FTTB/C+塑料光纖局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)FTTH

2019-11-05 03:12:03

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供稿：網(wǎng)友

　　一、前言
　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息社會的來臨，Internet、可視電話、遠(yuǎn)程教育、高清楚度電視以及交互式有線電視（視頻點(diǎn)播，電視購物等）等對通信業(yè)務(wù)的發(fā)展提出更高的要求，進(jìn)一步要求實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高速化、寬帶化，解決網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。大容量高速傳輸網(wǎng)技術(shù)（ip Over SDH、IP Over WDM）發(fā)展迅猛，技術(shù)日漸成熟，其傳輸速率和容量每年都在成倍增長，這無疑對最后100/1000m接入技術(shù)和方案也提出更嚴(yán)重的考驗(yàn)。
　　
　　目前，較成熟的接入技術(shù)有PSTN接入、ISDN接入、以太網(wǎng)接入、ADSL接入、HFC接入、DDN接入等。對于城域?qū)拵P光纖網(wǎng)來說，應(yīng)該根據(jù)具體情況采用多種接入方式相結(jié)合，為用戶提供經(jīng)濟(jì)實(shí)用、方便快捷的網(wǎng)絡(luò)接入。從現(xiàn)狀來看，采用以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)混合構(gòu)造一個城域?qū)拵P光纖網(wǎng)的分支網(wǎng)絡(luò)，是一種具有高帶寬、低成本，擁有最佳性價比的選擇，和其他網(wǎng)絡(luò)（如ATM網(wǎng)、SDH、Token-Ring網(wǎng)等）相比較，以太網(wǎng)具有良好的擴(kuò)充性能、廣大的用戶基礎(chǔ)和價格低廉等優(yōu)勢，因此我們采用快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)混合構(gòu)造城域?qū)拵P光纖網(wǎng)的末梢網(wǎng)絡(luò)，即用戶最后100/1000m接入。
　　
　　石英光纖由于其極低的損耗和色散特性，理所當(dāng)然是長距離、高速率、大容量傳輸網(wǎng)的最佳選擇。但在連接密集的用戶接入網(wǎng)中，其復(fù)雜昂貴的連接工藝增加了網(wǎng)絡(luò)成本。于是一種新型的傳輸介質(zhì)——塑料光纖（POF）擁有了強(qiáng)大的市場基礎(chǔ)，并得到了飛速發(fā)展。與石英光纖相比，塑料光纖由于其價格便宜、接續(xù)快捷、柔韌性好、抗輻射等優(yōu)點(diǎn)，成為短距離寬帶通信網(wǎng)的理想選擇。并有望取代金屬電纜而成為短距離高速率的傳輸介質(zhì)的核心。
　　
　　目前，光纖城域網(wǎng)已將石英光纖延伸到路邊（FTTB）和大樓（FTTC），因此，實(shí)現(xiàn)光纖到戶（FTTH）只有一步之遙。利用塑料光纖組建計算機(jī)局域網(wǎng)可以很好的解決最后100/1000米的用戶接入問題，從而真正實(shí)現(xiàn)光纖到戶（FTTH）。塑料光纖局域網(wǎng)作為解決最后100/1000m問題的建設(shè)方案雖然才剛剛起步，但是其未來發(fā)展空間極大，因此國內(nèi)外正投入大量人力物力研發(fā)完善此項目，這項工作目前已成為眾多網(wǎng)絡(luò)工程師及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商的研究重點(diǎn)。
　　
　　二、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計目標(biāo)和原則
　　利用塑料光纖組建計算機(jī)局域網(wǎng)是利用塑料光纖這種傳輸介質(zhì)將各臺計算機(jī)連接起來，從而達(dá)到共享軟、硬件資源，提高工作效率的目的。由于此網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于高數(shù)據(jù)吞吐量的用戶，因此還要求滿足高帶寬、高可靠性的現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸要求。因此塑料光纖局域網(wǎng)應(yīng)遵循以下原則：
　　
　　1、先進(jìn)性
　　
　　以先進(jìn)的、成熟的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、視頻等多媒體應(yīng)用，采用高新材料作為傳輸介質(zhì)，并選用先進(jìn)的接口技術(shù)和編碼方式，使整個通信網(wǎng)絡(luò)具有先進(jìn)性。
　　
　　2、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性
　　
　　從實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，著眼近期目標(biāo)和遠(yuǎn)期發(fā)展，選用性價比高的網(wǎng)絡(luò)組件，進(jìn)行最佳組合，利用有限的投資組建一個高性能的網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　3、性和保密性
　　
　　當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)的一大難題和重點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)的安全性。選用高可靠網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和技術(shù),充分考慮系統(tǒng)在程序運(yùn)行時的容錯能力和抗干擾能力，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院捅Ｃ苄浴?br />　　
　　4、兼容性
　　
　　選用符合國際發(fā)展潮流的國際標(biāo)準(zhǔn)軟件（協(xié)議），采用符合國際標(biāo)準(zhǔn)的接口技術(shù)及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使系統(tǒng)能方便接入各種異種網(wǎng)絡(luò)，兼容多種軟硬件設(shè)備。
　　
　　5、展性和升級能力
　　
　　網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有很好的擴(kuò)展性和升級能力，選用具有良好升級能力和擴(kuò)展能力的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和技術(shù)，在設(shè)計中充分考慮今后升級時能充分利用現(xiàn)有產(chǎn)品，以節(jié)約升級投資。
　　
　　三、網(wǎng)絡(luò)硬件的選擇
　　塑料光纖局域網(wǎng)硬件主要包括服務(wù)器、用戶計算機(jī)、塑料光纖光網(wǎng)卡、塑料光纖交換機(jī)、POF-RJ45光纖收發(fā)器（可選）和塑料光纖光纜。
　　
　　1、服務(wù)器
　　
　　中小型局域網(wǎng)服務(wù)器可選用小型機(jī)、工作站或PC Server。
　　
　　小型機(jī)和工作站的性能較好，總線速度快，吞吐量大，能很好也響應(yīng)多用戶服務(wù)請求，一般使用UNIX系統(tǒng)，當(dāng)然也有使用Windows NT的情況。PC Server在性能上不如小型機(jī)或工作站，但它比較便宜，而且對于不是非凡大的企事業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)，PC Server也能滿足其需求。PC Server一般使用Windows NT系統(tǒng)。
　　
　　在本方案中，我們選用2臺DELL PowerEdgetm 650作為服務(wù)器。并在服務(wù)器上插上千兆塑料光纖網(wǎng)卡，與中心交換機(jī)的千兆口相連，使服務(wù)器的傳輸速度達(dá)到千兆。
　　
　　2、用戶機(jī)算機(jī)
　　
　　選用目前公司部門配備的兼容機(jī)或品牌機(jī)。
　　
　　3、塑料光纖網(wǎng)卡
　　
　　計算機(jī)塑料光纖網(wǎng)卡具有以太網(wǎng)塑料光纖接口的PCI網(wǎng)卡，采用標(biāo)準(zhǔn)SC接口，支持即插即用、全雙工1000Mbps傳輸速率，符合IEEE802.3 1000Base-FX標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　4、塑料光纖全光交換機(jī)
　　
　　考慮到要求聯(lián)網(wǎng)的機(jī)算計數(shù)量，我們選用的交換機(jī)帶12個以太網(wǎng)塑料光纖下行接口，符合IEEE802.3 1000base-FX標(biāo)準(zhǔn)，支持1000Mbps的傳輸速率，可在工作組之間或不同網(wǎng)絡(luò)之間提供高帶寬、高性能的光纖連接，讓用戶能快速存取整個網(wǎng)絡(luò)資源，解決計算機(jī)與工作組交換機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸。
　　
　　5、塑料光纖光纜
　　
　　塑料光纖光纜采用日本旭硝子生產(chǎn)的LUCINA塑料光纖光纜。
其光纖直徑為0.5mm，數(shù)值孔徑（NA）約為0.185，衰減小于50dB/km，應(yīng)用波長為850nm，帶寬可達(dá)200Mhz·km。
　　
　　四、建網(wǎng)方案
　　1、網(wǎng)絡(luò)選型
　　
　　網(wǎng)絡(luò)方案的選擇會極大地影響網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力。我們選擇網(wǎng)絡(luò)方案的原則是：先進(jìn)性、成熟性和安全性。目前使用最為廣泛的局域網(wǎng)是基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，由于本方案目標(biāo)定在光纖到戶（FTTH），實(shí)現(xiàn)高帶寬、高速率，因此我們選擇千兆以太網(wǎng)技術(shù)來進(jìn)行組網(wǎng)。千兆以太網(wǎng)是相當(dāng)成功的10Mbps以太網(wǎng)和100Mbps快速以太網(wǎng)連接標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展。IEEE已批準(zhǔn)千兆位以太網(wǎng)工程IEEE 802E Task Force。
　　
　　千兆位以太網(wǎng)和已充分建立的以太網(wǎng)與快速以太網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)完全匹配。最初的以太網(wǎng)規(guī)范由分組格式定義，且支持CSMD/CD（帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問）協(xié)議、全雙工、流控制和由IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)定義的治理項目，千兆位以太網(wǎng)將使用所有這些規(guī)范。
　　
　　總之，千兆位以太網(wǎng)和治理員以前使用和了解的以太網(wǎng)相同，所不同的僅僅是比快速以太網(wǎng)快十倍與當(dāng)前的高帶寬需求應(yīng)用程序相協(xié)調(diào)的額外特性，而且和日益增強(qiáng)的服務(wù)器和臺式計算機(jī)的功能相匹配。
　　
　　2、網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
　　
　　由于網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)，故采用易于維護(hù)治理的星型網(wǎng)，星型網(wǎng)絡(luò)采用一個交換機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)存儲，這種網(wǎng)絡(luò)重新配置方便靈活，故障檢測也比較輕易，是以太網(wǎng)普遍采用的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖一所示：
　　

　　圖一塑料光纖局域網(wǎng)用戶接入系統(tǒng)拓?fù)鋱D
　　
　　3、方案說明
　　
　　對于一個大型光纖城域網(wǎng)來說，用戶接入部分為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的末梢，直接面向最終用戶，這一部分也正是寬帶網(wǎng)絡(luò)的瓶頸所在。目前石英光纖已經(jīng)成功的鋪設(shè)到路邊或大樓（FTTB/C），因此，我們可以采用塑料光纖局域網(wǎng)方便的接入。
　　
　　本方案采用千兆路由交換機(jī)作塑料光纖局域網(wǎng)系統(tǒng)的中心交換機(jī)（1個1310nm SX上行口，12個 850nm SX 下行口，還可擴(kuò)展其它模塊）以千兆交換的速度構(gòu)建局域網(wǎng)的主干，為整個網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供了較充裕的帶寬。大樓每一層及每個部門放置一臺千兆塑料光纖交換機(jī)，這樣就能與高速千兆主干很好的匹配。（其實(shí)，假如用戶要求不是非凡高的話，其他節(jié)點(diǎn)交換機(jī)可采用百兆塑料光纖交換機(jī)，由于主干帶寬較高，在各主干節(jié)點(diǎn)可以用堆疊技術(shù)將主干節(jié)點(diǎn)端口數(shù)擴(kuò)展至幾十個而不至于對主干造成太大的壓力。）選用旭硝子全氟化GI型塑料光纖作為傳輸介質(zhì)，最終計算機(jī)用戶采用千兆（百兆可選）塑料光纖網(wǎng)卡接入，從而實(shí)現(xiàn)光纖到用戶（FTTH）。由于整個用戶接入系統(tǒng)采用塑料光纖作為傳輸介質(zhì)，所以系統(tǒng)成本低于石英光纖用戶接入系統(tǒng)，相對于其他接入系統(tǒng)來說，塑料光纖用戶接入系統(tǒng)有較高的性價比，隨著塑料光纖光器件的普及和推廣，相信，此系統(tǒng)會有更高的性價比。
　　
　　五、網(wǎng)絡(luò)性能分析
　　1、傳輸速率及帶寬分析
　　
　　該局域網(wǎng)采用光交換機(jī)和光網(wǎng)卡，無需進(jìn)行多次電/光、光/電交換，避免了電/光、光/電交換時的瓶頸效應(yīng)，為網(wǎng)絡(luò)的高速率和高帶寬提供了保證。因?yàn)樗芯W(wǎng)絡(luò)設(shè)備均采用1000M以太網(wǎng)設(shè)備，傳輸速率最高可達(dá)1000Mbps，傳輸介質(zhì)采用低損耗GI-POF，帶寬可達(dá)200Mhz·km以上。同時采用1000base-FX快速以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式，因此網(wǎng)絡(luò)輸率可高達(dá)1000Mbps。
　　
　　2、可靠性和穩(wěn)定性
　　
　　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為整個系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)，其可靠性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到應(yīng)用的好壞，網(wǎng)絡(luò)的故障可能直接給應(yīng)用帶來災(zāi)難性的損失。
　　
　　首先，我們采用的專用塑料光纖交換機(jī)和塑料光線網(wǎng)卡，轉(zhuǎn)發(fā)存儲功能全在集成線路中完成，在出廠時經(jīng)過了生產(chǎn)公司的嚴(yán)格測試，有極高的可靠性、穩(wěn)定性。同時由于傳輸介質(zhì)采用塑料光纖，而塑料光纖傳輸數(shù)據(jù)的誤碼率也極小，并且它不受電磁干擾，因此在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，有非常高的可靠性和穩(wěn)定性。最后，我們采用了星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障的概率小得多。另外，由于網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)協(xié)議，以太網(wǎng)的幀校驗(yàn)序列（FCS）采用32位循環(huán)冗余效驗(yàn)（CRC），能檢測出：
　　
　　1）所有單個比特差錯；
　　
　　2）所有雙比特差錯；
　　
　　3）任意奇數(shù)差錯；
　　
　　4）任意突發(fā)差錯，當(dāng)突發(fā)差錯長度小于多項式除數(shù)長度。
　　
　　5）大多數(shù)較長的差錯。
　　
　　從以上幾個方面看出，不論是硬件還是軟件，我們的這個網(wǎng)絡(luò)都具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。
　　
　　3、經(jīng)濟(jì)性
　　
　　塑料光纖由高分子聚合物組成，價格比較便宜，基本和石英光纖持平。目前塑料光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的價格雖然較高，但是隨著生產(chǎn)和銷售規(guī)模的增加，會有較大的降價空間。假如從建設(shè)整個光纖系統(tǒng)來考慮，塑料光纖局域網(wǎng)系統(tǒng)具有很高的性價比，很輕易被高要求用戶接受，同時也有向廣大普通用戶推廣的可能。
　　
　　4、安全性和保密性
　　
　　目前，五類雙絞線一旦碰到強(qiáng)電磁干擾，很輕易引起網(wǎng)絡(luò)癱瘓，從而造成不可估量的損失，塑料光纖網(wǎng)絡(luò)，由于傳輸介質(zhì)采用塑料光纖，所以具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，即便在最惡劣的電磁環(huán)境里，也能正常工作。另外，普通的電纜在傳輸數(shù)據(jù)時會向外輻射電磁波，有可能會造成泄密，給數(shù)據(jù)通信帶來一定的安全隱患。而塑料光纖傳輸?shù)氖枪獠ǎ粫须姶泡椛渌跃哂泻芎玫陌踩院捅Ｃ苄浴?br />　　
　　5、網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)性和開放性
　　
　　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO） IEEE802委員會規(guī)定的千兆以太網(wǎng)協(xié)議。由于整個光纖以太網(wǎng)采用了先進(jìn)的千兆以太網(wǎng)媒體訪問技術(shù)，其協(xié)議和物理設(shè)備均符合國際標(biāo)準(zhǔn)，所以確保了網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)性和開放性。有效地提高了網(wǎng)絡(luò)的性價比。
　　
　　6、網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和升級能力
　　
　　網(wǎng)絡(luò)選用以太網(wǎng)協(xié)議，具有良好的開放性、擴(kuò)充和升級能力。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)采用windows操作系統(tǒng)，適合于多種媒體訪問技術(shù)并支持多種高層協(xié)議。
采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)化布線，可以方便地通過交換機(jī)端口級聯(lián)、堆疊等方式增加網(wǎng)絡(luò)工作站，因此，此網(wǎng)絡(luò)可以方便地擴(kuò)充和升級。

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