无源全光网的实际应用

夏文豪

【摘要】本文主要闡述无源全光网（POL）的网络结构、技术特点、无源全光网和有源全光网的分析比较、三网合一技术和无源全光网在广州市国际健康驿站的实际应用。

【关键词】无源全光网（POL）;无源光网络（PON）;有源光网络（AON）;三网合一

中图分类号：TN92                            文献标识码：A                            DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.01.009

光纤入户是一种将光纤从中心点直接安装到住宅，综合商业体、园区和企业等建筑物的系统，以提供高速的互联网接入。一般来说，部署高速光纤入户网络有两条基本途径：无源光网络（PON）和有源光网络（AON），本文将重点介绍无源光网络（PON）及三网合一技术在广州市国际健康驿站的实际应用。

1. 无源光网络（PON）

无源光网络技术是光传输段采用无源设备（无源分光器等），实现点对多点的光纤传输和接入技术，在每个支路的分支点只需要安装无源分光器即可，可以实现多种拓扑结构，包括星型、总线型、环形和树形结构。无源光网络系统是由局端设备OLT、用户端设备ONU和光纤分布网ODN组成，整个网络之间不存在有源的电子设备。因此具有节省材料资源、共享带宽、节省设备投资成本、建网快速和建网成本低等优点，如图1。

2. 有源光网络（AON）

有源光网络是指网络信号在传输过程中，从局端设备OLT到用户分配单元ONU之间部署了如交换设备、路由器和光收发器等有源设备进行传输的网络。有源光网络属于一点对多点的光传输技术，由OLT、ONU和光纤传输线路组成。

3. 有源光网络和无源光网络的区别

在有源光网络中，ONU设备串联在光纤网络中，ONU收到的信号是经上级设备光电变换后的信号。而在无源光网络中，ONU设备是通过分光器由OLT直接发送下来。当网络需要增加支路时，有源光网络系统必须在支路节点增加光交换设备，而无源光网络系统则只需增加无源分光器即可。另外，无源光网络使用的元件不需要电源而且维护较少，因此整体上无源光网络系统扩展比有源光网络系统更快捷方便，且投资成本更低。从覆盖距离看，有源光网络可以覆盖大约100km的范围，而无源光网络只能覆盖大约20km的范围，因此，实施方案中必须考虑这一点。

4. 三网合一技术

4.1 概述

无源全光网的其中一个应用场景就是三网合一技术，把语音交换业务（PSTN）、广电网提供的有线电视业务（CATV），互联网宽带业务（Internet）通过一个公共承载和接入平台实现。其实现主要通过EPON技术，由光路终端OLT、光网络单元ONU和光纤分布网络ODN组成。主要应用于大型项目，特别是大型酒店、大型园区等。优点是综合布线方案更加灵活，同时可以节省大量的光纤材料和设备资源，降低接入网成本。

4.2 光纤到户应用场景（FTTH）

光纤入户，实现三网合一，可满足数据+语音+CATV+IPTV功能。覆盖范围广，达到20公里覆盖半径。丰富的ONU类型，可满足不同业务功能，如图2。

5. 无源全光网典型案例——广州市国际健康驿站

5.1 项目概况

广州国际健康驿站建设项目位于白云区钟落潭镇105国道广从公路段以南，马沥地铁站旁，用地面积约25.78万平方米（400亩），国际健康驿站计划开设发热门诊、综合门急诊、检验室等，划分11个具有岭南特色的片区，每个片区都配备相应的医护人员和院感专家，拟建设5000张床位的健康驿站，同时可为后勤服务人员提供2000张床位。

5.2 智能化系统概述

广州国际健康驿站项目作为南大门和口岸城市，面临较大集中输入压力，集中隔离医学观察点是疫情防控的关键防线之一，在原隔离酒店中，测温、消杀、填表、送饭、医疗垃圾的收集等人为工作，都将在国际健康驿站内全部实现智能化，进行集中管理。广州国际健康驿站综合布线系统将是一个模块化、灵活性较高的智能化布线系统，通过延伸到每个区域和房间的信息点，将电话、电脑、网络设备、通讯设备与管理设备连接为一个整体，高速传输语音、数据、图像，从而为内部管理者和使用者提供综合性资讯服务。为满足驿站酒店类业务数据的综合应用，本项目设计采用无源全光网PON和ODN光纤分布网的网络架构，把语音、有线电视和互联网进行三网合一，从而节省了材料资源和设备投资成本、共享带宽、快速建网和降低建网成本低等。共设计网络信息点15345个，其中六类网线数据点8356个，五类网线语音点6989个，多媒体箱信息点：6061个。

5.3 计算机信息网络系统

5.3.1 系统结构

本系统主要由OLT（光线路终端）汇聚设备、ONU（光网络单元）多业务接入设备以及SPL分光器设备等设备组成。OLT设备设置于综合楼三楼网络机房，外网、设备网、办公网共用核心交换机，逻辑隔离，一网承载，简化结构，网络均通过10GPON光网络传输。

5.3.2 汇聚层

通过OLT设备进行汇聚，采用GPON技术，OLT通过10GE接口与核心交换和互联，GPON口的下行带宽为2.5G，上行为1.25G，1个GPON口下覆盖的所有用户共享2.5G带宽。

5.3.3 接入层

在每个客房，宿舍内放置ONU设备，ONU（含wifi功能）提供GE接口、POTS语音接口，提供客房设备接入，支持端口限速等功能，如图3。

5.4 综合布线系统设计方案

综合布线系统是弱电系统数据和语音传递的基本通道，在布线系统的基础上，可以形成遍布整个隔离酒店园区的语音电话、有线电视和计算机网络。综合布线系统是信息系统中最基础的组成部分，它的性能直接影响到信息系统的性能和寿命。

5.4.1 建筑群子系统

光纤到户、外网主干共用，采用1条96芯+1条24芯G.652D室外单模光缆，由综合服务楼三层网络机房向各网络汇聚机房星型敷设。

办公网、设备专网通信主干采用1条24芯OS2室外单模光缆，由综合服务楼三层网络机房向各网络汇聚机房星型敷设。

康复中心通信主干采用2条24芯OS2室外單模光缆，由综合服务楼三层网络机房向各网络汇聚机房星型敷设。

5.4.2 垂直干线子系统

光纤到户、外网主干共用，采用2条12芯/24芯/48芯G.652D室内单模光缆，由各网络汇聚机房或兼作汇聚机房的弱电间向各楼层配线间星形敷设。办公网、设备专网通信主干采用2条24芯OS2室内单模光缆，由各网络汇聚机房或兼作汇聚机房的弱电间向各楼层配线间星形敷设。

在本次设计中，垂直主干系统采用星型结构，从中心机房以点到点的形式铺设到各个楼层配线间。选择垂直子系统拓扑结构为星型拓扑结构，这是因为星型拓扑结构：便于管理，星型拓扑结构的所有通信都要经过中心节点来支配，所以维护管里比较方便;便于重新配置。用户可以在楼层配线架上任意增加、删除或移动、互换某个或某些信息插座，而且仅仅涉及它们所连接的终端设备;便于故障隔离与检测。由于各信息点都连接到楼层配线架，相互之间保持相当大的独立性，因此可以方便地检测故障点，并清除;便于系统的分段、级连与扩充。

5.4.3 水平/工作区子系统

酒店客房：每间客房设置1个入户弱电箱，1条2芯光缆入户，入户弱电箱至网络点、有线电视信息点采用六类非屏蔽网线，入户弱电箱至电话语音点采用超五类非屏蔽网线。

其他区域（包括公共区域、后勤区、医院等）：弱电间至有线、无线网络点采用六类非屏蔽网线，弱电间至电话语音点采用超五类非屏蔽网线，各智能化子系统网线均采用六类非屏蔽网线。

5.5 三网融合整体方案

5.5.1 互联网宽带方案

园区提供4000M/10000M总带宽，上下行对等互联网出口线路（带宽总出口可以实际需求增减），接到综合楼核心机房。

专线采用双路由热备保证网络可靠性，双通道负载均衡，一条中断，另一条能马上接管。双路由方案保证两条物理分开的光纤链路接入客户终端。通过用户端核心路由设备，设定为人工手动备份或智能负载均衡备份模式。

两条专线均承载流量。当一条路由中断时，故障两端路由器可及时侦测到端口down，可快速关闭路由，另一条路由承接所有流量，实现双路由保护的目标。

5.5.2 电话交换系统方案

系统建设：新建一套统一通信平台，10000门容量的电话交换设备，可接入PRI数字中继（30B+D），支持sip中继接入，支持标准IP接口协议;统一组网：基于中兴OLT全光网络的电话VLAN承载网，实现广州国际健康驿站1万门电话全IP化通讯;电话系统统一规划：提供全网10000门电话容量，实现跨部门、跨楼层统一组网，统一通讯，内部分机短号互打，从而提高通信效率，降低通信成本;统一管理：实现对全网设备的统一计费、统一录音、统一管理维护;视频会议平台：sip视频会议终端（需选配）接入到视频会议平台，可实现720P/1080P/4K多方视频会议。也可点对点通过IP网实现视频交互，如图4。

5.5.3 有线及卫星电视接收系统

本系统机房设置于E区综合楼屋面有线及卫星电视接收机房。本系统节目源包括卫星电视节目、本地有线电视节目、自办节目等，同时支持视频点播功能。设置数字卫星电视接收系统，综合屋面设卫星天线接收卫星电视信号，经过前端解扰输出IP信号接入园区局域网。设置本地有线电视接收系统，经过前端输出IP信号接入园区局域网。

电视机采用一体机方案，用户在电视机端启动播放请求，通过网络传送给视频点播服务器。经过请求验证后，视频点播服务器把存储系统中可访问的节目通过网络传抢到客户端。酒店将相关的所有信息般内部网络，与入住宾客互动的形式传送给各个客房终端。系统支持移动终端无线投屏功能。

系统设置计费功能，并通过接口将数据传送到酒店信息管理系统。

随着我国经济的高速发展，高速带宽业务逐步涌现，带宽提速成为迫切需求，网络接入技术已经成为各大运营商、设备制造商和相关部门研究和投资的关注点。同时随着云计算、大数据、物联网、“互联网+”的兴起，无论是企业或者是个人，网络通信的需求逐渐变成了建筑的基础建设项目之一，并已经广泛应用于建筑群、建筑物及各大型社区中。本文重点论述的无源光网络技术具有高度的综合性、兼容性、通用性、灵活性、面向用户更多、成本更低等功能与特点，可以实现多业务的整合，即在同一个平台上灵活提供语音交换业务（PSTN）、有线电视业务（CATV）和互联网宽带业务（Internet）的接入。

参考文献：

[1]梁华 梁晨.《智能建筑弱电工程设计与安装》中国建筑工业出版社.

[2]黄治国 李颖.《网络综合布线与组网》中国铁道出版社.

[3]刘化君.《网络综合布线第2版》电子工业出版社.