PONWLAN无线宽带接入专项方案.doc

PON+WLAN校园网
无线宽带接入方案

1月

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第1章 市场分析 2
第2章 组网方案描述 2
2.1 半开阔空间 4
2.2 封闭空间 4
2.3 户外公共区域 5
第3章 方案特点 6
3.1全光网络接入，带宽高、组网灵活 6
3.2 ONU支持POE供电，让AP无处不在 6
3.3业务安全，天然预防广播风暴和病毒攻击 7
3.3.1安全机制 7
3.3.2 VLAN计划 7
附 推荐设备参数介绍 8
局端OLT设备C220 8
终端ONU设备F400、D402、F803 8
终端ONU设备F820 9

第1章 市场分析
伴随社会发展，笔记本电脑持有率不停上升，对通信业务需求不停改变和增加，她们需要高带宽、安全可靠、“无处不在”网络。而传统以太网交换机提供有线宽带接入，不足已经越来越突出：（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，干扰了用户正常业务；（2）组网缺乏灵活性，通常采取“L3汇聚交换机+L2交换机”方法，因为L3交换机需要供电，所以只有在提供电力场所，才能用L3交换机汇聚网络资源，这么降低了铺设光纤灵活性。所以，一个能够提供更优质网络和更优异宽带服务，一个新技术——PON（Passive Optical Network，无源光网络），应运而生。PON作为下一代网络关键技术之一，能够有效提升接入层带宽，而且经过划分VLAN技术天然隔离每个用户，这么就有效预防了病毒和广播风暴发生；同时，分光器（无源器件，无需供电）使用，让PON光纤网络无处不在，结合WLAN进行任意灵活无线宽带覆盖。
构建无线网，关键目标群体是拥有笔记本等并有没有线上网需求用户。这里能够分成三种情况：（1）定居在校园内老师，她们经济能力通常较强；（2）单身青年教职员，经济能力不错，但含有一定人口流动性；（3）学生，校园内最大用户群体，普遍经济能力通常，因大部分学生毕业后将走出校园，所以含有很强人口流动性。面对这3种不一样用户群体，资费方法也有差异：（1）定居校园老师，提议采取包月套餐；（2）单身教职员，提议采取包月或记账卡方法（发放充了值卡片，用户即能经过卡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取这种方法）；（3）学生，提议采取记账卡或手机号码绑定（每个手机用户手机号码作为帐号，密码由联通企业经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）方法。
目标群体宽带通信，关键发生在三种经典场所。（1）半开阔空间，如大教室、图书阅览室等；（2）封闭空间房间教多楼宇，如学生宿舍、试验室、老师小区等；（3）校园内户外公共区域，如操场、草坪、人工湖等。下面，对于这三种经典应用环境，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技术是一个点到多点光纤接入技术。由局侧OLT，用户侧ONU和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。组网拓扑图以下：

PON系统作为处理“最终一公里”问题接入网络，从OLT到ONU，距离能达成20Km，OLT往上经过GE/FE 口直连IP城域网设备。OLT往下，1个分光器能够将1条光路分成16/32条光路，每条光路末端连接1台ONU，对于ONU终端，面向用户接口是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，因为用户相对比较固定，提议采取固定FE方法进行连接，ONU布署在该区域楼内，楼内采取综合布线，在100m覆盖距离内采取5类线连接，假如用户端口较多，也能够在ONU下在级联多个交换机。考虑到这种连接方法下，每个ONU下用户数量较多，所以该方法提议1：4或1：8分光器。其它区域因为其流动性强特点，提议采取PON+WLAN方法进行宽带覆盖。
依据上一章分析，WLAN宽带接入发生经典场景有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、大教室这么局部开放空间：面积大、封闭性不强，无线信号覆盖相对较轻易；学生比较密集，潜在用户数量较大，单个AP接入用户数较多。因为单AP接入用户数过多，所以，提议ONU下挂AP数量不宜太多，1～4个AP比较适宜。

提议采取1：8分光器，OLT上单个PON口下挂1个这么分光器，分光器再经过光纤最多连接8台ONU，每台ONU（这里推荐采取中兴通讯ZXA10 F400）经过网线（网线传输距离为100米）最多连接4个AP。
计算原理以下：
单AP连接宽带用户数较多，经典值为30个宽带用户（已经达成大多数AP用户数上限），那么，1台ONU下挂4个AP共接入4×30 = 120个用户；采取1：8分光器，每个PON口经过分光器接入8台ONU。这么，单PON口接入用户数将达成8×120 = 960个用户。这么多用户，不管从带宽，还是MAC地址表项，全部已经超出单PON口512用户提议值了。所以，提议采取1：8分光器，每台ONU带1～4个AP。
2.2 封闭空间
对于像宿舍、试验室这么封闭空间：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接入用户数较少。所以，ONU下挂AP数量能够更多部分，8～16个AP比较适宜。

提议使用不超出1：16分光器，每台ONU（这里推荐采取中兴通讯F400、D402、F803、F820）最多连接16个AP。计算原理同2.1，只是这里单AP连接宽带用户数较少，经典值为10个用户。
2.3 户外公共区域
对于像操场、草坪、道路、人工湖这么全开放空间：面积大、全开阔，无线信号覆盖很轻易；学生很稀疏，潜在用户数量很小，单个AP接入用户数极少。所以，ONU下挂AP数量比上面两种场景全部多，能够连接16～24个AP。而且，因为AP通常全部要放置在靠近操场、道路户外，所以极少能就近取电，这时，提议采取由ONU经过网线直接对AP供电，即POE供电。这里，推荐用中兴通讯ZXA10 F820，其FE端口支持POE供电功效。

能够使用1：32分光器，每台ONU最多连接24个AP。计算原理同2.1，这里单AP连接宽带用户数最少，经典值为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
采取PON+WLAN接入，因为是全光网络，宽带用户速率很高。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，在没有电源供电任何地方放置分光器，对若干台ONU光路进行汇聚，让PON光纤网络无处不在，结合WLAN进行任意灵活无线宽带覆盖。
3.2 ONU支持POE供电，让AP无处不在
基于IEEE 802.3af标准，ONU和AP之间，建立连接情况、设备类型、功耗等级等方面信息联络，并以此为依据PSE（Power Sourcing Equipment，供电端设备，这里即为ONU）经过以太网向PD（Power Device，受电端设备，这里即为AP）供电。ONU推荐使用ZXA10 F820，支持8～24个FE端口POE供电功效，为AP提供远程供电。采取这种方法，让AP布放愈加灵活，不受供电环境限制。
3.3业务安全，天然预防广播风暴和病毒攻击
3.3.1安全机制
校园网建设属于大用户专线上网业务，对于这种方法，业务控制点为SR（Service Router，业务路由器）。ONU将一般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VLAN ID。
考虑到组网安全性，为每用户分配独立VLAN ID。VLAN（即Virtual Local Area Network，虚拟局域网）是一个逻辑上划分局域网技术，是处于数据链路层（MAC）概念。PON系统在往以太网交换机发送数据帧之前，全部会给不一样业务打上不一样VLAN标签，交换机依据VLAN标签来确定数据流走向。对于大用户接入业务，分配了专有VLAN范围，依据这些VLAN标签，数据包被送往SR。在实际应用中，通常是每一个宽带用户使用一个VLAN。这么每个宽带用户全部处于不一样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。
3.3.2 VLAN计划
对于VLAN使用，尽可能做到每用户和每业务分配不一样VLAN（可采取QinQ方法）。OLT基于PON口配置灵活SVLAN，基于不一样业务内层VLAN ID配置对应外层VLAN ID。ONU基于不一样业务端口配置内层VLAN ID。
（1）ONU内层VLAN ID计划
设备管理VLAN：设备较少时采取统一单层VLAN ID。ONU管理VLAN统一配置，管理地址配置在BRAS上，以单VLAN形式被终止。OLT在BRAS上管理VLAN配置一个，在SR上管理VLAN配置一个。不管采取何种方法接入业务控制设备（BRAS和SR），OLT管理VLAN全部以单VLAN形式被终止。
（2）OLT外层VLAN ID计划
依据OLT下挂ONU数量级划分整数段VLAN ID，用于标示不一样ONU。设备较多时，因为广播域较大，为避免降低通信效率，提议在OLT下行端口（PON口）标识不一样外层VLAN。

附 推荐设备参数介绍
局端OLT设备C220

· 设备高度6 U，标准19英寸宽度，采取竖插板方法，共14个插槽
· 背板数据总线物理带宽1.12 T，交换容量320 G，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，–48V DC（-38V ～ -57V）
· 功耗：满配置450W
· 出线方法：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
ZXA10 F400
ZXA10 D402
ZXA10 F803
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
DC 12V
DC 12V
AC 220V
工作温度
-10℃～55℃
-10℃～55℃
-10℃～55℃

终端ONU设备F820

· 10/100 BASE-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等多个配置，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）×482.6 mm（宽）×230 mm（深）
· 重量：<5KG
· 功耗：<30W
· 工作电压：－48V DC、90～250V AC 可配置
· 工作温度：-30℃～55℃
· 工作湿度：5%～95%
· 安装方法：放置在GPX311-PC24或其它类似信息箱内。