed Fibre F5G新时代，成为教育、安平、酒店、政府、交通、工厂、综合园区(智能楼宇、商业综合体、住宅社区和产业智慧园区)等千行百业数字化转型的最佳选择。