PON技术在大型办公园区通信网络系统中的应用

2018-04-23冯金博

现代建筑电气 2018年2期

冯金博

(中国建筑西南设计研究院有限公司, 四川成都 610041)

0 引言

随着社会经济的不断发展,办公建筑在城市中的规模和数量不断增加,办公建筑功能越来越复杂,对通信网络系统提出更高的要求,要求通信网络系统能够支持和承载更多的业务,并且能满足物业管理需要。

文献[1-2]中提到无源光网络(PON)在数据、语音综合接入中发挥重要作用,能够在一根光纤上同时传输数据、语音业务。文献[3-4]中提到在软交换网络中业务控制与呼叫控制分离,呼叫控制与接入分离,呼叫控制与承载分离,可利用PON网络作为软交换网络的承载网。

本文分析大型办公园区通信网络系统的需求,考虑物业管理需要,采用PON技术在园区建立一个集数据和语音交换为一体的综合通信网络系统。

1 PON网络概述

PON网络是一种采用点到多点(P2MP)结构的单纤双向光接入网络[2],由局端的光线路终端(OLT)、光分配网络(ODN)和用户侧的光网络单元(ONU)组成,为单纤双向系统。在下行方向(OLT到ONU),OLT发送的信号通过ODN到达各个ONU;在上行方向(ONU到OLT),ONU发送的信号只到达OLT,而不会到达其他ONU。为了避免数据冲突,并提高网络效率,上行方向采用TDMA多址接入方式,并对各ONU的数据发送进行管理。ODN在OLT和ONU间提供光通道。PON基本网络结构如图1所示。

图1 PON基本网络结构

OLT位于网络侧,可以是一个L2交换机或L3路由器,提供网络集中和接入,实现光电转换、宽带分配和控制各信道的连接,并具有实时监控、管理及维护等功能。ONU位于用户侧,实现各种电信号的处理、维护管理,提供用户侧接口。OLT与ONU之间通过无源光分路器连接,光分路器用于分发下行数据和集中上行数据。PON在单根光纤上采用下行(1 490 nm)/上行(1 310 nm)波长组合的波分复用技术(WDM),上行方向为点到点方式,下行方向为广播方式。

在下行方向,OLT将数据分组以广播的方式传输给所有的ONU,每个分组携带一个具有输出到目的地ONU标识符的信头。当数组分组达到ONU时,由ONU的MAC层进行地址解析,提取出属于本身的数据分组,丢弃其他的数据分组。上行方向使用时分复用技术(TDM),多个ONU的上行信息组成一个TDM信息流,传送到OLT。

2 园区通信网络系统

2.1 通信网络需求分析

某大型办公园区由员工食堂、员工宿舍、1#～6#办公楼组成,总建筑面积约为10万m2,其中食堂建筑面积约为0.5万m2,宿舍建筑面积约为2.3万m2,1#～6#办公楼每栋建筑面积约为1.2万m2。整个园区食堂、宿舍、办公楼之间无共用地下室可以连通。

食堂按照(1部电话+1个网络)/100 m2,宿舍按(1部电话+1个网络)/每间,办公按(1部电话+1个网络)/10 m2设计。员工食堂需要50部电话+50个网络,员工宿舍需要1 200部电话+1 200个网络,1#～6#办公楼各需要1 200部电话+1 200个网络。整个园区覆盖无线WiFi,视频监控点位公共区域全覆盖,门禁刷卡与信息发布屏均设置在每栋建筑1F入户大堂处。

2.2 通信网络系统组网

整个园区通信网络要能满足日常办公和物业管理需要,承载办公网、监控、门禁、电子信息发布、无线网络等多种业务和流量。

根据业主要求和网络发展需求,设置办公网、物业网2套独立的物理网络。办公网为园区办公数据、语音交换、无线网络、互联网接入等提供物理网络支撑和承载。物业网为园区视频监控、门禁一卡通、电子信息发布等与物业管理相关系统提供物理网络支撑和承载。

整个园区网络、电话数量多,考虑采用软交换技术组建园区语音交换系统。结合办公网、语音网、物业网业务和流量需要,采用PON技术组建办公园区通信网络系统,PON网络作为语音软交换系统的承载网络。语音和办公网共用一套物理PON网络,物业网单独采用一套物理PON网络。

3 通信网络系统组网方案

3.1 通信网络机房设置

该园区通信网络需要的网络机房、弱电间设置如下:① 在1#办公楼1F设置网络中心机房,面积约为100 m2;② 在2#办公楼1F设置弱电智能化中心,面积约为100 m2;③ 在1#～6#办公楼设置弱电竖井,面积约为5 m2;④ 在员工宿舍设置弱电竖井,面积约为5 m2;⑤ 在员工食堂设置弱电竖井,面积约为4 m2。

3.2 办公通信网络系统组网方案

办公网通信网络系统框图如图2所示。

图2 办公网通信网络系统框图

(1) 在网络中心机房设置办公网核心交换机、无线网络控制器、防火墙、入侵防御系统、出口路由器、业务服务器、软交换核心设备、中继网关。无线网络控制器、软交换设备、业务服务器、防火墙、入侵防御系统均通过GE口与核心交换机连接。无线网络控制器、业务服务器、防火墙、路由器等均采用标准机箱,安装在网络中心机房的19英寸标准机柜中。

(2) 园区数据需求为8 450个,选择华为S9706型交换机作为园区核心交换机,采用10U标准机箱,安装在网络中心机房的19英寸标准机柜中。

(3) 园区电话需求为8 450部,选择华为U1980作为园区软交换核心设备,可以满足10 000个用户的业务需求,提供软交换功能,对媒体控制协议进行处理,提供L2交换(二层交换)和TDM交换功能,支持E1中继,可实现与公共电话交换网络(PSTN)的连接。U1980采用6U标准机箱,安装在网络中心机房的19英寸标准机柜中[5]。

(4) 在网络中心机房设置话务台服务器、统一消息服务器、话单服务器、录音服务器等业务服务器。业务服务器在网络中提供业务控制功能、计费功能、应用执行环境功能、媒体控制功能、业务数据功能、协议处理功能、操作维护管理功能等,均采用标准机箱,安装在网络中心机房的19英寸标准机柜中。

(5) 网络中心机房设置PON网络核心交换设备,选择华为MA5680T作为PON网络的OLT设备,采用10U标准箱,安装在网络中心机房的19英寸标准机柜中。

(6) 在每栋建筑弱电竖井设置PON网络终端设备,选择华为MA5620作为PON网络的ONU设备。MA5620提供1个上行GPON接口、1个上行EPON接口、24路模拟语音用户和24路网络用户接口,采用1U标准机箱,安装在办公楼、宿舍、食堂的弱电竖井的19英寸标准机柜中。

3.3 物业通信网络系统组网方案

物业通信网络系统框图如图3所示。

图3 物业通信网络系统框图

(1) 在智能化中心机房设置物业网核心交换机、安全管理服务器、视频监控管理服务器、流媒体服务器、存储服务器、磁盘整列、一卡通数据服务器等业务服务器。业务服务器通过GE口与核心交换机连接,监控电视墙通过解码器与核心交换机连接。核心交换机、业务服务器、磁盘整列等均采用标准机箱,安装在智能化中心机房的19英寸标准机柜中。

(2) 选择华为MA5608T作为PON网络的OLT设备,采用2U标准机箱,安装在智能化中心机房的19英寸标准机柜中。

(3) 在每栋建筑弱电竖井设置PON网络终端设备,选择华为MA5626作为PON网络的ONU设备,提供1个上行GPON接口、1个上行EPON接口、24路网络用户接口。MA5626采用1U标准机箱,安装在办公楼、宿舍、食堂的弱电竖井的19英寸标准机柜中。