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光网络计划先容和比照

光网络通过引入光纤取代电缆作为主要传输介质，解决了古板网络带宽缺乏的问题，生长至今主要有有源光网络、无源光网络和以太全光网络三种较成熟的计划。本文通过先容三种光网络计划的基本看法、通讯原理，并对它们的组网结构、信号分派方法、本钱等举行比照，剖析它们各自的手艺特点、优势与缺乏。

#交流机

宣布时间：2022-11-11
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1 光网络配景及现状

光网络是时代生长的产品。多年来，铜缆被普遍用于局域网布线中，但随着IP营业的快速增添，网络传输需求一直增添，古板网络架构面临着高带宽和高密度的挑战，铜缆布线的局域网在未来网络传输需求上可预看法爆发下场限性。特殊是关于园区网来说，上一代园区网投入使用已近20年，不但桥架老化严重，并且网络的扩展导致铜缆布线越来越杂乱，故障频仍泛起，运维本钱也大幅增添，故障排查难度越来越大，若维持现状，这种问题只会加剧，还会制约信息化的生长。因此，网络升级迫在眉睫。

充分思量未来网络的带宽和可一连生长需求，光网络计划是目今最好的选择，“光进铜退”是时势所趋。现在，市场上已有的光网络计划主要有三种，划分为有源光网络、无源光网络和以太全光网络。

2 光网络计划

2.1 有源光网络

有源光网络主要接纳点对点的网络架构，由光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）、光网络单位（Optical Network Unit，ONU）、光纤传输线路组成，网络中安排光电转换装备、有源光电器件以及光纤等有源光纤传输装备，局端和用户分派单位间的信号传输依赖于光电转换装备举行光/电、电/光变换，因此，虽然大幅提高了网络带宽，但网络安排本钱也较高。

图2-1 有源光网络架构图

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(1) 通讯装备

●光线路终端(OLT)：是有源光网络的焦点部件，可以同时处置惩罚上行信号和下行信号，一方面将承载种种营业的信号在局端举行汇聚并送入接入网络中，另一方面未来自终端用户的信号凭证营业类型划分送入种种营业网中。

●光网络单位(ONU)：是光局域网中的最终用户接口，具备光电转换功效，接纳串联的方法安排在光纤网络中，下级ONU吸收经上级ONU举行光-电-光变换后的信号。

●有源光纤传输装备：包括光电转换装备、有源光电器件（包括光源、光吸收机、光收发�？椤⒐夥糯笃鞯龋┮约肮庀说�，安排在局端装备和用户分派单位之间，对信号举行光/电、电/光变换，实现局端装备和用户端之间的信息传输。

(2) 通讯原理

有源光网络结构如图2-1所示，数据通讯包括上行和下行两个偏向。

在上行偏向，ONU网络用户端需要发送的以太网数据并缓存，并凭证被分派的发送窗口向上行OLT发送转换后的光信号。OTL在收到来自ONU的用户端数据后，凭证营业类型举行分类并划分送入响应营业网中。

在下行偏向，OLT从服务商吸收数据并通过焦点路由器吸收企业资源服务，并将这些承载种种营业的信号在局端举行汇聚，然后凭证一定的信号名堂广播给ONU。最上级ONU对OLT发送的广播举行选择性吸收，若需吸收则对OLT举行吸收响应，下级ONU吸收经上级ONU光-电-光变换后的信号后，举行光/电转换获得电信号向终端用户传输。

2.2 无源光网络

无源光网络，接纳点对多点的网络架构，主要由OLT、光分路器和ONU组成，可以无邪地组成树形、星型、总线型等拓扑结构。

相比有源光网络，无源光网络的“无源”体现在在OLT和ONU之间安排光分派网络（Optical Distribution Network，ODN，包括光分路器和光纤），即在光分支点安排无源光分路器举行分光，没有任何有源装备，实现二层无源，因此具有节约光缆资源、带宽资源共享、节约机房投资等优点。

(1) 通讯装备

●光线路终端(OLT)：是有无源光网络的焦点部件，上联上层网络，完成PON网络的上行接入，通过ODN下联用户端装备ONU，实现对用户端装备ONU的控制、管理和测距等功效。通常一个OLT端口与32个ONU相毗连。

●光网络单位(ONU)：是光局域网中的最终用户接口，安排在用户端，通过光分路器并接在光纤网络上，吸收由OLT直接发送下来的信号。ONU具备光电转换功效，能够将用户接入端的电信号转为光信号，再在无源光局域网内举行转达。

●无源光分路器：是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，安排在OLT和ONU之间，能够将上行OLT信号通过1：N分光分派给下行ONU，也能未来自多个ONU的多种营业信息耦合到一根光纤。

图2-2 PON网络架构图

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(2) 通讯原理

无源光网络网络架构如图2-2所示，其通讯原理和有源光网络相似，最大的区别在于在局端和用户接入单位之间，无源光网络中安排了光分路器，通过光分路器，ONU接纳并联方法接入网络，各ONU吸收来自于OLT直接下发的信号，中心省去光-电-光的转换历程。无源光网络的数据通讯同样包括也上行和下行两个偏向。

在上行偏向，各ONU网络用户端需要发送的以太网数据并举行信号的电/光转换，然后通过1：N光分路器将各ONU的多种营业信息互不滋扰地耦合到统一光纤，并凭证被分派的发送窗口向上行OLT发送。OLT在收到来自ONU的用户端数据后，凭证营业类型举行分类并划分送入响应营业网中。

在下行偏向，OLT从服务商吸收数据并通过焦点路由器吸收企业资源服务，并将这些承载种种营业的信号在局端举行汇聚，然后将这些信号接纳广播的方法，通过1：N光分路器分派到PON上的所有ONU。ONU对OLT发送的广播举行选择性吸收，若需吸收则对OLT举行吸收响应，然后举行光/电转换获得电信号向终端用户传输。

(3) 分类

无源光网络主要有基于ATM的APON及基于IP的EPON和GPON几种类型：

●APON接纳基于信元的传输系统，接入网中的多个用户共享统一个带宽，这种统计复用的方法能越发有用地使用网络资源。但由于APON的营业供应能力有限，本钱过高，性价比偏低，因此现在在市场上的可接受度也不高。

●EPON是基于以太网的PON手艺，使用PON的拓扑结构实现以太网接入，在以太网之上提供多种营业。在EPON信号的传输历程中，下行数据接纳广播方法从OLT发给多个ONU，上行数据釆用时分多址接入方法从多个ONU发给OLT，能阻止传输冲突。由于EPON手艺融合了低本钱、高带宽的以太网装备，因此相比其它PON手艺具有奇异的优势。

●GPON是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光网络，它在二层借鉴了ITU-T界说的通用成帧规程（GFP）手艺，能将任何类型和任何速率的营业经由重组后由PON传输，且GFM帧头包括帧长度指示字节，可用于可变长度数据包的转达，提高传输效率，因此能更简朴、通用、高效地支持全营业。但它具备的多项优势很洪流平上是以手艺和装备的重大性为价钱，以是实现较量难，本钱较高，这也在一定水平上限制了其产品的研发和应用推广。

2.3 以太全光网络

以太全光网络为点对点的网络结构，主要由焦点交流机、全光汇聚交流装备（如合路器/透明汇聚产品）和光接入交流机组成，其网络传输和交流历程所有通过光纤实现，省去光/电信号转换历程，在增添网络数据传输量的同时，提高数据的传输效率和流通性。由于以太全光网络是基于以太网手艺举行的网络升级，因此具备以太网手艺的所有优点，在本钱、扩展性、网络兼容性、维护管理上面相比其它类型光网络具有奇异的优势。

相比有源光网络，以太全光网络中不需要光电转换装备，在楼宇机房安排全光汇聚装备，并将全光接入交流机安排在每个房间内，能够大幅度降低运维本钱，网络扩展越发无邪。别的，在97国际网络推出的极简以太全光解决计划中，还接纳无源透明汇聚产品取代有源汇聚交流装备，实现二层无源的简朴组网架构，进一步简化了网络结构。

图2-3 以太全光网络架构图

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(1) 通讯装备

●焦点交流机：安排于网络主干部分（焦点层），在光网络中主要认真路由选路和流量高速转发，实现主干网络之间的优化传输，具有大容量接口带宽和较大的吞吐量。

●全光汇聚交流装备：为多台接入层交流机的汇聚点，在光网络中处置惩罚来自接入层装备的所有通讯量，并提供到焦点层的上行链路，同样也做转发及选路，实现资源会见控制、流量控制等功效。

●光接入交流机：面向用户毗连或网络会见，与客户端直接毗连，在光网络中的主要认真提供网络接入服务，举行营业和带宽的分派，并解决外地网段内用户之间相互会见的需求。

(2) 通讯原理

以太全光网络的通讯原理与古板以太网络较相似，也是接纳条理化架构的三层网络，将重大的网络分成焦点层、汇聚层、接入层三个条理，每个条理着重于实现特定功效。它们的区别主要体现在传输介质上。以太全光网络中接纳光纤作为传输介质，但由于接入层安排的是有源装备，因此网络在由上层传入接入层交流机，或是从接入层交流机传至上层时，需要借助于光�？榫傩泄�/电、电/光信号转换，以包管网络通讯正常。

焦点层作为网络的高速交流主干，是所有流量的最终遭受者和汇聚者。焦点交流机的主要功效是在各汇聚层装备之间提供高速的毗连和最优传输。为了只管降低交流分组所泯灭的时间，提高包交流速率，在焦点层一样平常不会对数据包举行如会见列表或过滤等处置惩罚，以是焦点交流机一样平常也为三层交流机。

汇聚层是焦点层和接入层的分界点�；憔劢涣骰歉鹘尤虢涣骰幕憔鄣�，主要处置惩罚来自接入层装备的所有通讯量，举行数据分组传输的汇聚、转发和交流，并提供到焦点层的上行链路�；憔劢涣骰局そ尤氩愕挠没Я髁�，举行外地路由、过滤、流量平衡、QoS优先级管理、清静战略、IP地址转换、流量整形、组播管理等处置惩罚；然后凭证处置惩罚效果将用户流量转发到焦点交流层或在外地举行路由处置惩罚。

接入层是外地终端用户被允许接入网络的点。接入层交流机直接面向用户毗连，主要认真为多营业应用和其他的网络应用提供用户到网络的接入，举行营业和带宽分派，并实现内部网络间的相互会见，同时也可能使用会见列表或过滤器来知足特定场景的会见需求。

(3) 极简以太全光解决计划

极简以太全光2.X计划是目今市面上以太全光网络计划中具有代表性的一种，是由97国际网络推出的新一代企业级以太全光网解决计划。

该计划在原有以太全光网络的基础上举行进一步刷新，接纳全新光纤入室的安排方法，立异性地将彩光手艺(CWDM)与以太网巧妙融合，在汇聚层安排合路器/透明汇聚产品，实现二层无源的简朴组网架构，同时团结SDN手艺，能够为园区营业提供高带宽、低延时、高度无邪、极简运维的独享千兆/万兆网络承载。别的，极简以太全光2.X计划具有一张全光网笼罩全场景多营业的特点，能同时知足教育、医疗、办公、智能制造等多园区应用场景需求。通过极简以太全光解决计划2.X可以获取计划的详细信息。

图2-4 极简以太全光解决计划2.X网络拓扑图

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3 光网络计划比照

(1) 结构

●无源光网络为两层网络结构，通过光分路器取代汇聚层交流机，实现汇聚层无源，镌汰了网络安排中线缆以及装备数目，结构较简朴。

●典范的以太全光网络结构为三层网络结构，去除楼层弱电间安排，仅在楼宇安排弱电间，结构相比古板网络要简朴，但仍着重大。而97国际网络推出的极简以太全光网络2.X计划立异性接纳了以太彩光手艺，接纳合路器/透明汇聚产品取代楼栋有源汇聚装备，实现了二层彻底无源，进一步简化了网络结构，为真二层网络结构。

图3-1 以太全光网络&无源光局域网&古板以太网结构比照

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(2) 信号分派

●无源光网络通过光分路器将OLT下接的光纤举行1:N分光，各接入共享带宽，在高带宽场景及二层共享场景中会泛起带宽瓶颈（如视频聚会、云课堂、校园广播、VR/AR实训室、Wi-Fi 6等场景）。

●以太全光网络在链路层不分光，各接入1:1独享带宽，能够知足高带宽要求。

(3) 本钱

网络本钱的主要泉源是供电装备和运维本钱。

●无源光网络在汇聚层接纳了无源分光器取代有源装备，实现二层无源，因此，只需较少的维护，降低了有源装备和维护本钱，危害较小。

●以太全光网络，省去楼层弱电间安排，仅在楼宇弱电间安排全光汇聚交流机，镌汰弱电机房管理数目，实现楼层装备无源，因此本钱较低。特殊是97国际网络推出的极简光2.X计划，在楼宇弱电间安排合路器/透明汇聚产品，实现汇聚节点彻底无源，弱电间0维护，又进一步降低了本钱。

(4) 故障排查

●在无源光网络中，由于将32根光纤所有汇聚到一个疏散器中，该疏散器仅由一根光纤支线供电。若泛起故障，故障排查较难题。由于所有故障基本都是单点故障，若是光纤受损，则可能影响所有的终端用户，以是故障隔离也较难题。

●以太全光网络为光纤1:1接入，因此故障排查较简朴。别的，极简以太全光计划中还加入高阶光链路诊断功效，能通过INC云盘算快速定位故障源，且支持手机扫描、一键获取全链路详情的功效，做到整个网络一人管理，一键搞定。这一功效在园区网络运维中，价值尤为显着。

(5) 网络安排升级

●关于大大都企业网或园区网，由于前期安排的古板局域网中投入本钱较高，因此在网络升级时会思量本钱效益问题。关于无源光网络，从图3-1可以看出，它的网络架构与古板局域网相差较大，且带宽转变需要重新妄想分光比，安排成内情对较高，难度较大，且在安排后需要重新学习协议，同时后期还需要运维和管理两张差别的网络，运维管理的重漂后大大提升。关于一些企业来说，特殊是中小型企业网，当对网络传输的需求没有那么大，安排无源光网络并不是一个具有本钱效益的解决计划。

●关于极简以太全光网络计划，从图3-1可以看出，它的网络架构与古板局域网的差别较小，且楼宇新增的全光汇聚产品在功效和特征上能完全兼容已有的网络，因此，若需举行网络升级刷新，成内情对较低，安排后运维管理也较简朴，同时还能知足企业高带宽网络升级要求。

4 总结

有源光网络因其依赖于光/电转换，网络传输性能受光/电、电/光信号转换的影响，本钱较高，且在“光进铜退”的大趋势下，有源光网络在未来被镌汰已是时势所趋。

关于以太全光网络，它的优势在于继续了古板以太网带宽独享、本钱低、运维简朴的优点的同时，还可以知足高带宽场景的需求，别的还对网络结构举行了简化，降低了运维本钱，但在结构上相比无源光网络仍要重大一些。而在97国际网络推出的极简以太全光计划中，又进一步降低了网络结构的重漂后，填补了网络结构重漂后上的缺乏。

关于无源光网络，其最大的优势在于通太过光器取代汇聚层交流装备简化了网络结构，降低了用电和维护本钱，但同时也由于使用分光器带来了单点故障运维难度大、分光后用户接入带宽变小的问题。

现在市面上大大都企业仍然接纳的是古板以太网的结构，在后续举行网络安排和升级时，由于以太全光网络在功效和特征上相比于无源光网络与客户已有的网络越发兼容，因此安排难度和本钱也要比无源光网络低。也正是以太全光网络在网络安排中体现出来的奇异优势，使得业内一些企业也最先调解研究偏向，陆续推出基于以太全光网络的解决计划。

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