王 鵬 徐州機(jī)電工程學(xué)校

基于EPON技術(shù)的中職校園網(wǎng)絡(luò)接入研究

王 鵬 徐州機(jī)電工程學(xué)校

中職校園網(wǎng)是數(shù)字化校園、教學(xué)平臺、教學(xué)資源庫、學(xué)生文化思想教育等眾多工作的一個關(guān)鍵基礎(chǔ)，在推動教育教學(xué)改革，豐富校園文化建設(shè)等多方面有著重要的作用。本文通過以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）作為中職校園網(wǎng)絡(luò)接入的方式進(jìn)行研究，提出新型的能支持多種終端接入的校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計。這種技術(shù)具有成本低、管理維護(hù)方便，節(jié)能環(huán)保、支持多種業(yè)務(wù)等優(yōu)勢。

校園網(wǎng)；中職；EPON；互聯(lián)網(wǎng)

當(dāng)今校園網(wǎng)絡(luò)已然成為學(xué)校非常重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，以網(wǎng)絡(luò)為代表的信息化教育已滲透到學(xué)校教學(xué)、校園服務(wù)、文化建設(shè)、科研等等各個方面。校園網(wǎng)是學(xué)校師生開展教育教學(xué)、獲取新知識以及學(xué)習(xí)交流的重要途徑。如何構(gòu)建一個基本的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以滿足未來的需求，同時也適應(yīng)未來校園網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展，是中職校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需要研究的一個重要課題。

EPON技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)近年來得到了快速的發(fā)展，本文結(jié)合EPON技術(shù)的優(yōu)勢，提出一個以EPON技術(shù)的中職校園網(wǎng)接入方案，可以明顯提升用戶端的上網(wǎng)質(zhì)量，并且易于擴(kuò)展，對于WLAN的建設(shè)亦能較大程度的節(jié)省成本。

圖1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖2 改造后的校園網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.EPON技術(shù)

1.1 EPON物理層技術(shù)

EPON設(shè)備從FE的總線標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來，進(jìn)而產(chǎn)生基于GE標(biāo)準(zhǔn)的EPON組件，為了區(qū)別稱為GEPON，目前EPON設(shè)備領(lǐng)域幾乎都是基于GE的規(guī)范，所以目前基本上被稱為EPON。

OLT（光線路終端）置于網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房，它可以起到二層或者三層交換機(jī)的作用。在下行方向，OLT提供無源光網(wǎng)絡(luò)的光接口；在上行方向，OLT提供GE光/電接口。

在EPON網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，OLT是核心設(shè)備，在控制中起著關(guān)鍵的作用，它可以嵌入在OAMP Agent中，并負(fù)責(zé)組織其下屬的ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)五大網(wǎng)絡(luò)管理功能。通過光線路終端網(wǎng)絡(luò)，用戶可以控制網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量，通過管理信息庫與讀取用戶的狀態(tài)信息來訪問系統(tǒng)的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全控制。

ODN屬于光分配網(wǎng)絡(luò)，它是由無源光分路器與光纖網(wǎng)絡(luò)組成。無源光分路器連接到OLT和ONU的無源器件，具有集中上行鏈路與下行鏈路數(shù)據(jù)的功能，其分光比有1∶2、1：4、1：8、1：16等多種不同的分光比率。無源光分束器的部署是相當(dāng)靈活的，因為它是一個無源器件，幾乎可以適用于幾乎所有的環(huán)境。ONU在用戶側(cè)終端設(shè)備，ONU的采用以太網(wǎng)協(xié)議、具有實現(xiàn)二層交換機(jī)的功能并且成本較低。

1.2 EPON數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)

EPON技術(shù)利用了波分復(fù)用，它可以在一根光纖內(nèi)使用兩種不同的波長（上行為1310nm，下行為1490nm）對上行與下行通信信道采用全雙工方式進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。

下行數(shù)據(jù)流進(jìn)行廣播，確認(rèn)由OLT LLID（邏輯鏈路ID）分配給確定接收的數(shù)據(jù)幀是否接收自己的ONU以太網(wǎng)幀的報頭，把沒有自己的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行丟棄處理。

上行信道傳輸數(shù)據(jù)時采用時分多址，傳輸時間被分成了若干個上行鏈路的時間片段，數(shù)據(jù)流會依據(jù)分配給該ONU的帶寬和服務(wù)，分成不同的時間片，在同一時間點上，光網(wǎng)絡(luò)單元上的光纖與上行鏈路分配的優(yōu)先級只有一個上行數(shù)據(jù)傳輸。通過OLT和ONU之間的協(xié)商，可以避免上行ONU之間的沖突，這樣不會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

2. EPON優(yōu)點

2.1 成本較低OLT與 ONU之間的器件較少，只有光分路器、光纖等一些無源光器件，這種情況下不需要配備電源，不用配置單獨的有源設(shè)備維護(hù)人員，可以有效節(jié)省建設(shè)成本以及后期維護(hù)運營成本。

由于EPON 采用了以太網(wǎng)的傳輸格式，它同局域網(wǎng)之間融合性好，可以去除轉(zhuǎn)換不同傳輸協(xié)議帶來的成本。它采用的技術(shù)是單模光纖波分復(fù)用，一根主光纖和一個OLT，就能使它的傳輸距離達(dá)到20km，極大的降低了購買OLT 和主光纖的成本。

2.2 帶寬較高

EPON的傳輸速率較快，它的下行通信信道為每秒幾百/幾千兆比特的速率；上行通信信道為用戶共享的每秒幾百/幾千兆比特的速率。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他接入方式，完全滿足接入網(wǎng)絡(luò)用戶的帶寬要求，并可方便靈活地根據(jù)用戶需求的變化動態(tài)分配帶寬。

2.3 易于兼容

由于以太網(wǎng)技術(shù)較為成熟，基于以太網(wǎng)的PON技術(shù)能夠同時傳輸多種數(shù)據(jù)，如IP數(shù)據(jù)、視頻廣播信號和TDM等，IP數(shù)據(jù)與TDM使用的是802.3的以太網(wǎng)格式，能夠使用電信級的網(wǎng)絡(luò)管理。在傳輸過程中能不僅能與其兼容，并能夠較好的保證傳輸數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3. 傳統(tǒng)中職校園網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

根據(jù)中職校園網(wǎng)不同的業(yè)務(wù)特征以及不同的地理位置，可以把中職校園的用戶分為如下幾種：

3.1 教學(xué)辦公區(qū)

其主要功能包括辦公服務(wù)如校長辦公室、教務(wù)管理、學(xué)工管理、人事管理、教科研管理等，數(shù)字化教學(xué)課程主要體現(xiàn)在多媒體教室的應(yīng)用，這些流量會主要集中在校內(nèi)網(wǎng)上。

3.2 學(xué)生宿舍區(qū)

學(xué)生宿舍屬于人群比較密集的區(qū)域，對于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要集中在視頻、聊天、網(wǎng)絡(luò)資源獲取以及游戲等，這就要求網(wǎng)絡(luò)的承載性和穩(wěn)定性要高，同時要易于擴(kuò)展，在維護(hù)和管理方面要簡化。

3.3 實訓(xùn)區(qū)

該區(qū)域主要為實習(xí)實訓(xùn)設(shè)備提供聯(lián)網(wǎng)教學(xué)功能，可連接校內(nèi)數(shù)字化資源平臺、也可根據(jù)教學(xué)需要接入互聯(lián)網(wǎng)。

3.4 圖書館區(qū)

為學(xué)生用戶提供下載、圖書查詢、在線閱讀、校外網(wǎng)絡(luò)資源訪問等功能。

傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话銥閳D1所示；這種結(jié)構(gòu)對于從匯聚層到接入層之間距離過遠(yuǎn)，將會導(dǎo)致用戶傳輸質(zhì)量下降的情況，而且對于WLAN的部署過于繁瑣，且建設(shè)成本較高。

4. EPON校園網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在校園網(wǎng)中引入EPON技術(shù)，對于容易造成傳輸質(zhì)量下降的部分，可以改造成EPON的網(wǎng)絡(luò)接入，如圖2所示。這種改造方式可以極大的提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，提高用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗。亦可以很好的解決WLAN的接入，采用EPON的方式易于后期節(jié)點數(shù)的擴(kuò)展，并且總體建設(shè)成本較低。

在中職校園網(wǎng)絡(luò)接入中引入EPON技術(shù)，能夠很好的節(jié)省校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本和維護(hù)成本，能夠簡化網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和管理。在接入層引入EPON技術(shù)，由于采用了無源分光器，更易于增加用戶節(jié)點數(shù)，提高每個節(jié)點的帶寬質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性會得到明顯提升。同時對于WLAN的接入，比采用交換機(jī)接AP的方式更加靈活，容易擴(kuò)展承載更多的用戶數(shù)量。

[1] 韋毅梅，盧麟．EPON的體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)[J]．光通信研究，2003

[2] 譚紅坤．關(guān)于EPON技術(shù)及其應(yīng)用方面的探討[J]．科園月刊， 2010

[3] 郎為民，郭東生．EPON/GPON 從原理到實踐，人民郵電出版社，2010

王鵬（1982-），男，安徽蕭縣，徐州機(jī)電工程學(xué)校講師，研究生學(xué)位，主要研究方向職業(yè)教育，網(wǎng)絡(luò)開發(fā)以及圖像處理。