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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