PON+WLAN无线宽带接入方案.docx
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PON+WLAN无线宽带接入方案
PON+WLAN校园网
无线宽带接入方案
2010年1月
第1章市场分析
随着社会的发展,笔记本电脑持有率不断上升,对通信业务的需求不断变化和增长,他们需要高带宽、安全可靠、“无处不在”的网络。
而传统以太网交换机提供的有线宽带接入,局限性已经越来越突出:
(1)病毒和广播风暴,它们广泛存在于网络中,占用了大量带宽,干扰了用户的正常业务;
(2)组网缺乏灵活性,一般采用“L3汇聚交换机+L2交换机”方式,由于L3交换机需要供电,所以只有在提供电力的场所,才能用L3交换机汇聚网络资源,这样降低了铺设光纤的灵活性。
所以,一种能够提供更优质的网络和更先进的宽带服务的,一种新的技术——PON(PassiveOpticalNetwork,无源光网络),应运而生。
PON作为下一代网络的重要技术之一,可以有效提高接入层带宽,并且通过划分VLAN技术天然隔离每个用户,这样就有效的防止了病毒和广播风暴的发生;同时,分光器(无源器件,无需供电)的使用,让PON光纤网络无处不在,结合WLAN进行任意灵活的无线宽带覆盖。
构建无线网,主要的目标群体是拥有笔记本等并有无线上网需求的用户。
这里可以分成三种情况:
(1)定居在校园内的老师,他们的经济能力一般较强;
(2)单身青年教职工,经济能力不错,但具有一定的人口流动性;(3)学生,校园内最大的客户群体,普遍经济能力一般,因大部分学生毕业后将走出校园,因而具有很强的人口流动性。
面对这3种不同的客户群体,资费方式也有差异:
(1)定居校园的老师,建议采用包月的套餐;
(2)单身教职工,建议采用包月或者记账卡的方式(发放充了值的卡片,用户即能通过卡的帐号和密码接入网络,卡片还能继续充值。
清华大学深圳研究院即采用这种方式);(3)学生,建议采用记账卡或手机号码绑定(每个手机用户的手机号码作为帐号,密码由联通公司通过短信发送到用户手机上,用户在笔记本上输入帐号和密码即可接入网络)的方式。
目标群体的宽带通信,主要发生在三种典型的场合。
(1)半开阔空间,如大教室、图书阅览室等;
(2)封闭空间房间教多的楼宇,如学生宿舍、实验室、教师小区等;(3)校园内的户外公共区域,如操场、草坪、人工湖等。
下面,对于这三种典型的应用环境,分别给出组网方案。
第2章组网方案描述
在说明组网方案之前,这里先简单介绍一下PON。
PON技术是一种点到多点的光纤接入技术。
由局侧的OLT,用户侧的ONU以及ODN(光分配网络)组成。
所谓“无源”,是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源,全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成。
组网拓扑图如下:
PON系统作为解决“最后一公里”问题的接入网络,从OLT到ONU,距离能达到20Km,OLT往上通过GE/FE口直连IP城域网的设备。
OLT往下,1个分光器可以将1条光路分成16/32条光路,每条光路的末端连接1台ONU,对于ONU终端,面向用户的接口是WiFi(提供无线接入)、E1(提供专线接入)、GE/FE(提供宽带接入)。
对于行政楼、计算机中心等区域,由于用户相对比较固定,建议采用固定FE方式进行连接,ONU部署在该区域楼内,楼内采用综合布线,在100m覆盖距离内采用5类线连接,如果用户端口较多,也可以在ONU下在级联几个交换机。
考虑到这种连接方式下,每个ONU下的用户数量较多,因此该方式建议1:
4或者1:
8的分光器。
其它区域由于其流动性强的特点,建议采用PON+WLAN的方式进行宽带覆盖。
根据上一章的分析,WLAN宽带接入发生的典型场景有3种:
下面对这3种应用场景分别进行描述。
2.1半开阔空间
对于像图书馆、大教室这样的局部开放的空间:
面积大、封闭性不强,无线信号覆盖相对较容易;学生比较密集,潜在用户数量较大,单个AP接入的用户数较多。
由于单AP接入的用户数过多,所以,建议ONU下挂的AP数量不宜太多,1~4个AP比较合适。
建议采用1:
8的分光器,OLT上的单个PON口下挂1个这样的分光器,分光器再通过光纤最多连接8台ONU,每台ONU(这里推荐采用中兴通讯的ZXA10F400)通过网线(网线传输距离为100米)最多连接4个AP。
计算原理如下:
单AP连接的宽带用户数较多,典型值为30个宽带用户(已经达到大多数AP的用户数上限),那么,1台ONU下挂的4个AP共接入4×30=120个用户;采用1:
8分光器,每个PON口通过分光器接入8台ONU。
这样,单PON口接入用户数将达到8×120=960个用户。
这么多用户,无论从带宽,还是MAC地址表项,都已经超过单PON口512用户的建议值了。
所以,建议采用1:
8分光器,每台ONU带1~4个AP。
2.2封闭空间
对于像宿舍、实验室这样的封闭空间:
面积较小、封闭性强,无线信号覆盖相对较困难;学生比较稀疏,潜在用户数量不大,单个AP接入的用户数较少。
所以,ONU下挂的AP数量可以更多一些,8~16个AP比较合适。
建议使用不超过1:
16的分光器,每台ONU(这里推荐采用中兴通讯的F400、D402、F803、F820)最多连接16个AP。
计算原理同2.1,只是这里单AP连接的宽带用户数较少,典型值为10个用户。
2.3户外公共区域
对于像操场、草坪、道路、人工湖这样的全开放的空间:
面积大、全开阔,无线信号覆盖非常容易;学生非常稀疏,潜在用户数量非常小,单个AP接入的用户数极少。
所以,ONU下挂的AP数量比上面两种场景都多,能够连接16~24个AP。
并且,由于AP一般都要放置在靠近操场、道路的户外,所以很少能就近取电,这时,建议采用由ONU通过网线直接对AP供电,即POE供电。
这里,推荐用中兴通讯的ZXA10F820,其FE端口支持POE供电功能。
可以使用1:
32的分光器,每台ONU最多连接24个AP。
计算原理同2.1,这里单AP连接的宽带用户数最少,典型值为3个用户。
第3章方案特点
3.1全光网络接入,带宽高、组网灵活
采用PON+WLAN接入,由于是全光网络,宽带用户的速率很高。
每个宽带用户到AP设备,速率54Mbps,AP和ONU设备之间,速率为上下行对称,100Mb/s;每台ONU到OLT,速率为上下行对称,1000Mb/s;OLT到IP城域网的总出口,速率为1000~4000Mb/s。
PON光网络中引入了分光器,在半径20Km,直径40Km范围内,在没有电源供电的任何地方放置分光器,对若干台ONU的光路进行汇聚,让PON光纤网络无处不在,结合WLAN进行任意灵活的无线宽带覆盖。
3.2ONU支持POE供电,让AP无处不在
基于IEEE802.3af标准,ONU和AP之间,建立连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系,并以此为根据PSE(PowerSourcingEquipment,供电端设备,这里即为ONU)通过以太网向PD(PowerDevice,受电端设备,这里即为AP)供电。
ONU推荐使用ZXA10F820,支持8~24个FE端口的POE供电功能,为AP提供远程供电。
采用这种方式,让AP的布放更加灵活,不受供电环境的限制。
3.3业务安全,天然防止广播风暴和病毒攻击
3.3.1安全机制
校园网建设属于大客户专线上网业务,对于这种方式,业务控制点为SR(ServiceRouter,业务路由器)。
ONU将普通上网业务端口配置为桥接模式,业务终端(计算机、路由器)配置固定专线IP地址。
VLAN分配方案:
每用户分配单独VLANID。
考虑到组网的安全性,为每用户分配独立的VLANID。
VLAN(即VirtualLocalAreaNetwork,虚拟局域网)是一种逻辑上划分局域网的技术,是处于数据链路层(MAC)的概念。
PON系统在往以太网交换机发送数据帧之前,都会给不同的业务打上不同的VLAN标签,交换机根据VLAN标签来确定数据流的走向。
对于大客户接入业务,分配了专有的VLAN范围,根据这些VLAN标签,数据包被送往SR。
在实际应用中,一般是每一个宽带用户使用一个VLAN。
这样每个宽带用户都处于不同的VLAN之中,安全可靠,天然隔离,有效阻止了广播风暴和病毒攻击。
3.3.2VLAN规划
对于VLAN的使用,尽量做到每用户和每业务分配不同的VLAN(可采用QinQ方式)。
OLT基于PON口配置灵活SVLAN,基于不同业务的内层VLANID配置相应的外层VLANID。
ONU基于不同业务端口配置内层VLANID。
(1)ONU内层VLANID规划
设备管理VLAN:
设备较少时采用统一的单层VLANID。
ONU的管理VLAN统一配置,管理地址配置在BRAS上,以单VLAN形式被终结。
OLT在BRAS上的管理VLAN配置一个,在SR上的管理VLAN配置一个。
无论采用何种方式接入业务控制设备(BRAS和SR),OLT的管理VLAN都以单VLAN形式被终结。
(2)OLT外层VLANID规划
根据OLT下挂的ONU数量级划分整数段VLANID,用于标示不同ONU。
设备较多时,由于广播域较大,为避免降低通信效率,建议在OLT下行端口(PON口)标记不同的外层VLAN。
附推荐设备的参数介绍
局端OLT设备C220
∙设备高度6U,标准19英寸宽度,采用竖插板方式,共14个插槽
∙背板数据总线物理带宽1.12T,交换容量320G,系统内部无阻塞交换
∙单框支持40×PON接口
∙尺寸:
482.6mm(宽)×265.9mm(高)×352mm(深)
∙重量:
满配置40Kg
∙电源:
支持主备供电,–48VDC(-38V~-57V)
∙功耗:
满配置450W
∙出线方式:
前出线
∙工作温度:
-5℃~45℃
∙工作湿度:
5%~95%
终端ONU设备F400、D402、F803
型号
ZXA10F400
ZXA10D402
ZXA10F803
设备外形
用户侧接口
4FE
8FE
16FE
尺寸(mm,
高×宽×深)
50×185×260
60×185×224
45×300×190
重量
0.4Kg
0.4Kg
1.6Kg
功耗
8W
10W
11W
工作电压
DC12V
DC12V
AC220V
工作温度
-10℃~55℃
-10℃~55℃
-10℃~55℃
终端ONU设备F820
∙10/100BASE-T接口,每块板卡提供8路,最大可提供24路
∙灵活提供8FE、16FE、24FE等多种配置,且FE口支持POE供电,板卡热插拔,即插即用,方便扩容
∙尺寸:
19英寸,1U高,44.1mm(高)×482.6mm(宽)×230mm(深)
∙重量:
<5KG
∙功耗:
<30W
∙工作电压:
-48VDC、90~250VAC可配置
∙工作温度:
-30℃~55℃
∙工作湿度:
5%~95%
∙安装方式:
放置在GPX311-PC24或其他类似的信息箱内。
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