xPON技术在校园网平化中的研究应用.doc

xPON技术在校园网扁平化中的研究应用 李金方1，徐峰 2，徐晗2 （⒈ 河海大学信息中心，南京 210098；⒉ 中国移动江苏公司南京分公司，南京 210029） 摘要： 针对高校网络扁平化应用中存在的光纤占用较多以及为了保证接入交换机上联带宽而需增加使用有源汇聚交换机的问题。文章提出一种利用PON（Passive Optical Network）无源光网络技术的方法，作为对校园AON (Active Optical Network，有源光网络)传输技术的补充，达到既减少光纤占用较多的问题，又能使得接入交换设备上联带宽获得充分保证的问题，同时还能减少有源汇聚交换机产生的故障以及降低网络建设的投资和网络运维的成本。 关键词：网络扁平化，xPON，OLT，网络安全，用户隔离TP393.05 ， 文献标志码：A 0. 引 言 随着人们对远程教学、视频会议、园区视频监控等多媒体应用的需求的增加，电子商务的广泛使用，特别是物联网技术的发展应用，对校园网络的功能需求提出更高要求。而如何保障网络运行和增强服务，提高网络的利用率，满足师生日益增强的信息化需求，为教学和科研提供多元化的服务，为学校发展提供有用的决策支持，让校园网用户充分享受信息化成果，则成为当前的工作重点。目前校园网络的拓扑结构通常采用四层方式：出口核心汇聚、区域汇聚、楼道汇聚与宽带接入，其中出口核心汇聚、区域汇聚、楼道汇聚的网络交换设备之间的连接采用光纤为介质的以太网传输技术，而从楼道汇聚与宽带接入交换设备以及用户终端之间的连接均采用铜芯线为介质的以太网传输技术。这样的传输方式简单高效，在校园网的使用中作出了巨大的贡献，然而在网络扁平化的工作中也存在光纤占用较多的问题（一路信道使用两芯光纤），特别是一些信息点比较稀疏的楼宇里（信息点数量在200个以下时）就存在如何保证接入交换机上联带宽与是否加用楼道汇聚交换机的均衡问题。针对这些问题，本文提出一种利用PON（Passive Optical Network）无源光网络技术的方法，作为对校园AON (Active Optical Network，有源光网络)传输技术的补充，达到既减少光纤占用较多的问题，又能使得接入交换机上联带宽获得充分保证的问题。以AON传输技术为主，PON传输技术为辅构建的新一代校园承载网络拓扑结构如图1： 1. PON传输技术的组网方法 1.1 PON传输技术概述 以太网是在20世纪80年代发展起来的一种局域网技术，由于其具有使用简便、价格低、速率高等优点，很快成为局域网的主流。随着千兆以太网（GbE）的成熟和万兆以太网（10GbE）的出现，以及低成本地在光纤上直接架构GbE和10GbE技术的成熟，以太网开始进入城域网和广域网领域。如果接入网也采用以太网将形成从局域网、接入网、城域网到广域网全部是以太网的结构。采用与IP一致的统一的以太网帧结构，各网之间无缝连接，中间不需要任何格式转换，将可以提高运行效率、方便管理、降低成本。以太网技术的实质是一种二层的媒质访问控制技术，可以在五类线上传送，也可以与其它接入媒质相结合，形成多种宽带接入技术。如与光纤传输介质相结合，产生xPON技术；在无线环境中，发展为WLAN技术。 光纤传输由于其大容量、保密性好、不怕干扰和雷击、重量轻等诸多优点，已经得到迅速发展和应用，主干网线路基本光纤化。随着光纤技术发展和光纤成本的急剧下降，光进铜退、光纤在接入网中的广泛应用已是一种必然趋势。光纤接入技术实际就是在接入网中全部或部分采用光纤传输介质，实现用户高性能宽带接入的一种方案。光纤接入从技术上可分为两大类：AON和PON。PON是一种基于光纤传送网的长距离的网络接入技术。xPON采用点对多点架构，一根光纤承载上下行数据信号，经过1：N分光器将光信号等分成N路，以光分支覆盖多个接入点或接入用户的网络，由于消除了局端与用户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，特别是在组网时可以充分利用分光器的配置，达到接入交换机上联带宽获得保证又能获得带宽分配均衡的问题。无源的特性使得网络布放更加灵活，无需机房和电源等，共享光纤的特性能够节省大量的光纤资源，使得接入网线路成本更低，简洁的网络拓扑结构极大地节省了维护成本。而纯光介质的结构，透明的光纤宽带网络，使得对未来信息业务发展保持了技术的安全性和扩展性。 1.2 xPON传输技术的通信原理 xPON是一种应用于接入网的技术，它由光线路终端（OLT— Optical Line Terminal）也称为局端设备与多个用户端光网络单元（ONU—Optical Network Unit）之间通过无源的光缆、光分/合路器（Splitter)等组成光分配网（ODN—Optical D