王海保，戚宏博

WANG Hai-bao, QI Hong-bo

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司）

(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd.)

基于GPON接入網(wǎng)技術(shù)在智能建筑綜合布線系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

王海保，戚宏博

WANG Hai-bao, QI Hong-bo

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司）

(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd.)

隨著寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，智能建筑綜合布線的傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)不足日趨明顯，基于GPON 技術(shù)的綜合布線接入研究提上日程。論文通過對兩種接入方式的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并選取某工程為案例進(jìn)行對比，找出GPON接入網(wǎng)技術(shù)在綜合布線應(yīng)用的優(yōu)勢和不足，進(jìn)而找出改進(jìn)措施。

GPON 技術(shù)；LAN網(wǎng)絡(luò)；智能建筑；綜合布線

1 概述

近年來，科技進(jìn)步和電腦、智能終端的普遍使用對網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了更高的要求，推動著綜合布線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)不斷的升級發(fā)展。綜合布線系統(tǒng)作為建筑智能化信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，是建筑物內(nèi)或建筑群之間的信息傳輸通道，在建筑網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用。

綜合布線網(wǎng)絡(luò)目前廣泛使用的是LAN網(wǎng)絡(luò)，通過光纖+銅線電纜的方式進(jìn)行信號傳輸，能滿足多數(shù)用戶對網(wǎng)絡(luò)的需求。但是隨著人們對網(wǎng)絡(luò)高寬帶、高安全性、大容量和遠(yuǎn)傳輸距離等要求的越來越高，基于GPON 無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在綜合布線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用受到關(guān)注。

GPON 技術(shù)就是“吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”，是網(wǎng)絡(luò)接入新標(biāo)準(zhǔn)，具有高帶寬，高效率，大覆蓋范圍的優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外正得到推廣應(yīng)用。通過對傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)和GPON網(wǎng)絡(luò)接入應(yīng)用現(xiàn)狀的對比分析，發(fā)掘GPON 技術(shù)在綜合布線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用方面的可能性和可行性。

2 綜合布線傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析

目前在國內(nèi)建筑中綜合布線網(wǎng)絡(luò)接入方式中，常見的方式是傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)采用核心交換機(jī)、匯聚交換機(jī)和接入交換機(jī)的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)或者核心（或匯聚）交換機(jī)、接入交換機(jī)的兩層架構(gòu)。由于敷設(shè)于配線架與用戶之間用于連接網(wǎng)絡(luò)的通信線纜線是銅線，在未來的應(yīng)用中有局限性，原因有以下幾點(diǎn)：

1）傳輸帶寬容易受交換機(jī)處理能力所限。

2）傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)采用雙絞線進(jìn)行有線接入，施工中面臨布線較為繁瑣，傳輸距離不宜太長，另外銅纜存在屏蔽性和抗干擾性差特點(diǎn)，施工即后期線路修護(hù)過程中，費(fèi)用高且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

3）采用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備多是有源設(shè)備，需要配置電源，會增加組網(wǎng)成本和有源設(shè)備維護(hù)成本大，同時(shí)存在擴(kuò)容不便的問題，尤其在缺少電源場所，此情況尤為明顯。

3 GPON網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

GPON（Gigabit-Capable PON）光接入網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)組成設(shè)備主要有三部分：OLT、ONU和ODN。終端設(shè)備OLT發(fā)出的光信號，通過ODN中光分路器（無源），然后分配傳輸?shù)絆NU。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖3 FTTB+LAN接入結(jié)構(gòu)圖

圖4 FTTH光纖到戶接入結(jié)構(gòu)圖

GPON從技術(shù)特點(diǎn)方面，其提供了前所未有的高帶寬，支持在同一種協(xié)議下的不同傳輸速率，能夠適應(yīng)用戶不斷對高速數(shù)據(jù)傳輸以及多媒體等業(yè)務(wù)的支持。GPON上行速率能達(dá)到2.488Gb/s，下行速率為1.244Gb/s，新一代10GGPON上下行速率更高。GPON通過分光器方便靈活的提供多中分光比1∶128、 1：64、1：32、1：16 等，在業(yè)務(wù)接入方面可以實(shí)現(xiàn)全方位、多元化接入，支持全業(yè)務(wù)傳輸。

根據(jù)用戶業(yè)務(wù)場景的不同，GPON可應(yīng)用于FTTC、FTTB、FTTH、FTTD、FTTO、FTTW等，下面以FTTB、FTTH為示例∶

圖2 GPON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.1 FTTB+LAN

該方式的特點(diǎn)是光纖到樓，在樓道公共位置設(shè)置一個(gè)公共ONU，各個(gè)用戶通過五類線與ONU連接，共享一根光纖的帶寬，成本較低，在一定時(shí)間內(nèi)也能滿足用戶對帶寬需求，其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

3.2 FTTH

為光纖到戶，在每個(gè)用戶桌面上設(shè)置一個(gè)ONU或者每戶設(shè)置一個(gè)ONU，這樣用戶能夠得到較高的網(wǎng)速。接入結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

上述兩種組網(wǎng)方式有不同的應(yīng)用場景，但就發(fā)展趨勢來講，由于FTTH方式能夠提供高帶寬需求，而且隨著技術(shù)發(fā)展和成本的下降，F(xiàn)TTH方式將會是將來最具有發(fā)展?jié)摿Φ摹?/p>

4 基于GPON接入技術(shù)與傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)的對比分析

通過上述內(nèi)容了解GPON 技術(shù)在綜合布線應(yīng)用和傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)相比，有以下四個(gè)方面進(jìn)行對比。

4.1 性能方面

LAN網(wǎng)絡(luò)采用銅線進(jìn)行接入，因此抗干擾能力較差，數(shù)據(jù)傳輸速率亦較低，同時(shí)應(yīng)用升級不是很方便。GPON接入技術(shù)傳輸速率高，而且信號在傳輸過程中損耗低，在語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面具有優(yōu)勢，可以為用戶提供更好的服務(wù)。同時(shí)GPON良好的擴(kuò)展性也決定了其可以作為業(yè)務(wù)平臺來做。

4.2 設(shè)備選型

LAN網(wǎng)絡(luò)接入采用銅纜，近些年銅的價(jià)格相對波動較大，導(dǎo)致材料建設(shè)成本難以控制，而GPON 寬帶接入技術(shù)在價(jià)格方面具有較強(qiáng)優(yōu)勢，其網(wǎng)絡(luò)傳輸材料采用的是價(jià)格便宜而且傳輸速度更快的光纖， 就降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

4.3 節(jié)能方面

傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)所有的節(jié)點(diǎn)建設(shè)都需要配置電源電纜設(shè)備，投資費(fèi)用高，尤其是在缺乏電源配套的偏遠(yuǎn)地區(qū)，使用就更受限制。由于GPON 是無源網(wǎng)絡(luò)，只有兩端需要電源設(shè)備，所有中間的節(jié)點(diǎn)都不需要電源，據(jù)測算，每端口節(jié)省1～2W，這在大力提倡綠色節(jié)能的今天顯得很重要。

4.4 工程實(shí)施

傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)在傳輸過程中信號會不斷損耗，要解決該問題需設(shè)置機(jī)房。GPON 網(wǎng)信號傳輸通過光纖，終端設(shè)備配置一些光收發(fā)器即可，傳輸過程中幾乎不衰減，需要在機(jī)房中放置的設(shè)備很少，因此機(jī)房建設(shè)工程就減少了工作量，根據(jù)實(shí)際工程測算，僅樓層弱電間能節(jié)約50%面積，同時(shí)制冷通風(fēng)設(shè)備也有相應(yīng)的減少。

通過上述比較可以得出，綜合布線網(wǎng)絡(luò)接入方面GPON比傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)相比有一定的優(yōu)勢。

5 某辦公樓綜合布線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)案例

案例選取某辦公樓綜合布線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目，選取傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)和基于 GPON 技術(shù)接入網(wǎng)兩種不同的技術(shù)方案進(jìn)行規(guī)劃對比。

項(xiàng)目共涉及的辦公樓地上 20層、地下兩層，面積8萬㎡，信息點(diǎn)合計(jì)6 026個(gè)，綜合布線信息點(diǎn)統(tǒng)計(jì)詳表如表1所示。

5.1 傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)布線方案

1）為充分保證本工程結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)可靠的信息傳輸要求，能在現(xiàn)在和將來適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，遵循開放性、靈活性、模塊化的原則，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示：

2）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和具體信息點(diǎn)的分布，對系統(tǒng)進(jìn)行了合理配置，其中交換機(jī)配置如表2所示：

5.2 基于 GPON 技術(shù)布線方案

1）通過前面基于GPON 技術(shù)綜合布線網(wǎng)絡(luò)接入的對比分析，結(jié)合本項(xiàng)目需求，采用基于GOPN的FTTH光纖到戶（桌面）方式進(jìn)行綜合布線，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

表1 綜合布線信息點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

圖5 傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2）組網(wǎng)配置

按每個(gè)信息點(diǎn)100Mb/s來考慮配置光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元。各樓層水平子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采取分層分光的方式，從總光纖分配箱中引出的分支光纖通過縱向弱電豎井進(jìn)入樓層弱電間，弱電間設(shè)置有光分路器箱進(jìn)行信號分路后通過光纜把信號傳輸?shù)接脩糇烂娴墓饩W(wǎng)絡(luò)單元。最終配置清單及投資估算如表3所示。

表2 傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)配置

圖6 GPON組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

表3 GPON接入網(wǎng)絡(luò)配置

5.3 兩種綜合布線方案對比

1）經(jīng)過我們經(jīng)濟(jì)評價(jià)，兩種方案的投資差別不大，兩種方案都是可行的。

2）保守估算，GPON每年節(jié)能至少10萬kW·h。

3）機(jī)房占地面積，尤其是弱電間，機(jī)柜數(shù)量減少2/3，機(jī)房占地面積減少60%

業(yè)主對項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求較高，建議網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案適當(dāng)超前，從技術(shù)性、綠色節(jié)能等方面綜合考慮，項(xiàng)目最終選擇了基于GPON的FTTH光纖到戶（桌面）綜合布線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案。

6 基于 GPON的綜合布線接入網(wǎng)技術(shù)的改進(jìn)

隨著GPON接入網(wǎng)正在逐漸形成規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化，GPON接入技術(shù)面臨良好發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)也存在一些問題，在后續(xù)發(fā)展過程中要不斷完善：

6.1 加強(qiáng)成本控制

加強(qiáng)成本控制就需要對光纖材料的應(yīng)用升級，研究發(fā)現(xiàn)新的接入材料，從而降低成本。

6.2 加強(qiáng)對GPON 寬帶接入技術(shù)光線路的終端規(guī)劃

結(jié)合GPON的技術(shù)特點(diǎn)，著重從規(guī)劃GPON覆蓋距離和部署地點(diǎn)兩個(gè)方面考慮。

6.3 加強(qiáng)對光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和供電方式規(guī)劃

GPON接入網(wǎng)中OLT、ONU和ODN設(shè)備的選擇要基于光網(wǎng)絡(luò)實(shí)際需求來選；在供電方式選擇方面，根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r因地制宜，從集中供電與分散供電兩種方式中靈活選擇或采用二者相結(jié)合的供電方式。

7 總結(jié)

通過對綜合布線中傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀的進(jìn)行分析，引出GPON接入技術(shù)，并對傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)和GPON接入技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀的進(jìn)行分析對比，同時(shí)選取某工程綜合布線兩種技術(shù)方案為案例進(jìn)行分析、對比，找出一些提高GPON接入技術(shù)的改進(jìn)措施。今后通過技術(shù)研發(fā)和使用過程的不斷改進(jìn)，加強(qiáng)對GPON 寬帶接入技術(shù)的不斷完善，促進(jìn)GPON 接入技術(shù)在綜合布線系統(tǒng)中應(yīng)用的快速發(fā)展。

[1]高飛.基于GPON技術(shù)的寬帶接入研究[D].吉林大學(xué)，2012.

[2]劉亞榮,楊春,李新,蔣存波.基于GPON的高校FTTH設(shè)計(jì)方案[J].光通信技術(shù)，2011（02）.

[3]趙煜.基于GPON技術(shù)的接入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究[D].北京郵電大學(xué)，2010.

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[6] 孫志斌,張興初.FTTH在中國的發(fā)展分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.

Application Analysis of GPON Access Network Technology in Intelligent Building Integrated Wiring System

With the rapid development of broadband service, the shortcomings of the traditional LAN network in intelligent building composite wiring system is becoming more obvious, and the research of GPON technology in Intelligent building integrated wiring system is on the agenda. In this paper, through the analysis of application status in this two access modes, and we select a project as a case, fi nd out the advantages and disadvantages of GPON Access Network Technology in Intelligent building integrated wiring system, and then put forward improving measures.

GPON technology; LAN network; intelligent building; integrated wiring system