学院GPON系统方案.doc

目 录 1项目概况项目概况 1 1.1需求分析 1 1.2设计原则 1 2 .GPON 技术简介技术简介 4 3网络接入方案网络接入方案 8 3.1设计模型 8 3.2网络结构 1 3.3OLT 端配置10 3.4ONU 端配置.11 3.5设备部署规划 12 3.6配置清单 14 3.7带宽分析 15 3.8方案特点 17 3.8.1网络扩展17 3.8.2网络管理18 3.8.3服务质量18 Page 1 1 1 项目概况项目概况 1.11.1 需求分析需求分析 网络建设需求如下： 学校由 3 幢宿舍楼及 1 幢教学楼组成，本次 GPON 组网方案仅考虑学生 宿舍楼的网络方案。 每幢宿舍楼层高 6 层，共 200 间宿舍，每间宿舍 6 个学生，设置 2 个信 息点。 网络系统采用先进的 GPON 系统搭建，提供千兆主干，百兆到桌面的网 络接入能力。 整体网络模式上采用光纤到楼的模式为主，宿舍楼内通过 5 类线部署到 每个房间。 接入 Internet 速率由终端用户申请的账户带宽决定，所有主干和接入 设备均可网管，要求支持全线速转发 1.21.2 设计原则设计原则 基于对学院项目需求的深入理解，结合自身产品和技术特点，推出了完善 的解决方案，为校园提供“高扩展、多业务、高安全”的精品网络。 中职园校区网络建设遵循以下基本原则：中职园校区网络建设遵循以下基本原则： 高性能高性能 本次新建网络采用 GPON 技术，单纤提供 2.5G 带宽，实现千兆主干，百兆 桌面的接入能力。二层的网络结构，确保全网性能均衡，没有瓶颈节点，从接 入至核心均实现全线速转发，骨干提供万兆接口，确保网络后期可升级至万兆。 Page 2 可靠性与自愈原则可靠性与自愈原则 网络系统的稳定可靠是应用系统正常运行的关键保证，在网络设计中选用 高可靠性网络产品，设备充分考虑冗余、容错能力；合理设计网络架构，制订 可靠的网络备份策略，保证网络具有故障自愈的能力，最大限度地支持系统的 正常运行。网络设备在出现故障时应便于诊断和排除，充分体现计算机网络的 高可靠性。 技术先进和实用技术先进和实用 在保证满足校园业务、应用系统业务的同时，要体现出网络系统的先进性。 在网络设计中要把先进的技术与现有的成熟技术和标准结合起来，充分考虑网 络应用的现状和未来发展趋势。 可扩充可扩充 考虑到宿舍楼未来用户数量和业务种类发展的不确定性，要求网络系统具 有强大的扩展功能，包括性能的扩展和接入能力、覆盖能力的扩展。整个网络 要建设成完整统一、组网灵活、易扩充的弹性网络平台，能够随着需求变化， 充分留有扩充余地。 标准开放标准开放 技术选择必须符合相关国际标准及国内标准，避免个别厂家的私有标准或 内部协议，确保网络的开放性和互连互通，满足信息准确、安全、可靠、优良 交换传送的需要；开放的接口，支持良好的维护、测量和管理手段，提供网络 统一实时监控的遥测、遥控的信息处理功能，实现网络设备的统一管理。 安全可靠安全可靠 网络结构拓扑方便、灵活。要求支持动态地移动、加入及变化，根据不同 客户组成逻辑网段，故要求有虚拟 LAN 的功能。具有灵活可控的安全管理手段， 保证关键数据不被非法窃取、篡改或泄漏，并能满足安全防护规范的要求，安 全的远程访问能力。 Page 3 强强 QOS、强组播、强组播 校园网因为对视频、音频等多媒体业务的需求较大，所以整个网络具有较 完善的 QOS 特性对教育网而言就显得尤为重要。能不能对关键业务进行带宽优 先保证尤其是那些对时延敏感的业务进行保证是教育网必须考虑的一个重点， 为实现区别服务，整网端到端的 QOS 特性机制是优质网络业务的保证。另外组 播特性对于有效的保证多媒体流传输性能和节省带宽也有非常重要的意义，基 于组播的控制特性也会进一步保证组播流的控制、管理和安全，从而为实现校 园网内的多业务支持提供保障。 兼容性兼容性 能够最大限度地保证学校现有各种计算机软、硬件资源的可用性和连续性， 为不同的现存网络提供互联和升级的手段（如现有的双向教学系统），保证各 种在用计算机系统（包括工作站、服务器和微机等设备）的互连入网，充分利 用现有网络资源，发挥主干网的优势。 上网行为可控可管上网行为可控可管 宿舍上网记录满足公安部令第 82 号（互联网安全保护技术措施规定）要求， 精确到每个用户账户、IP、MAC 地址对应访问的每个统一资源定位符 URL；纪录 保存至少六个月，便于校方审计、统计和分析。 Page 4 2 2 GPONGPON 技术简介技术简介 随着网络应用的普及和网络用户的增长，互联网宽带接入用户增长迅速， 而且应用呈现多样化，复杂化的趋势。市场的需求变化以及技术的融合和发展 加速了新兴宽带业务和应用的出现，IPTV、视频监控、视频会议、网上教学、 网络游戏、VOIP 等新应用和业务的出现对目前的接入网带宽和服务质量提出 了更加严格的要求，现有的 DSL 或 LAN 接入方式很难满足新业务的需求。 这样的背景下，光纤接入技术得以迅速普及。只有光纤网络可以提供充足 的带宽来满足未来的需求，同时光纤在制造成本方面具有铜缆不可比拟的优势， 光纤网络正在从骨干向接入层延伸，最终将逐渐取代铜缆。随着光纤施工工艺 的日益完善和光接入技术的成熟，光纤接入网已成为一种必然趋势。 在光接入技术之中，无源光网络 PON (Ethernet Passive Optical Network)无 疑是最优的方案，将成为建设 FTTH/FTTP 网络的主要技术。 GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特无源光网络）技术 是无源光网络（PON）家族中一个重要的技术分支，其它类似技术包括 APON/BPON 和 EPON 技术等。GPON 是当前和未来数年内最受关注的光接入 技术。 Page 5 千兆以太网无源光网络 GPON 技术的出现为 FTTx 建设提供了高性价比的 解决方案，GPON 遵循 ITU-G.984 标准，它使用大量普及的以太网作为传输协 议和用户接口，具备良好的兼容性和经济性，结合无源光网络的技术和带宽优 势，提供非常高的性价比和良好的网络适用性。 相对于 EPON（Ethernet PON），GPON 网络具有更高的带宽和传输效率，更 适合高容量、大带宽的网络应用。标准的 GPON 网络由 OLT（Optical Line Terminal）、ODN (Optical Distribute Network)和 ONU/ONT(Optical Network Unit)组成。GPON 网络带宽可以达到下行 2.5Gbps，上行 1.25Gbps， 传输距离可以覆盖 20Km，通过无源分路器组成树型的网络结构，分路器的分支 比可以达到 1:64，甚至 1：128。这种点到多点的网络结构非常适合建设 FTTP/FTTH 接入网络。 GPON 网络结构 GPON技术主要优势如下： 资源资源点到多点网络结构，节省大量骨干光纤资源 Page 6 无源分光结构，大大减少有源节点机房数量 大大减少机房光电设备数量，对机房供电、配线、空间要求大为降 低 千兆主干，带宽高 逻辑上二级网络结构，全网性能均衡 20KM 覆盖，大大提高接入网覆盖范围 性能性能 端到端的 QOS，SLA，DBA，IGMP 等特性，彻底改变以太网的性能 传输过程无源，无有源节点，故障点大大减少 无源器件，可靠性大大增强 运维运维 电信级统一网管能力，直接管理制每个端口，大大提高运维效率、 降低运维工作量 与传统的基于点对点技术的光纤收发器或者交换机的方式相比，GPON 具 有明显的优势。 GPONMC+LAN 结构 点对多点，树状拓扑，两级结构， 网络结构简单 点对点，多级级联，大规模部署时网 络结构复杂 资源 单芯、无源传输，通过无源分光 器扩展，节省大量骨干光纤资源， 无需机房；需要楼宇设备，需进 行入户部分改造 点对点结构，双芯/单芯传输，耗用 较多主干光纤资源，需有源机房；需 要楼宇设备，需进行入户部分改造 性能 千兆主干，两级网络，具备 QoS、SLA、IGMP 等高端特性， 全网性能平衡 多级结构，全网性能不平衡，网络边 缘性能差，通常不具备全网 QoS、SLA，IGMP 等高端能力 管理 端到端的广电级全网统一管理能 力，控制力强 设备众多，不具备全网管理能力，网 络控制力较差 Page 7 运维 无源网络，故障点少，远程网管 能力突出，日常运维压力小 有源设备众多，故障点多，管理能力 弱，日常运维压力较大 成本 设备成本稍高，但综合建网成本 低（主干光纤、机房建设等）， 成本具备进一步下降空间 设备成本相对较低，但综合成本高， 成本已无继续下降空间 网络 扩展 易于扩展，可扩展性好，且不会 以大量增加建设成本和降低网络 性能为代价 可通过级联方式扩展网络，但需要增 加相关机房、交换机等配套，且会降 低网络性能 产品 成熟度 成熟，代表网络发展方向成熟 在本方案中，采用爱立信 BLM1500 GPON 系统作为中职园网络接入网络平台， 建设个办公、教学及宿舍楼等整个园区的基础传输网络。 爱立信公司是通讯领域世界领先公司，也是最早参与到 GPON 标准 ITU- G.984 标准的 GPON 厂商，其 GPON 系统 BLM1500 广泛应用于全球数十个国家和 地区，为数千万网络用户提供高质量的宽带接入服务。 Page 8 3 3 网络接入方案网络接入方案 3.13.1 设计模型设计模型 本次这也学院宿舍楼网络项目规模较大，预计有学生 3600 人。学生宿舍楼 是信息点较为密集的地区。初步构想按照以下方式设计网络模型：（此模型仅 为初期方案设计所设立，并不精确，将来根据实际规划进行修正） 每幢宿舍楼容纳 1200 名学生，供 200 间宿舍，每宿舍 6 人 每宿舍设置 2 个信息点接入，宿舍内如果多于 2 人上网，可采用下挂小 交换机的方式 学生上网通过 PPPOE 拨号的方式，每个帐号仅允许 1 个 MAC 地址拨入 每幢宿舍楼预计设计 400 个信息点，3 幢楼共 1200 个信息点 结构上采用光纤到宿舍楼，宿舍楼内用 5 类线部署到每间宿舍 考虑到学生是相对特殊的用户群体，其特征为渗透率高，并发率高，在 线率高，数据流量高，网络设计时要充分考虑带宽设计。目前按照每间 宿舍 4 个学生上网的模型进行设计 所有宿舍楼均采用 FTTB 型 ONU Page 1 3.23.2 网络结构网络结构 Page 10 3.33.3 OLTOLT 端配置端配置 爱立信 BLM 1500 GPON OLT 提供运营商级 99.999%高可靠性，公共部件没 有单点故障，中央控制卡和交换矩阵全面冗余。 交换矩阵采用双发选收模式，单卡故障时没有任 何业务中断。 每一个通用插槽到背板的带宽为 20Gbps。模 块化的体系架构使得系统非常易于配置和扩容， 可随着业务和容量增长轻松升级。 机框的物理外观如下图所示， 机框共 18 个槽位，拥有业界最大的系统 接入能力，单台 OLT 最大可以支持 7680 台 ONU 的接入 中间 2 个插槽为主备用的交换矩阵卡，其余 16 个通用插槽为任意线路 卡的组合 2 个冗余的 -48 V DC 电源 可热插拔的风扇 主控板（FAB）支持 1：1 的冗余配置模式，采用业界先进的双发选收机 制，当主控板卡发生故障的时候，备份业务板卡可以迅速切换并接管整 个系统，从而保证业务的零中断。 Page 11 FABGP8 G28 下行 PON 板卡（GP8）板卡，单板具备 8 个 PON 口，每个 PON 口支 持 1：64 的分光比，单板最多支持 512 台 ONU 上联板（G28/E28）单板具备 2 个 10G 接口和 8 个千兆接口，可以为 业务提供充足的上联带宽 3.43.4 ONUONU 端配置端配置 本方案选用爱立信 T720GONU。T720G 为特制的室内 FTTB ONT，可借助 GPON 为商务楼或公寓提供经济高效的三重播放业务。T720G 可提供 24 个支持 语音业务的 POTS 接口端口，以及 24 个支持数据（IPTV 等以太网服务）传输 的 10/100Base-T 接口。 Page 12 3.53.5 设备部署规划设备部署规划 3.5.1 OLT 部署方案部署方案 配置爱立信 BLM 1500 OLT 1 台，部署在运营商机房内（非校内机房） 配置 2 块 FAB 高性能主交换板卡，1：1 冗余配置，保障系统的零业务 中断 配置 1 块下行 GP8 板卡，每块 GP8 板卡可以提供 8 个 PON 口，本次 方案中使用 6 个 PON 口 配置 1 块上行 E28 板卡，单板卡配置 8 个 GE 光接口模块，可提供最 高 8G 的上联带宽 上联运营商的城域网交换机，接入到运营商城域网中 PON 口通过骨干光纤直接连接至学校宿舍楼，每幢宿舍楼 2 根光纤， 共需 6 芯骨干光线 Page 13 3.5.2 分光器部署方案分光器部署方案 在分光比方面：考虑到学生使用网络的时候，对带宽的需求比较大，而 本次部署的 ONU 为 24 端口的 FTTB 型 ONU。为了提供充足的带宽能 力，保证网络性能，对于 FTTB 节点，采用 1：8 的分光比，即每根光 纤通过分光后，接入 8 台左右 ONU。 分光方式采用 1 级分光的结构，骨干光纤直接引入到每幢宿舍楼设备间 中，部署 1：16 分光器 每幢楼宇分别部署 2 台 1：16 分光器（实际上每个分光器只采用 8 支 到 9 支分光），采用 1：16 分光器主要考虑到将来可能需要的扩展以 及一些可能的特殊节点的接入（例如 FTTH ONU，WIFI AP 等），共 需 6 台 1：16 分光器 光纤经过分光器分光后，直接连接设备间内的 T720 ONU，实现该宿 舍楼的接入覆盖 3.5.3 ONU 部署方案部署方案 ONU 采用 T720G ONU，每个 ONU 可提供 24 个 FE 端口 ONU 部署在每幢宿舍楼的设备间内，再通过 5 类线连接到每间宿舍的 每个信息点处 每幢宿舍楼部署 18 台 T720G ONU，平均每台 ONU 覆盖 1112 间 宿舍 3 幢宿舍楼共 54 台 T720G ONU Page 14 3.63.6 配置清单配置清单 节点类型节点类型产品号产品号中文描述中文描述单位单位数量数量 OLTINF 901 4531/1EDA 1500 OLT, 17U 机架/机框组合子架 1 OLTINF 901 4667/117U 光纤管理架盘 1 OLT INF 901 4174/1/CN FAB320, 320Gbps 交换矩阵/节点控制板（含软 件） 块 2 OLT INF 901 4176/1/CN GP8; 8-Port GPON 带 B+ SFP 模块的 GPON 板卡（含软件） 块 1 OLTINF 901 4178/1G28, 2x10GigE & 8x1GigE 上行业务板块 1 OLTINF 901 3913SFP 模块，10km-1000baseLX块 8 ONU ONU INF 901 5173/1/CN T720-24，24 个 10/100 自适应端口， 24 个 POTS 口 台 54 本地采购配套线缆光纤（注：具体长度和接头可能根据不同现场情况勘站后变动）本地采购配套线缆光纤（注：具体长度和接头可能根据不同现场情况勘站后变动） ODN 1:16 分光器（或相同分支数的组合）个 6 ODNCHQ-F115FS光跳纤 SM 15M FC - SC条 8 ODNCHQ-F210LLD光跳纤 SMD 10M LC - LC对 8 OLTCHQ-C601AB 地线（1 米黃綠接地电缆，25mm 带铜鼻子，低 烟无卤阻燃） 米 10 OLTCHQ-C601AA机架电源线，25 平方红兰电源线带铜鼻子米 20 Page 15 3.7带宽分析带宽分析 1）典型业务带宽需求 业务类型上行带宽下行带宽 聊天、即时通讯 256K256K Internet 浏览/email 128K512K VOIP128K128K 视频通信 512K512K 网络游戏 512K512K 标清视频（IPTV） 64K2M 高清视频 128K8M P2P8M8M 2）业务分布测算方法 根据用户分布和开通业务情况，估算各种业务的用户所占比例，算出所需 设计总带宽。在实际项目中，由于用户类型往往单一或者类似，因此可以按照 某种单一用户使用某一特定业务的模型来进行带宽测算 3）带宽计算 带宽计算模型通常需要考虑如下系统变量： 用户模型，FTTH/FTTB 等，需要考虑到单一 ONU 下挂用户数量 用户业务接入比例（take rate） 同时在线率 需要充分考虑到每用户平均业务模型和平均带宽耗用比率 充分考虑 GPON 系统在 DBA 等方面特性，可以大大提高实际可使用带 宽 因此带宽计算公式为： （GPON 端口数*2300M）/（ONU 数*每 ONU 覆盖用户数*用户接入率*同时在 线率） Page 16 4）本方案带宽计算： 在本方案中，我们充分考虑了学生群体可能存在的特殊高带宽需求，按照 本设计方案： 总共采用 6 个 GPON 端口 每个 GPON 端口能够提供 2300M 左右的下行带宽 每个 PON 口接入 9 台 ONU 每台 ONU 可覆盖 12 间宿舍 72 个用户 学生总数约为 3600 人 考虑到学生接入率很高，暂时设计 65%的渗透率 最大同时在网率按照 80%计算 则每用户的带宽为 2300*6/（3600*65%*80%）=7.4M 即本网络在极端情况下可以为每个用户提供最低 7.4M 的带宽，考虑到实 际应用情况，每用户实际可用带宽将大大高于本计算值。 Page 17 3.83.8 方案特点方案特点 使用 GPON 平台可以充分实现数据接入网的设计目标，由上面的网络设计可 以看到 GPON 作为校园传输接入解决方案的主要优势： 从网络结构来看，GPON 技术提供的是一种点到多点的连接，在网络拓扑结 构上是一个树型的结构，但在逻辑结构上是星型的连接，即每个 ONU 都是直接 连接到局端设备，避免网络的非平衡结构，比传统的点对点或环状的网络有更 强的接入能力，能节省大量干线光纤，减少投资。 从管理的角度来看，由于采用 GPON 作为统一的多业务承载平台，使得用一 套中心管理系统对整个网络进行管理成为可能。 从维护的角度看，无源光网络的特点是采用无源器件，大大减少网络故障 点和外围机房配套设施。这样能在校园网络系统运行中节省维护成本，及时发 现问题和解决问题。 从网络建设角度来看， GPON 是一个可持续发展的网络，利用其无源分光 的特点，在合适地点增加分光器即可以增加网络节点，为将来的网络扩容提供 了可能。 从部署速度角度看，借助 GPON 能够快速部署和扩展的特点，可以更快更灵 活的进行网络的部署，满足和谐社会发展的需求。 3.8.1网络扩展网络扩展 GPON 网络是一种树型结构网络，扩展性非常好。OLT 与 ONU 直接通过分光 器连接，中间全部是无源设备，非常易于网络部署，而且网络实施和业务开展 非常迅速，网络结构可以依据用户发展的业务规模不断调整。如下图所示： 网络初期只需投入局端设备和少量用户端设备，根据用户发展情况将 GPON 网络不断延伸。减少初期投资压力，增加投资回报。 Page 18 一台 OLT 局端设备的最大容量是 14 块 GP8 卡，每张 GP8 有 8 个 PON 口， 每 PON 口最多支持 64 个 ONU，因此一台 OLT 最多可以连接 7680 个 ONU，也就是 说一台 OLT 可以直接连接数千个用户终端，同时有充足的带宽，不会造成接入 网的瓶颈。 3.8.2网络管理网络管理 面对复杂的多媒体信息网，如何有效地管理网络，使其稳定高效安全地运 行，为业务系统提供支撑，是摆在网络建设者面前的一大难题。GPON 平台有一 个灵活、可靠、安全、可扩展的网管系统，包括设备本身的管理特性和电信级 的图形化网络管理平台，可以有效管理系统和业务。 GPON 平台提供电信级