中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司南京分公司 曹 磊 楊 明

0 引言

某高校將啟動(dòng)有線寬帶二期建設(shè)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)宿舍樓內(nèi)空間條件限制，無(wú)法通過(guò)一期建設(shè)方案中的典型PON（無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）組網(wǎng)方式增加ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）來(lái)滿足信息點(diǎn)數(shù)量的要求。初步擬定通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)已部署的ONU以太網(wǎng)端口下掛小型8口交換機(jī)實(shí)現(xiàn)，規(guī)劃學(xué)生的寬帶網(wǎng)速設(shè)置為4～10Mb/s。

1 ONU下掛交換機(jī)組網(wǎng)分析

現(xiàn)網(wǎng)部署的ONU多為MDU（多用戶居住單元）設(shè)備，單ONU最大能提供24FE（快速以太網(wǎng)）接入能力。按照每FE口下掛8口交換機(jī)組網(wǎng)，則每ONU最大提供24×8＝192用戶接入。

1.1 網(wǎng)絡(luò)能力分析

EPON（以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)采用8B/10B編碼，去除編碼及開銷，下行方向有效可用帶寬為950MHz，上行方向可用有效帶寬為900MHz。考慮用戶一般情況下以下行業(yè)務(wù)為主，PON口帶寬按950MHz計(jì)算，為該P(yáng)ON口下所有ONU共享。

每臺(tái)ONU設(shè)備能夠承載的流量峰值與網(wǎng)絡(luò)采用的分光比、用戶并發(fā)比密切相關(guān)。假設(shè)用戶并發(fā)比為40%，不同分光比下每臺(tái)ONU能承載的流量峰值見(jiàn)表1。

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網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量T按下式計(jì)算：

其中，N為PON口寬帶用戶數(shù)，B為每用戶的帶寬，R為用戶的并發(fā)比。于是

由此可以得出 N≤593.75，N取8的整數(shù)倍，N＝592（MDU端口以8的整數(shù)倍出現(xiàn)）；用戶并發(fā)比按40%計(jì)算，單PON口下可帶4Mb/s帶寬用戶總數(shù)為592個(gè)。為保證網(wǎng)絡(luò)能持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，需考慮到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中一些其他如協(xié)議包、廣播包流量的開銷，實(shí)際所帶用戶在512左右。如果未來(lái)開到8～10Mb/s帶寬，則單個(gè)PON口下用戶總數(shù)大約在256個(gè)。

不同分光比下，每臺(tái)ONU設(shè)備可帶用戶數(shù)見(jiàn)表2。

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由此看來(lái)，在不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)分光比率、不升級(jí)為10G EPON的情況下，采用ONU下掛8口交換機(jī)的組網(wǎng)模式，如開展4～8Mb/s業(yè)務(wù)，每ONU的接入用戶數(shù)量將非常有限，極大降低了ONU的端口利用率，達(dá)不到節(jié)省ONU部署的目的；如規(guī)劃每ONU接入192用戶，即使在降低分光比為1∶8后，每用戶帶寬也只能達(dá)到1.5Mb/s左右，無(wú)法滿足4Mb/s帶寬規(guī)劃。

1.2 設(shè)備性能分析

現(xiàn)網(wǎng)ONU設(shè)備每端口MAC（媒體接入控制）地址數(shù)目限制為1～16。如果ONU每端口下掛8口數(shù)據(jù)交換機(jī)，學(xué)生可能還會(huì)再掛一級(jí)數(shù)據(jù)交換機(jī)供多人使用，導(dǎo)致ONU每端口MAC地址很容易超過(guò)16，在此情況下，ONU則會(huì)忽略新MAC地址直到有MAC地址老化，同時(shí)該數(shù)據(jù)包被丟棄，導(dǎo)致一部分學(xué)生無(wú)法正常上網(wǎng)，用戶投訴增多。老化時(shí)間的設(shè)置也并不能徹底解決該問(wèn)題，因?yàn)檫^(guò)長(zhǎng)的老化時(shí)間會(huì)導(dǎo)致交換機(jī)內(nèi)的MAC地址表超期，從而使交換機(jī)做出一些不正確的過(guò)濾/轉(zhuǎn)發(fā)決定。但是，如果老化時(shí)間過(guò)短，會(huì)造成地址表刷新太快，大量接收到的數(shù)據(jù)包的目的地址在MAC地址表中找不到，致使交換機(jī)只能將這些數(shù)據(jù)包廣播給所有端口，這樣就大大地削弱了交換機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。

同時(shí)，由于下掛交換機(jī)情況各種各樣，也沒(méi)有辦法定量分析交換機(jī)對(duì)于MDU的MAC地址學(xué)習(xí)能力有多少影響。另外，ONU一般定位為二層設(shè)備，其交換芯片的處理能力有限，下掛多個(gè)數(shù)據(jù)交換機(jī)交換機(jī)后，會(huì)導(dǎo)致ONU設(shè)備負(fù)荷過(guò)大，ONU自身分配給接入交換機(jī)的帶寬有限，接入交換機(jī)下的用戶帶寬得不到保障，當(dāng)ONU單個(gè)端口故障時(shí)，會(huì)影響多個(gè)用戶。

1.3 管理維護(hù)分析

在ONU端口下再帶一級(jí)交換機(jī)后，學(xué)生可能還會(huì)再去共享多人使用，從而導(dǎo)致用戶無(wú)法估計(jì)，也容易產(chǎn)生硬件環(huán)路，廣播包會(huì)發(fā)送到交換機(jī)的各個(gè)端口，會(huì)由環(huán)路循環(huán)發(fā)送，產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，導(dǎo)致整個(gè)物理網(wǎng)段的癱瘓。

用戶過(guò)多會(huì)產(chǎn)生大量的廣播包，可能會(huì)受到抑制而影響正常的廣播包。當(dāng)一個(gè)用戶電腦中毒，該電腦網(wǎng)卡的發(fā)送包和接收包的數(shù)量快速增加，發(fā)送大量的異常包將損耗大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，引發(fā)網(wǎng)絡(luò)阻塞，可能就會(huì)使整個(gè)ONU下用戶業(yè)務(wù)不通。

這種多級(jí)組網(wǎng)模式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除了易發(fā)故障，還會(huì)導(dǎo)致故障處理難，處理時(shí)間長(zhǎng)，影響用戶感知。

綜上，從網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、設(shè)備性能、管理維護(hù)角度分析，不推薦此種組網(wǎng)方案。

2 組網(wǎng)建議

針對(duì)此項(xiàng)目，建議從兩方面進(jìn)行合理化組網(wǎng)。

2.1 采用SFU加交換機(jī)的組網(wǎng)模式

建議采用SFU（單個(gè)家庭用戶單元）設(shè)備下掛交換機(jī)設(shè)備，采用一級(jí)分光，分光比不超過(guò)1∶8，單PON口下掛的交換機(jī)數(shù)量限制在8個(gè)以內(nèi)。單PON口所帶寬帶用戶數(shù)：高帶寬用戶不超過(guò)128個(gè)，低帶寬用戶不超過(guò)512個(gè)。

單臺(tái)SFU設(shè)備下掛交換機(jī)禁止超過(guò)兩臺(tái)，單臺(tái)交換機(jī)寬帶總數(shù)禁止超過(guò)48線。每PON口下掛8個(gè)交換機(jī)節(jié)點(diǎn)時(shí)，每個(gè)交換機(jī)節(jié)點(diǎn)寬帶用戶并發(fā)不超過(guò)20個(gè)；每PON口下掛4個(gè)交換機(jī)節(jié)點(diǎn)時(shí)，每個(gè)交換機(jī)節(jié)點(diǎn)寬帶用戶并發(fā)不超過(guò)40個(gè)。

采用此組網(wǎng)模式，經(jīng)合理規(guī)劃可滿足4～10Mb/s業(yè)務(wù)的開展，可利舊原學(xué)生宿舍樓道交換機(jī)，不需重新布放五類線，但仍不能徹底解決級(jí)聯(lián)組網(wǎng)引起的管理維護(hù)問(wèn)題。對(duì)于新部署的SFU設(shè)備需新建信息箱，相較MDU其安裝環(huán)境、空間要求都有所降低，重新鋪設(shè)配線光纜到樓道。

2.2 升級(jí)原有EPON為10G EPON

方案具有如下特點(diǎn)：

·帶寬提高10倍，下行帶寬達(dá)到9Gb/s；

·ODN（光分配網(wǎng)）保持不變；

·和EPON完全兼容，可平滑升級(jí)到10GEPON；

·OLT（光線路終端）可實(shí)現(xiàn)EPON/10GEPON同平臺(tái)；支持同一PON口下EPON/10GEPON混合組網(wǎng)；

·網(wǎng)管保持一致，可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一運(yùn)維管理；

·利用現(xiàn)有EPON支撐系統(tǒng)，改動(dòng)很小。

3目前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況

經(jīng)綜合考慮時(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，在該校采用了采用SFU加交換機(jī)組網(wǎng)模式，目前網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到正常水平，學(xué)生用戶使用網(wǎng)絡(luò)感知良好。 ◆