PONWLAN無線寬帶接入方案

年4月19日PONWLAN無線寬帶接入方案文檔僅供參考1月目錄第1章 市場(chǎng)分析 2第2章 組網(wǎng)方案描述 22.1 半開闊空間 42.2 封閉空間 42.3 戶外公共區(qū)域 5第3章 方案特點(diǎn) 63.1全光網(wǎng)絡(luò)接入，帶寬高、組網(wǎng)靈活 63.2ONU支持POE供電，讓AP無處不在 63.3業(yè)務(wù)安全，天然防止廣播風(fēng)暴和病毒攻擊 73.3.1安全機(jī)制 73.3.2VLAN規(guī)劃 7附 推薦設(shè)備的參數(shù)介紹 8局端OLT設(shè)備C220 8終端ONU設(shè)備F400、D402、F803 8終端ONU設(shè)備F820 9第1章 市場(chǎng)分析隨著社會(huì)的發(fā)展，筆記本電腦持有率不斷上升，對(duì)通信業(yè)務(wù)的需求不斷變化和增長(zhǎng)，她們需要高帶寬、安全可靠、“無處不在”的網(wǎng)絡(luò)。而傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)提供的有線寬帶接入，局限性已經(jīng)越來越突出：（1）病毒和廣播風(fēng)暴，它們廣泛存在于網(wǎng)絡(luò)中，占用了大量帶寬，干擾了用戶的正常業(yè)務(wù)；（2）組網(wǎng)缺乏靈活性，一般采用“L3匯聚交換機(jī)+L2交換機(jī)”方式，由于L3交換機(jī)需要供電，因此只有在提供電力的場(chǎng)所，才能用L3交換機(jī)匯聚網(wǎng)絡(luò)資源，這樣降低了鋪設(shè)光纖的靈活性。因此，一種能夠提供更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)和更先進(jìn)的寬帶服務(wù)的，一種新的技術(shù)——PON（PassiveOpticalNetwork，無源光網(wǎng)絡(luò)），應(yīng)運(yùn)而生。PON作為下一代網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)之一，能夠有效提高接入層帶寬，而且經(jīng)過劃分VLAN技術(shù)天然隔離每個(gè)用戶，這樣就有效的防止了病毒和廣播風(fēng)暴的發(fā)生；同時(shí)，分光器（無源器件，無需供電）的使用，讓PON光纖網(wǎng)絡(luò)無處不在，結(jié)合WLAN進(jìn)行任意靈活的無線寬帶覆蓋。構(gòu)建無線網(wǎng)，主要的目標(biāo)群體是擁有筆記本等并有無線上網(wǎng)需求的用戶。這里能夠分成三種情況：（1）定居在校園內(nèi)的老師，她們的經(jīng)濟(jì)能力一般較強(qiáng)；（2）單身青年教職工，經(jīng)濟(jì)能力不錯(cuò)，但具有一定的人口流動(dòng)性；（3）學(xué)生，校園內(nèi)最大的客戶群體，普遍經(jīng)濟(jì)能力一般，因大部分學(xué)生畢業(yè)后將走出校園，因而具有很強(qiáng)的人口流動(dòng)性。面對(duì)這3種不同的客戶群體，資費(fèi)方式也有差異：（1）定居校園的老師，建議采用包月的套餐；（2）單身教職工，建議采用包月或者記賬卡的方式（發(fā)放充了值的卡片，用戶即能經(jīng)過卡的帳號(hào)和密碼接入網(wǎng)絡(luò)，卡片還能繼續(xù)充值。清華大學(xué)深圳研究院即采用這種方式）；（3）學(xué)生，建議采用記賬卡或手機(jī)號(hào)碼綁定（每個(gè)手機(jī)用戶的手機(jī)號(hào)碼作為帳號(hào)，密碼由聯(lián)通公司經(jīng)過短信發(fā)送到用戶手機(jī)上，用戶在筆記本上輸入帳號(hào)和密碼即可接入網(wǎng)絡(luò)）的方式。目標(biāo)群體的寬帶通信，主要發(fā)生在三種典型的場(chǎng)合。（1）半開闊空間，如大教室、圖書閱覽室等；（2）封閉空間房間教多的樓宇，如學(xué)生宿舍、實(shí)驗(yàn)室、教師小區(qū)等；（3）校園內(nèi)的戶外公共區(qū)域，如操場(chǎng)、草坪、人工湖等。下面，對(duì)于這三種典型的應(yīng)用環(huán)境，分別給出組網(wǎng)方案。第2章 組網(wǎng)方案描述在說明組網(wǎng)方案之前，這里先簡(jiǎn)單介紹一下PON。PON技術(shù)是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖接入技術(shù)。由局側(cè)的OLT，用戶側(cè)的ONU以及ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）組成。所謂“無源”，是指ODN中不含有任何有源電子器件及電子電源，全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成。組網(wǎng)拓?fù)鋱D如下：PON系統(tǒng)作為解決“最后一公里”問題的接入網(wǎng)絡(luò)，從OLT到ONU，距離能達(dá)到20Km，OLT往上經(jīng)過GE/FE口直連IP城域網(wǎng)的設(shè)備。OLT往下，1個(gè)分光器能夠?qū)?條光路分成16/32條光路，每條光路的末端連接1臺(tái)ONU，對(duì)于ONU終端，面向用戶的接口是WiFi（提供無線接入）、E1（提供專線接入）、GE/FE（提供寬帶接入）。對(duì)于行政樓、計(jì)算機(jī)中心等區(qū)域，由于用戶相對(duì)比較固定，建議采用固定FE方式進(jìn)行連接，ONU部署在該區(qū)域樓內(nèi)，樓內(nèi)采用綜合布線，在100m覆蓋距離內(nèi)采用5類線連接，如果用戶端口較多，也能夠在ONU下在級(jí)聯(lián)幾個(gè)交換機(jī)?？紤]到這種連接方式下，每個(gè)ONU下的用戶數(shù)量較多，因此該方式建議1：4或者1：8的分光器。其它區(qū)域由于其流動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，建議采用PON+WLAN的方式進(jìn)行寬帶覆蓋。根據(jù)上一章的分析，WLAN寬帶接入發(fā)生的典型場(chǎng)景有3種：下面對(duì)這3種應(yīng)用場(chǎng)景分別進(jìn)行描述。半開闊空間對(duì)于像圖書館、大教室這樣的局部開放的空間：面積大、封閉性不強(qiáng)，無線信號(hào)覆蓋相對(duì)較容易；學(xué)生比較密集，潛在用戶數(shù)量較大，單個(gè)AP接入的用戶數(shù)較多。由于單AP接入的用戶數(shù)過多，因此，建議ONU下掛的AP數(shù)量不宜太多，1～4個(gè)AP比較合適。建議采用1：8的分光器，OLT上的單個(gè)PON口下掛1個(gè)這樣的分光器，分光器再經(jīng)過光纖最多連接8臺(tái)ONU，每臺(tái)ONU（這里推薦采用中興通訊的ZXA10F400）經(jīng)過網(wǎng)線（網(wǎng)線傳輸距離為100米）最多連接4個(gè)AP。計(jì)算原理如下：?jiǎn)蜛P連接的寬帶用戶數(shù)較多，典型值為30個(gè)寬帶用戶（已經(jīng)達(dá)到大多數(shù)AP的用戶數(shù)上限），那么，1臺(tái)ONU下掛的4個(gè)AP共接入4×30=120個(gè)用戶；采用1：8分光器，每個(gè)PON口經(jīng)過分光器接入8臺(tái)ONU。這樣，單PON口接入用戶數(shù)將達(dá)到8×120=960個(gè)用戶。這么多用戶，無論從帶寬，還是MAC地址表項(xiàng)，都已經(jīng)超過單PON口512用戶的建議值了。因此，建議采用1：8分光器，每臺(tái)ONU帶1～4個(gè)AP。封閉空間對(duì)于像宿舍、實(shí)驗(yàn)室這樣的封閉空間：面積較小、封閉性強(qiáng)，無線信號(hào)覆蓋相對(duì)較困難；學(xué)生比較稀疏，潛在用戶數(shù)量不大，單個(gè)AP接入的用戶數(shù)較少。因此，ONU下掛的AP數(shù)量能夠更多一些，8～16個(gè)AP比較合適。建議使用不超過1：16的分光器，每臺(tái)ONU（這里推薦采用中興通訊的F400、D402、F803、F820）最多連接16個(gè)AP。計(jì)算原理同2.1，只是這里單AP連接的寬帶用戶數(shù)較少，典型值為10個(gè)用戶。戶外公共區(qū)域?qū)τ谙癫賵?chǎng)、草坪、道路、人工湖這樣的全開放的空間：面積大、全開闊，無線信號(hào)覆蓋非常容易；學(xué)生非常稀疏，潛在用戶數(shù)量非常小，單個(gè)AP接入的用戶數(shù)極少。因此，ONU下掛的AP數(shù)量比上面兩種場(chǎng)景都多，能夠連接16～24個(gè)AP。而且，由于AP一般都要放置在靠近操場(chǎng)、道路的戶外，因此很少能就近取電，這時(shí)，建議采用由ONU經(jīng)過網(wǎng)線直接對(duì)AP供電，即POE供電。這里，推薦用中興通訊的ZXA10F820，其FE端口支持POE供電功能。能夠使用1：32的分光器，每臺(tái)ONU最多連接24個(gè)AP。計(jì)算原理同2.1，這里單AP連接的寬帶用戶數(shù)最少，典型值為3個(gè)用戶。第3章 方案特點(diǎn)3.1全光網(wǎng)絡(luò)接入，帶寬高、組網(wǎng)靈活采用PON+WLAN接入，由于是全光網(wǎng)絡(luò)，寬帶用戶的速率很高。每個(gè)寬帶用戶到AP設(shè)備，速率54Mbps，AP和ONU設(shè)備之間，速率為上下行對(duì)稱，100Mb/s；每臺(tái)ONU到OLT，速率為上下行對(duì)稱，1000Mb/s；OLT到IP城域網(wǎng)的總出口，速率為1000～4000Mb/s。PON光網(wǎng)絡(luò)中引入了分光器，在半徑20Km，直徑40Km范圍內(nèi)，在沒有電源供電的任何地方放置分光器，對(duì)若干臺(tái)ONU的光路進(jìn)行匯聚，讓PON光纖網(wǎng)絡(luò)無處不在，結(jié)合WLAN進(jìn)行任意靈活的無線寬帶覆蓋。3.2ONU支持POE供電，讓AP無處不在基于IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)，ONU和AP之間，建立連接情況、設(shè)備類型、功耗級(jí)別等方面的信息聯(lián)系，并以此為根據(jù)PSE（PowerSourcingEquipment，供電端設(shè)備，這里即為ONU）經(jīng)過以太網(wǎng)向PD（PowerDevice，受電端設(shè)備，這里即為AP）供電。ONU推薦使用ZXA10F820，支持8～24個(gè)FE端口的POE供電功能，為AP提供遠(yuǎn)程供電。采用這種方式，讓AP的布放更加靈活，不受供電環(huán)境的限制。3.3業(yè)務(wù)安全，天然防止廣播風(fēng)暴和病毒攻擊3.3.1校園網(wǎng)建設(shè)屬于大客戶專線上網(wǎng)業(yè)務(wù)，對(duì)于這種方式，業(yè)務(wù)控制點(diǎn)為SR（ServiceRouter，業(yè)務(wù)路由器）。ONU將普通上網(wǎng)業(yè)務(wù)端口配置為橋接模式，業(yè)務(wù)終端（計(jì)算機(jī)、路由器）配置固定專線IP地址。VLAN分配方案：每用戶分配單獨(dú)VLANID。考慮到組網(wǎng)的安全性，為每用戶分配獨(dú)立的VLANID。VLAN（即VirtualLocalAreaNetwork，虛擬局域網(wǎng)）是一種邏輯上劃分局域網(wǎng)的技術(shù)，是處于數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）的概念。PON系統(tǒng)在往以太網(wǎng)交換機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，都會(huì)給不同的業(yè)務(wù)打上不同的VLAN標(biāo)簽，交換機(jī)根據(jù)VLAN標(biāo)簽來確定數(shù)據(jù)流的走向。對(duì)于大客戶接入業(yè)務(wù)，分配了專有的VLAN范圍，根據(jù)這些VLAN標(biāo)簽，數(shù)據(jù)包被送往SR。在實(shí)際應(yīng)用中，一般是每一個(gè)寬帶用戶使用一個(gè)VLAN。這樣每個(gè)寬帶用戶都處于不同的VLAN之中，安全可靠，天然隔離，有效阻止了廣播風(fēng)暴和病毒攻擊。3.3.2對(duì)于VLAN的使用，盡量做到每用戶和每業(yè)務(wù)分配不同的VLAN（可采用QinQ方式）。OLT基于PON口配置靈活SVLAN，基于不同業(yè)務(wù)的內(nèi)層VLANID配置相應(yīng)的外層VLANID。ONU基于不同業(yè)務(wù)端口配置內(nèi)層VLANID。（1）ONU內(nèi)層VLANID規(guī)劃設(shè)備管理VLAN：設(shè)備較少時(shí)采用統(tǒng)一的單層VLANID。ONU的管理VLAN統(tǒng)一配置，管理地址配置在BRAS上，以單VLAN形式被終結(jié)。OLT在BRAS上的管理VLAN配置一個(gè)，在SR上的管理VLAN配置一個(gè)。無論采用何種方式接入業(yè)務(wù)控制設(shè)備（BRAS和SR），OLT的管理VLAN都以單VLAN形式被終結(jié)。（2）OLT外層VLANID規(guī)劃根據(jù)OLT下掛的ONU數(shù)量級(jí)劃分整數(shù)段VLANID，用于標(biāo)示不同ONU。設(shè)備較多時(shí)，由于廣播域較大，為避免降低通信效率，建議在OLT下行端口（PON口）標(biāo)記不同的外層VLAN。附 推薦設(shè)備的參數(shù)介紹局端OLT設(shè)備C220 設(shè)備高度6U，標(biāo)準(zhǔn)19英寸寬度，采用豎插板方式，共14個(gè)插槽背板數(shù)據(jù)總線物理帶寬1.12T，交換容量320G，系統(tǒng)內(nèi)部無阻塞單框支持40×PON接口尺寸：482.6mm（寬）×265.9mm（高）×重量：滿配置40K電源：支持主備供電，–48VDC（-38V～-57V）功耗：滿配置450W出線方式：前出線工作溫度:－5℃～工作濕度:5%～95%終端ONU設(shè)備F400、D402、F803型號(hào)ZXA10F400ZXA10D402ZXA10F803設(shè)備外形用戶側(cè)接口4FE8FE16FE尺寸（mm，高×寬×深）50×185×26060×185×22445×300×190重量0.4Kg0.4Kg1.6Kg功耗8W10W11W工作電壓