浅析智慧园区全光局域网POL系统解决方案

吴芳毅

天津生态城投资开发有限公司 天津市 300467

1 引 言

随着我国经济高速转型发展，各地园区通过产业结构升级和服务升级，向着综合性、智慧化园区转变，园区的局域网络面临着重重挑战。园区是人们工作和生活的公共载体，为打造一个社会服务聚集、多产业融合的智慧园区，满足用户对高效办公、综合安防、物业管理、绿色能效、智能交通等各项管理需求，搭建一个高速互联、运行稳定、安全可靠、成本可控、实现多业务融合的园区局域网络是当前所有园区管理人员迫切关注和需要的。

2 智慧园区网络面临的主要挑战

当前正处于快速的数字化转型时代，随着企业办公的信息化与智能化的不断深入，园区网络的流量结构发生了根本性转变。基于铜线的电信号传输距离较短，带宽受限，面对万物互联带来的业务数据量爆炸性发展，传统的以太局域网逐渐呈现出疲态。

2.1 业务类型更趋多样化，急需多业务融合的接入网络

随着园区业务发展，基于语音、视频、数据、多媒体接入及基础设施增值业务需求更加丰富，接入形式的要求更加多样化，越来越多的办公终端、业务终端都依靠无线来接入网络，要求园区网络具备支持Wi-Fi技术的无线办公能力，同时随着IPv6 的逐步部署，网络需要能支持IPv6 业务开发、测试的能力和多出口链路场景下的灵活选路需求，传统的园区网络缺乏有效满足这些增值业务需求的统一解决方案，面对灵活多变的数字化业务，网络需要能主动适配业务变化，实现按需分配资源。

2.2 业务数据量爆发，数字化进程需要低时延网络

园区网络的数字化转型迫在眉睫，对园区网络低时延和安全可靠性要求越来越高。随着智慧园区的建设发展，视频监控点位也快速增长，覆盖广、距离长，监控的高清化需要大带宽保障，对时延要求更高。随处可见的数字化感应设备的应用带来了巨大的数据流量，实时的数字化协同办公，以及随着人工智能的普及应用，越来越多的企业开始引入实时智能决策类应用，高速增长的数据互联和对数据价值的充分挖掘需求，都急需一个低时延、高可靠性的网络。

2.3 网络结构愈趋复杂，升级扩容难

传统局域网网络结构复杂、网络层级多、投入资金高、建设周期长、部署难度大，需要在机房布置大量的汇聚交换机，占用机房空间，且因交换机功率大，机房散热也是个难题。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，网络新增设备操作复杂，升级和扩容困难。

2.4 网络故障频发，管理压力大

因网络层级多，交换机位置分散，网络横向之间缺乏隔离和管控措施，存在重复嵌套部署，极易造成网络风暴和引发ARP攻击，使得管理难度增大；复杂的网络结构也导致网络故障率高，故障定位难，给日常维护带来巨大的压力。

3 POL系统搭建方案

为满足全方位支持用户不同网络需求，实现全面精细化管理，智慧园区需要一个更简单、更稳定、更具备可扩展性、多业务融合的接入网络方案。POL（Passive Optical LAN）无源光局域网以其特有的优势能满足新型智慧园区发展的各种需求。

POL 无源光局域网是一种基于PON 技术的新型局域网组网方案，能提供一种点到多点（P2MP）结构的全光网接入，通过一张光纤网络为用户提供高速融合的数据、语音、视频、无线接入及其他各类弱电类业务，实现多场景和全业务的统一承载。POL 无源光局域网采用光线路终端（OLT）+光网络单元（ONU）的二层传输网络，中间由光分配网（ODN）进行连接（图1）。

3.1 OLT设备部署

在POL 组网中OLT 与传统LAN 中的汇聚交换机相对应，OLT 上联核心交换机，基于以太网/IP转发，对业务流量进行集中的分发和控制。

图1 POL 无源光局域网网络结构

OLT 的部署应遵循大容量、少局所的原则，充分利用光纤传输优势，减少机房占用，降低成本。在用户规模较小、点位相对集中时，OLT 宜采用集中设置方式；在用户规模增大时，应考虑采用分散设置，可将OLT 设置在条件较好的接入机房。

OLT 的业务配置要结合数据规划（VLAN规划、IP规划），对不同业务类型通过不同的上联端口以区分，或通过不同的VLAN划分等方式区分。

3.2 ONU设备部署

ONU位于客户端，为用户提供各种业务接口。ONU设备选型时应考虑为不同的应用场合灵活配置合适的用户接口，实现全业务互联。ONU设备需支持基于域名或目的IP 地址识别HIS、OTT、IPTV 业务，转发不同的WLAN 口或标识不同的优先级，同时需支持SSID，可同时提供用户Wi-Fi 和公众Wi-Fi，可为每个SSID设置各自独立的认证方式和带宽，满足不同业务不同的QOS 保障。ONU 为即插即用设备，通过OLT 下发自动进行配置，无需现场调测。ONU应尽量采用本地供电方式，原则上不采用远端供电，同时应具备断电保护，以保证语音业务的正常开展。

3.3 ODN网络部署

光分配网ODN由光纤、一个或多个无源分光器POS 组成，为OLT 和ONU 提供传输通道。POS无需供电，无需配置即可正常工作，也不对传输的数据做任何处理，大大降低了设备故障率。OLT至ONU的传输系统指标(L)将影响分光器比以及网络结构的选择。

传输系统指标计算公式为：

L=（T-P-M-S-0.5*N）/r

ODN网络一般采用树形结构部署，根据用户场景灵活采取不同网络结构。分光器设置尽量不要超过两级分光，应根据业务带宽选择合适的分光比，针对用户规模选择分光器位置。

表1 参数含义及取值

表2 分光器损耗

（1）高层用户场景

对于用户点位相对密集、数量较多的高层用户场景，如政府机构、国企办公楼，每层的信息点位数量约50-60 个，或以高档酒店、高档写字楼为代表的用户场景，每层的信息点位数量达100 个以上。分光器应采取分散放置，宜将每2-3 层划为一个分区，每个分区部署一个分光器，放置点可选在楼层竖井或弱电机房。从OLT 敷设馈线光缆至每栋楼接入机房，从接入机房布放配线光缆至每个分区的各个分纤点，从分纤点引出水平皮线光缆至各用户ONU终端。

（2）多层用户场景

对于用户区域小或点位较松散的多层用户场景，如学校图书馆、社区中心、快捷酒店等，每层的信息点位数量约20-30 个，或以学时宿舍、小型办公楼为代表的小型场景，点位相对集中但整体区域不大，宜采用一级分光，且分光器应采取集中放置，可部署在用户接入机房内。从机房分光器布放配线光缆，采用掏接的方式引出水平皮线光缆至各用户ONU终端。

（3）大平层、低密建筑用户场景

对于用户区域大、信息点位数量少且分散的用户场景，如大型商城、工厂厂房、仓库、别墅区等，应采用分区管理方式，每15-20 栋楼划为一个分区，每个分区设置一个光交箱，ODN宜采取一级分光，分光器集中设置在室外光交箱内，由OLT 敷设馈线光缆至光交箱，光交箱引出皮线光缆接至所在区域用户ONU。

（4）承载类用户场景

对于点位数量多、覆盖范围广的承载类用户场景，如视频监控、智能交通等，可考虑采取二级分光配置，一级分光器放置于附近机房，二级分光器放置于各光交箱，从OLT 放置馈线光缆至一级分光器，一级分光器分出光缆掏接至下属各二级分光器，由二级分光器引出皮线光缆至每个视频监视器。

4 多业务融合的POL网络承载方案

POL 网络结构具有大带宽、高可靠性、扁平化、易部署、易管理等优点，可以针对不同的用户类型和规模，部署可优化、易调整、适配多业务需求的全光局域网，实现一张光纤传输网承载所有用户业务，所有用户能自由选择业务提供商。

4.1 VLAN划分方案

通过双层VLAN 的规划实现POL 接入网的不同用户和不同业务之间的区隔，可规划一层VLAN 以区分用户，二层VLAN区分业务。

方案优点：此方案不用区分用户业务，建设一组OLT 系统就能实现不同业务的接入，各个用户可以自由选择不同的业务提供商；方案缺点：因各业务提供商的VLAN 规划可能不一致，容易导致 VLAN 起冲突， VLAN 划分方案复杂，OLT 网络配置和管理难度增大。

4.2 光纤跳接方案

在ODN网规划时，在接入机房增设一套ODF，通过光纤人工跳接实现不同用户对业务提供商的自由选择。

方案优点：增加设备对ODN 网络结构无影响，且为无源设备，网络管理方便，各类型业务用户与相应的业务商一一对应，运维责任清晰；方案缺点：当有新业务开通或业务变更时，需通过人工跳纤完成，增加工作量。

以上两种业务承载方案，在POL 网络结构规划时可根据园区规模和用户分布的实际情况进行选择。

5 结 论

以POL 搭建的智慧园区全光局域网与传统组网方式相比，省却了大量的汇聚层交换机，节省了机房空间，网络升级简单。从核心汇聚到接入层只有两层，更扁平的网络也带来了更好的低时延业务体验，保障视频等数据业务的质量，无源分光器的使用使网络更加安全可靠，故障定位简单，维护管理方便。光纤网络带宽潜力近乎无限，重量轻、传输距离远、使用寿命长、建设成本大幅降低，也有效避免了电磁干扰，且能在一张光纤网上承载多类型业务，无需为部署新业务而不断叠加新的物理网络。POL 全光局域网实现了智慧园区网络的高速互联、稳定可靠、便捷管理、安全可控的新发展需求，在不改变现有业务规划和用户终端网络连接方式的基础上，为智慧园区网络提供了一个完美的解决方案。