无源光网络下挂二层交换机组网分析和建议

2014-05-15中国移动通信集团江苏有限公司南京分公司

江苏通信 2014年2期

中国移动通信集团江苏有限公司南京分公司曹磊杨明

0 引言

某高校将启动有线宽带二期建设，考虑到现场宿舍楼内空间条件限制，无法通过一期建设方案中的典型PON（无源光网络）组网方式增加ONU（光网络单元）来满足信息点数量的要求。初步拟定通过现网已部署的ONU以太网端口下挂小型8口交换机实现，规划学生的宽带网速设置为4～10Mb/s。

1 ONU下挂交换机组网分析

现网部署的ONU多为MDU（多用户居住单元）设备，单ONU最大能提供24FE（快速以太网）接入能力。按照每FE口下挂8口交换机组网，则每ONU最大提供24×8＝192用户接入。

1.1 网络能力分析

EPON（以太网无源光网络）技术采用8B/10B编码，去除编码及开销，下行方向有效可用带宽为950MHz，上行方向可用有效带宽为900MHz。考虑用户一般情况下以下行业务为主，PON口带宽按950MHz计算，为该PON口下所有ONU共享。

每台ONU设备能够承载的流量峰值与网络采用的分光比、用户并发比密切相关。假设用户并发比为40%，不同分光比下每台ONU能承载的流量峰值见表1。

网络业务量T按下式计算：

其中，N为PON口宽带用户数，B为每用户的带宽，R为用户的并发比。于是

由此可以得出 N≤593.75，N取8的整数倍，N＝592（MDU端口以8的整数倍出现）；用户并发比按40%计算，单PON口下可带4Mb/s带宽用户总数为592个。为保证网络能持续稳定运行，需考虑到数据网络中一些其他如协议包、广播包流量的开销，实际所带用户在512左右。如果未来开到8～10Mb/s带宽，则单个PON口下用户总数大约在256个。

不同分光比下，每台ONU设备可带用户数见表2。

由此看来，在不改变现有网络分光比率、不升级为10G EPON的情况下，采用ONU下挂8口交换机的组网模式，如开展4～8Mb/s业务，每ONU的接入用户数量将非常有限，极大降低了ONU的端口利用率，达不到节省ONU部署的目的；如规划每ONU接入192用户，即使在降低分光比为1∶8后，每用户带宽也只能达到1.5Mb/s左右，无法满足4Mb/s带宽规划。

1.2 设备性能分析

现网ONU设备每端口MAC（媒体接入控制）地址数目限制为1～16。如果ONU每端口下挂8口数据交换机，学生可能还会再挂一级数据交换机供多人使用，导致ONU每端口MAC地址很容易超过16，在此情况下，ONU则会忽略新MAC地址直到有MAC地址老化，同时该数据包被丢弃，导致一部分学生无法正常上网，用户投诉增多。老化时间的设置也并不能彻底解决该问题，因为过长的老化时间会导致交换机内的MAC地址表超期，从而使交换机做出一些不正确的过滤/转发决定。但是，如果老化时间过短，会造成地址表刷新太快，大量接收到的数据包的目的地址在MAC地址表中找不到，致使交换机只能将这些数据包广播给所有端口，这样就大大地削弱了交换机的优点。

同时，由于下挂交换机情况各种各样，也没有办法定量分析交换机对于MDU的MAC地址学习能力有多少影响。另外，ONU一般定位为二层设备，其交换芯片的处理能力有限，下挂多个数据交换机交换机后，会导致ONU设备负荷过大，ONU自身分配给接入交换机的带宽有限，接入交换机下的用户带宽得不到保障，当ONU单个端口故障时，会影响多个用户。