PON技術(shù)在大型辦公園區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用

馮 金 博

(中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司, 四川 成都 610041)

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,辦公建筑在城市中的規(guī)模和數(shù)量不斷增加,辦公建筑功能越來(lái)越復(fù)雜,對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提出更高的要求,要求通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠支持和承載更多的業(yè)務(wù),并且能滿足物業(yè)管理需要。

文獻(xiàn)[1-2]中提到無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)在數(shù)據(jù)、語(yǔ)音綜合接入中發(fā)揮重要作用,能夠在一根光纖上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、語(yǔ)音業(yè)務(wù)。文獻(xiàn)[3-4]中提到在軟交換網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)控制與呼叫控制分離,呼叫控制與接入分離,呼叫控制與承載分離,可利用PON網(wǎng)絡(luò)作為軟交換網(wǎng)絡(luò)的承載網(wǎng)。

本文分析大型辦公園區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的需求,考慮物業(yè)管理需要,采用PON技術(shù)在園區(qū)建立一個(gè)集數(shù)據(jù)和語(yǔ)音交換為一體的綜合通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

1 PON網(wǎng)絡(luò)概述

PON網(wǎng)絡(luò)是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP)結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)[2],由局端的光線路終端(OLT)、光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)和用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)組成,為單纖雙向系統(tǒng)。在下行方向(OLT到ONU),OLT發(fā)送的信號(hào)通過(guò)ODN到達(dá)各個(gè)ONU;在上行方向(ONU到OLT),ONU發(fā)送的信號(hào)只到達(dá)OLT,而不會(huì)到達(dá)其他ONU。為了避免數(shù)據(jù)沖突,并提高網(wǎng)絡(luò)效率,上行方向采用TDMA多址接入方式,并對(duì)各ONU的數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)行管理。ODN在OLT和ONU間提供光通道。PON基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 PON基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

OLT位于網(wǎng)絡(luò)側(cè),可以是一個(gè)L2交換機(jī)或L3路由器,提供網(wǎng)絡(luò)集中和接入,實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、寬帶分配和控制各信道的連接,并具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理及維護(hù)等功能。ONU位于用戶側(cè),實(shí)現(xiàn)各種電信號(hào)的處理、維護(hù)管理,提供用戶側(cè)接口。OLT與ONU之間通過(guò)無(wú)源光分路器連接,光分路器用于分發(fā)下行數(shù)據(jù)和集中上行數(shù)據(jù)。PON在單根光纖上采用下行(1 490 nm)/上行(1 310 nm)波長(zhǎng)組合的波分復(fù)用技術(shù)(WDM),上行方向?yàn)辄c(diǎn)到點(diǎn)方式,下行方向?yàn)閺V播方式。

在下行方向,OLT將數(shù)據(jù)分組以廣播的方式傳輸給所有的ONU,每個(gè)分組攜帶一個(gè)具有輸出到目的地ONU標(biāo)識(shí)符的信頭。當(dāng)數(shù)組分組達(dá)到ONU時(shí),由ONU的MAC層進(jìn)行地址解析,提取出屬于本身的數(shù)據(jù)分組,丟棄其他的數(shù)據(jù)分組。上行方向使用時(shí)分復(fù)用技術(shù)(TDM),多個(gè)ONU的上行信息組成一個(gè)TDM信息流,傳送到OLT。

2 園區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

2.1 通信網(wǎng)絡(luò)需求分析

某大型辦公園區(qū)由員工食堂、員工宿舍、1#～6#辦公樓組成,總建筑面積約為10萬(wàn)m2,其中食堂建筑面積約為0.5萬(wàn)m2,宿舍建筑面積約為2.3萬(wàn)m2,1#～6#辦公樓每棟建筑面積約為1.2萬(wàn)m2。整個(gè)園區(qū)食堂、宿舍、辦公樓之間無(wú)共用地下室可以連通。

食堂按照(1部電話+1個(gè)網(wǎng)絡(luò))/100 m2,宿舍按(1部電話+1個(gè)網(wǎng)絡(luò))/每間,辦公按(1部電話+1個(gè)網(wǎng)絡(luò))/10 m2設(shè)計(jì)。員工食堂需要50部電話+50個(gè)網(wǎng)絡(luò),員工宿舍需要1 200部電話+1 200個(gè)網(wǎng)絡(luò),1#～6#辦公樓各需要1 200部電話+1 200個(gè)網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)園區(qū)覆蓋無(wú)線WiFi,視頻監(jiān)控點(diǎn)位公共區(qū)域全覆蓋,門禁刷卡與信息發(fā)布屏均設(shè)置在每棟建筑1F入戶大堂處。

2.2 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組網(wǎng)

整個(gè)園區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)要能滿足日常辦公和物業(yè)管理需要,承載辦公網(wǎng)、監(jiān)控、門禁、電子信息發(fā)布、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等多種業(yè)務(wù)和流量。

根據(jù)業(yè)主要求和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求,設(shè)置辦公網(wǎng)、物業(yè)網(wǎng)2套獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)。辦公網(wǎng)為園區(qū)辦公數(shù)據(jù)、語(yǔ)音交換、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)接入等提供物理網(wǎng)絡(luò)支撐和承載。物業(yè)網(wǎng)為園區(qū)視頻監(jiān)控、門禁一卡通、電子信息發(fā)布等與物業(yè)管理相關(guān)系統(tǒng)提供物理網(wǎng)絡(luò)支撐和承載。

整個(gè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)、電話數(shù)量多,考慮采用軟交換技術(shù)組建園區(qū)語(yǔ)音交換系統(tǒng)。結(jié)合辦公網(wǎng)、語(yǔ)音網(wǎng)、物業(yè)網(wǎng)業(yè)務(wù)和流量需要,采用PON技術(shù)組建辦公園區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),PON網(wǎng)絡(luò)作為語(yǔ)音軟交換系統(tǒng)的承載網(wǎng)絡(luò)。語(yǔ)音和辦公網(wǎng)共用一套物理PON網(wǎng)絡(luò),物業(yè)網(wǎng)單獨(dú)采用一套物理PON網(wǎng)絡(luò)。

3 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組網(wǎng)方案

3.1 通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房設(shè)置

該園區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)需要的網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、弱電間設(shè)置如下:① 在1#辦公樓1F設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房,面積約為100 m2;② 在2#辦公樓1F設(shè)置弱電智能化中心,面積約為100 m2;③ 在1#～6#辦公樓設(shè)置弱電豎井,面積約為5 m2;④ 在員工宿舍設(shè)置弱電豎井,面積約為5 m2;⑤ 在員工食堂設(shè)置弱電豎井,面積約為4 m2。

3.2 辦公通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組網(wǎng)方案

辦公網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框圖如圖2所示。

圖2 辦公網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框圖

(1) 在網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房設(shè)置辦公網(wǎng)核心交換機(jī)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器、防火墻、入侵防御系統(tǒng)、出口路由器、業(yè)務(wù)服務(wù)器、軟交換核心設(shè)備、中繼網(wǎng)關(guān)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器、軟交換設(shè)備、業(yè)務(wù)服務(wù)器、防火墻、入侵防御系統(tǒng)均通過(guò)GE口與核心交換機(jī)連接。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器、業(yè)務(wù)服務(wù)器、防火墻、路由器等均采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝在網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。

(2) 園區(qū)數(shù)據(jù)需求為8 450個(gè),選擇華為S9706型交換機(jī)作為園區(qū)核心交換機(jī),采用10U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝在網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。

(3) 園區(qū)電話需求為8 450部,選擇華為U1980作為園區(qū)軟交換核心設(shè)備,可以滿足10 000個(gè)用戶的業(yè)務(wù)需求,提供軟交換功能,對(duì)媒體控制協(xié)議進(jìn)行處理,提供L2交換(二層交換)和TDM交換功能,支持E1中繼,可實(shí)現(xiàn)與公共電話交換網(wǎng)絡(luò)(PSTN)的連接。U1980采用6U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝在網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中[5]。

(4) 在網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房設(shè)置話務(wù)臺(tái)服務(wù)器、統(tǒng)一消息服務(wù)器、話單服務(wù)器、錄音服務(wù)器等業(yè)務(wù)服務(wù)器。業(yè)務(wù)服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中提供業(yè)務(wù)控制功能、計(jì)費(fèi)功能、應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境功能、媒體控制功能、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)功能、協(xié)議處理功能、操作維護(hù)管理功能等,均采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝在網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。

(5) 網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房設(shè)置PON網(wǎng)絡(luò)核心交換設(shè)備,選擇華為MA5680T作為PON網(wǎng)絡(luò)的OLT設(shè)備,采用10U標(biāo)準(zhǔn)箱,安裝在網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。

(6) 在每棟建筑弱電豎井設(shè)置PON網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備,選擇華為MA5620作為PON網(wǎng)絡(luò)的ONU設(shè)備。MA5620提供1個(gè)上行GPON接口、1個(gè)上行EPON接口、24路模擬語(yǔ)音用戶和24路網(wǎng)絡(luò)用戶接口,采用1U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝在辦公樓、宿舍、食堂的弱電豎井的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。

3.3 物業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組網(wǎng)方案

物業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框圖如圖3所示。

圖3 物業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框圖

(1) 在智能化中心機(jī)房設(shè)置物業(yè)網(wǎng)核心交換機(jī)、安全管理服務(wù)器、視頻監(jiān)控管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、磁盤(pán)整列、一卡通數(shù)據(jù)服務(wù)器等業(yè)務(wù)服務(wù)器。業(yè)務(wù)服務(wù)器通過(guò)GE口與核心交換機(jī)連接,監(jiān)控電視墻通過(guò)解碼器與核心交換機(jī)連接。核心交換機(jī)、業(yè)務(wù)服務(wù)器、磁盤(pán)整列等均采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝在智能化中心機(jī)房的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。

(2) 選擇華為MA5608T作為PON網(wǎng)絡(luò)的OLT設(shè)備,采用2U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝在智能化中心機(jī)房的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。

(3) 在每棟建筑弱電豎井設(shè)置PON網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備,選擇華為MA5626作為PON網(wǎng)絡(luò)的ONU設(shè)備,提供1個(gè)上行GPON接口、1個(gè)上行EPON接口、24路網(wǎng)絡(luò)用戶接口。MA5626采用1U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝在辦公樓、宿舍、食堂的弱電豎井的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)園區(qū)建筑特點(diǎn),分析通信網(wǎng)絡(luò)需求,提出采用PON技術(shù)組建園區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的解決方案。采用PON技術(shù)后,園區(qū)室外只需要敷設(shè)少量光纜,就可以滿足園區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)要求,極大減少室外線纜施工量,使園區(qū)組網(wǎng)更加簡(jiǎn)單、靈活。

[1]孫維平.FTTx與PON系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)例[M].北京:人民郵電大學(xué)出版杜,2013.

[2]王慶.光纖接入網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:人民郵電大學(xué)出版杜,2017.

[3]徐鵬.基于軟交換的下一代網(wǎng)絡(luò)解決方案[M].北京:北京郵電大學(xué)出版杜,2007.

[4]桂海源.軟交換與NGN[M].北京:人民郵電出版杜,2009.

[5]軟交換和固網(wǎng)智能化系列叢書(shū)編寫(xiě)組.華為軟交換系統(tǒng)維護(hù)指南[M].北京:人民郵電出版杜,2008.