实战 | 全光网络在金融行业的建设与应用
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——金融电子化
文 / 华夏银行乌鲁木齐分行信息科技部 李东英 刘新飞
随着金融行业信息化建设的飞速发展，随之带来的是数据应用的大幅增加，同时各业务的融合创新也在催生着局域网建设新的变革。
传统的局域网在新的业务模式下，带宽和容量已难以适应将来的发展趋势，并且面临着网络结构复杂化，布线占用空间大、维护困难、覆盖距离短等问题。如何采用一种安全、可靠、经济，便于今后升级和再配置，并且在进行改造的同时不影响现有人员正常办公的局域网，成为改造重点考虑的问题。对于上述问题，全光局域网（POL，Passive Optical LAN），能够很好地适用新业务并且简单有效地对局域网完成改造。将POL组网与现有业务结合，为办公局域网建设提供了更多的选择和可能。
全光局域网POL是一种基于无源光网络（PON，Passive Optical Network）技术的企业类局域网络，通过一套光纤网络为用户提供融合数据、语音、视频及其他弱电类业务接入。目前在企业、医院、校园、商业综合体、政府及医疗机构有着广泛的应用。其网络结构、有源和无源组成部分都与FTTx PON网络类似，但是由于网络规模、接入的用户类型不同，POL做了相应的优化以适配用户的需求。网络结构示意图如图1所示。
图1 全光网络POL结构示意图
无源光网络（PON，Passive Optical Network）是一点到多点（P2MP）结构的无源光网络，千兆无源光网络（GPON，Gigabit Passive Optical Network）是PON技术中的一种，是由ITU-T G.984.x系列标准定义的千兆比特PON。
图2 GPON的网络架构
光线路终端（OLT，Optical Line Terminal）是放置在局端的终结PON协议的汇聚设备。
光网络单元（ONU，Optical Network Unit）是位于客户端为用户提供各种接口的用户侧单元或终端，OLT和ONU通过中间的无源光网络ODN（基于PON设备的FTTH光缆网络）连接起来进行互相通信。
ODN（Optical Distribution Network）是由光纤、一个或多个无源分光器等无源光器件组成，在OLT和ONU间提供光通道，起着连接OLT和ONU的作用，具有很高的可靠性。
全光网络的发展
2013年，IBM组织成立了APOLAN（Association for Passive Optical LAN）全光网络联盟，旨在通过产业链的合作，推进POL在企业园区的商用进程，2015年，欧洲分委会成立，众多运营商和大GPON厂家也开始参与进来。同时，PON也被通信行业协会纳入了商业楼宇的布线和验收标准。
全光网络POL中关键GPON技术已在全球成熟商用多年。做为目前光纤接入的唯一方案应用，后续技术演进路线已阶段性明确，其中10G GPON方案已于2016年正式开始商用，后续基于光纤的更大速率的GPON演进方案及标准也在逐步完善中。
图3 全光网络的发展
全光网络规划设计
传统办公大楼局域网综合布线为弱电井配线架至办公区走双绞线，工位处安装信息点。传统综合布线使用年限较长后很多信息点和网线均会老化或损坏，部分信息点无法正常使用且安全隐患较大。如仍然考虑传统双绞线布线方式进行改造，需重新布设新的信息点，且不能影响现有人员正常办公，只能在办公区内走明线线槽，由于工位密集且信息点多将占用大量布线空间，综合布线施工周期较长，费用成本较高，安全性没有显著提升，线路带宽没有提升。因此POL组网成为传统办公大楼局域网综合布线改造首选解决方案。
全光网络建设采用以GPON为核心技术的全光网络解决方案。采用的设备包括OLT（光线路终端）汇聚设备、ONU（光网络单元）多业务接入设备以及SPL分光器设备三部分。按功能区域，分为内部网络、外部网络两套网络，整体组网结构如图4所示。
图4 全光网络组网结构
办公楼内网（主要解决办公等接入场景），通过认证策略进行管控。
核心层：核心交换机，为整个办公楼提供统一交换功能。
汇聚层：通过OLT设备进行汇聚，汇聚层采用X-GPON技术，OLT通过10GE接口与核心交换机互联，OLT与核心交换机互联端口可扩容。
接入层：在每个区域内放置ONU设备，ONU通过GE接口提供办公等相关接入。
1．确定业务场景
全光网络是为业务服务的，网络规划的第一步是梳理明确需要承载的业务，根据业务需求规划业务网络。全光网络承载的业务可分为数据、语音及组播三大类。
2．确定并发带宽
确定并发带宽需求是确定分光比及PON口规划的依据。通过楼层交换机日常业务流量峰值来确定各业务类型的接入数量、每单位的上下行带宽，最后确定并发带宽需求。假如楼层接入交换机目前为百兆口，峰值统计日常办公上下行合计带宽不超过10M，可采用32口的分光器。
3．确定组网类型
PON线路保护有TypeA,TypeB,TypeC三种保护模式。为保证办公网络稳定，采用Type B保护模式，不仅可以保护主干光纤，防止光纤故障，还可避免GPON口、GPON板以及OLT(光线路终端)故障。采用2:N类型分光器，分光器上行两条光纤。上行光纤分别接两台OLT的PON单板接口，上行主用光纤故障以及主用光纤所接OLT端口故障时，切换至备用OLT。分光器到ONU(光网络单元)之间采用单纤。采用Type B双归属保护，系统保护切换时间在50ms以内，保护级别高，系统更可靠。外网采用TypeA保护模式，分光器到OLT,以及到ONU之间采用单纤，上行主光纤故障时手工切换至备用光纤。
4.全光网络布线实施
垂直系统：通过楼层弱电井垂直敷设光缆，根据现场点位情况，分光器可安装在不同的楼层。楼层光缆最终汇聚到机房、每层采用双线布放，一主一备。点位较多楼层布放2根12芯光缆，点位较少楼层布放2根8芯光缆。
水平系统：楼层间皮纤采用吊顶上方走线。光纤进入弱电井后由线槽引到楼层主桥架中，再进入到光纤分光盒中。光纤面板至ONT(光网络终端)采用SC-SC光纤跳线，地面采用金属线槽进行固定。
采用安装2分32分光器，弱电井安装96芯光纤分纤箱，楼层分别安装2分32路机架式分光器，内网、外网分光器数量根据楼层点位数进行规划安装。
工作成效
从传输介质上来看，全光网络与传统网络最大的区别就是全光网络最大限度的采用光纤作为传输介质，而传统网络采用铜线来传输。
图5 传统LAN与POL传输介质对比
由于光纤本身抗电磁干扰、抗氧化能力比铜线强，并且光纤体积小，重量轻，不易腐蚀，传输距离远，可覆盖20km；带宽大，传输带宽可达到T比特，寿命长，可长达30年以上。而铜线容易被氧化，体积大，重量大，传输容量受限，带宽的升级需伴随着铜线的升级迭代，传输距离有限，只有100m。所以光进铜退是发展趋势，光纤逐渐成为解决用户需求的必然之选。
从网络架构来看，在全光POL组网中，传统LAN中的汇聚交换机被OLT替代；接入交换机由无源的分光器替代。网络中需要电力供应的部件大幅减少。
ONU提供所有业务的接入，通过有线或者无线接入用户的数据、语音及视频等业务。且OLT和ONU的转发原理和交换机类似，内核是基于以太网/IP的转发，整个POL系统的用户侧和网络侧均可提供标准的以太网接口。主要的区别在于汇聚交换机和接入交换机之间的接口协议也是以太网，是一种点对点拓扑。而OLT和ONU之间采用PON协议，是一点对多点拓扑。
图6 POL网络与传统LAN结构对比
全光POL网络是扁平化网络结构，便于运维，另外全光POL网络减少了业务转发节点，大大降低了时延，提高了传输质量，使办公楼网络结构转变为面向云业务的转发结构，为后期的业务发展，奠定了基础。
从布线架构来看：POL系统中更大范围地采用了光纤，在中间段采用无源分光器替代了传统LAN中的交换机，光网络单元ONU进一步下沉到用户端，一套终端作多业务、全业务接入，所有业务的汇聚交换统一上移至核心机房光线路终端OLT。
图7 传统LAN综合布线与POL布线结构对比
如图7所示：POL全光网络方案中需要在中心机房配置光线路终端OLT设备，传统的汇聚交换机和接入交换机分别被分纤箱和分光器来替代，有源变成了无源，大大降低了设备能耗，减少了系统故障点，提高了系统可靠性。垂直/水平布线子系统的铜缆网线被单模皮线光缆替代，极大节省了机柜占用空间。
结束语
随着光通信的大力发展，光纤价格及相关电子设备价格逐步降低，加上光纤安装施工周期短、施工简单方便极大降低了日益昂贵的人工成本，因此全光网络施工价格更便宜。伴随着业务发展对网络性能需求的不断提升，如何实现网络支持金融行业业务不断演进，如何实现网络涵盖业务弹性、部署弹性、管理弹性，如何实现网络规划更科学、部署更快捷、运维更简单、优化更高效，都将是我们需要面临、考虑和解决的问题。
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