一文解釋交換式以太網(wǎng)組網(wǎng)與PON組網(wǎng)差別
2020/4/12 11:12:07
隨著數(shù)據(jù)、語音、視頻等應(yīng)用越來越多, 多網(wǎng)合一政策的推行，突破接入網(wǎng)帶寬 “瓶頸 ”和接入距離限制變得越來越迫切，只有突破接入網(wǎng)帶寬 “瓶頸 ”和接入距離限制，才能使整個網(wǎng)絡(luò)有效發(fā)揮帶寬的作用，真正推進(jìn)各種業(yè)務(wù)的發(fā)展，給運(yùn)營商帶來經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）作為一種合適的接入技術(shù)在這種背景下迅速得廣泛應(yīng)用。而交換機(jī)作為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式，在企業(yè)網(wǎng)中有廣泛的應(yīng)用，但已經(jīng)無法滿足多種領(lǐng)域、多種業(yè)務(wù)、高帶寬、高可靠、高便捷性的要求，EPON/GPON組網(wǎng)方式在視頻監(jiān)控、光纖到戶、校園網(wǎng)、工業(yè)通信網(wǎng)得到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用，其成本低，維護(hù)簡單，容易擴(kuò)展，易于升級、安全性高，多業(yè)務(wù)等等特性備受運(yùn)營商、集成商的喜歡和信賴。
下面就兩者的對比分析如下：
1. 原理比較
PON(802.3ah) 就是基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)，它承載的內(nèi)容是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，因此 PON 天生就是為 IP 服務(wù)的，與傳統(tǒng)的 LAN 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一樣，都出資 IEEE. 數(shù)據(jù)傳送原理 PON 下行使用 1490nm的光波承載數(shù)據(jù)， OLT( 光線路終端 )到 ONU( 光網(wǎng)絡(luò)單元 )間下行數(shù)據(jù)采用點對多點廣播方式傳遞數(shù)據(jù)（TDM ）， ONU 通過識別報文 MPMC 層 LLID 的數(shù)據(jù)。
在 OLT 和 ONU 之間，通過 AES-128 進(jìn)行加密，保證數(shù)據(jù)安全。對于 ONU 到 OLT 的上行數(shù)據(jù)，采用時分多址接入技術(shù)（ TDMA ）為各個 ONU 分配時隙，傳輸上行流量。
當(dāng) ONU 注冊成功后， OLT 會根據(jù)系統(tǒng)配置，給 ONU 配置特定的帶寬（采用 DBA ，OLT 會根據(jù)指定的帶寬分配策略和各個 ONU 的狀態(tài)報告，動態(tài)地給每個 ONU 分配帶寬）。帶寬對于 PON 層面來說，就是有多少可以傳輸數(shù)據(jù)的基本時隙，每個基本時隙單位時間長度為 16nm 。在各個 OLT 端口（ PON 端口）下面，所有的 ONU 和 OLT PON 端口之間時鐘是嚴(yán)格同步的，每個 ONU 只能在 OLT 給它配分的時刻上面開始，用分配給它的時隙長度傳輸數(shù)據(jù)。通過時隙分配和時延補(bǔ)償，確保多個 ONU 的數(shù)據(jù)信號耦合到一根光纖時，各個 ONU 上行包不會互相干擾。
LAN 是一種局域網(wǎng)技術(shù)，由于其技術(shù)簡單、使用廣泛而被引入到接入網(wǎng)中。
目前 LAN 技術(shù)主要就是以太網(wǎng)，尤其 IEEE802.3u 和 IEEE802.3z/ab 應(yīng)用廣泛。以太網(wǎng)使用CSMA/CD （帶有沖突監(jiān)測的載波偵聽多址訪問）是一種共享技術(shù)。
該技術(shù)中兩端設(shè)備是對等的，雙方采用相同的機(jī)制傳送數(shù)據(jù)流量。終端與終端間的數(shù)據(jù)交換在交換機(jī)上完全依照 MAC 進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)都采用 CSMA/CD 的方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)。 VLAN 的出現(xiàn)很好的解決了沖突及廣播的問題。
帶寬和傳輸距離 LAN 以太網(wǎng)當(dāng)前實現(xiàn) 10/100/1000Mbit/s 的對稱接入速率，但只能提供到最遠(yuǎn)200m 的傳輸距離，這也是其作為接入技術(shù)的最大問題之一，通常智能通過級聯(lián)交換機(jī)延長傳輸距離。
PON 同樣實現(xiàn) 10/100/1000Mbit/s 的對稱接入速率，但可以保障最遠(yuǎn) 20km 的傳輸距離，完全克服了以太網(wǎng)及 xDSL 技術(shù)在距離和帶寬上的局限性，使寬帶接入方案的覆蓋范圍更為寬廣。
組網(wǎng)能力于可擴(kuò)展性 LAN 設(shè)備放置在寫字樓或小區(qū)內(nèi)部，通過五類線連接用戶，這就涉及了樓內(nèi)的布線工程開銷。
經(jīng)驗表明，前期的設(shè)備和布線占據(jù)大量的人力物力，并且 LAN 接入前期的部署交換機(jī)一次到位，若對用戶數(shù)的預(yù)測存在誤差，會造成端口長期閑置，也可能造成一些區(qū)域端口不足，擴(kuò)容麻煩。
LAN 是系統(tǒng)的點對點接入技術(shù)，只支持點到點信息傳遞，因此組網(wǎng)有局限性。如果沿狹長地帶有寬帶接入需求，就需要在每個需求點都 部署交換機(jī)，統(tǒng)一匯入局端匯聚交換機(jī)，或者在每個需求點放置一臺二次匯聚設(shè)備，由該設(shè)備提供端口，匯接該需求點交換機(jī)流量。若采用 EPON 技術(shù)，解決需求則快捷許多。。
PON 是點到多點的接入技術(shù)，結(jié)合不同分光比的分光器后，可實現(xiàn)靈活組網(wǎng)，支持樹形、星形、鏈型等形式組網(wǎng)。沿狹長地帶有寬帶接入需求，在每個需求點放置一個 1：2 的無源分光器，規(guī)劃一定的帶寬后，繼續(xù)往前鋪設(shè)光纜，在下一個需求點同樣放置一個 1： 2 的無源分光器，如此則可輕松接入所有信息節(jié)點。
EPON 支持星型組網(wǎng)的優(yōu)勢也很明顯， ODN 中放置一個 1：N 的分光器即可覆蓋最多 64 個信息點的接入，而且覆蓋半徑最大為 20km 。
PON 產(chǎn)品主要幾種于 OLT 和 ONU ，OLT 布置在機(jī)房端，一套 OLT 可覆蓋廣闊的區(qū)域。中間的無源設(shè)備成本低廉，可以一次部署到位。而 ONU 可以隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展而擴(kuò)展。并且 ONU 在 OLT 上注冊是自動完成的，因此當(dāng)某區(qū)域需要增加 ONU 時直接加入網(wǎng)絡(luò)即可。
2. 組網(wǎng)比較
2.1 PON 作為接入技術(shù)，通常有 FTTH （光纖到戶）、 FTTB （光纖到樓）等多種組網(wǎng)方案。 FTTH單位成本高，適合少數(shù)高端個人用戶和單位客戶接入。FTTB 方案在單位成本和接入寬帶上最適合廣大普通用戶的寬帶接入，因此著重對比分析 FTTB方案的實現(xiàn)情況。
2.2 以太網(wǎng)技術(shù)具有擴(kuò)展性好、價格便宜、接入速率高、成熟簡單等優(yōu)勢，能為用戶提供10/100Mbit/s 的終端接入速率。尤其是對于高密度用戶群，以太網(wǎng)的接入的經(jīng)濟(jì)性也非常好，而我國由于城市居民的居住密度大，正好適合以太網(wǎng)接入的這一特征。
在商業(yè)大樓和住宅區(qū)，以太網(wǎng)接入依然是前景良好的寬帶接入手段，端到端的以太網(wǎng)服務(wù)也代表著通信技術(shù)的一個發(fā)展方向。 PON 產(chǎn)品完全繼承了以太網(wǎng)技術(shù)的有點， ONU 提供以太網(wǎng)接口，可直接為用戶提供 10/100Mbit/s 的終端接入速率。
相同點：
1) 局端都需要大容量的匯聚設(shè)備。 LAN 模式是匯聚加換機(jī)， PON 模式是 OLT 設(shè)備。
2) 中間需要匯聚點。 LAN 模式是園區(qū)匯聚或樓宇匯聚交換機(jī)， PON 模式是 POS 。
3) 為用戶提供 10/100Mbit/s 以太網(wǎng)接口。 LAN 模式由樓道交換機(jī)提供 10/100Mbit/s 以太電接口， PON 模式由 ONU 提供 10/100Mbit/s 以太網(wǎng)接口。
4) 兩種方式都需要占用光纜資源。
不同點：
1) 傳統(tǒng) LAN 模式占用兩芯光纜， PON 占用單芯光纜。
2) 傳統(tǒng) LAN 模式需要多級匯聚交換機(jī)， PON 采用無源光分器。
3) 傳統(tǒng) LAN 模式多級匯聚，層次復(fù)雜導(dǎo)致帶寬利用率低， PON 模式層次簡潔，帶寬利用率高。影響通信技術(shù)發(fā)展的主要動因是成本和帶寬，即單位帶寬的投入是決定因素。于 LAN 接入技術(shù)相比， PON 不但節(jié)約光纖資源，由于此熬出了局端與用戶端時間的有源設(shè)備，是維護(hù)簡單、可靠性高，從而整體降低了網(wǎng)絡(luò)成本。 FTTB 的組網(wǎng)方案很好的融合了以太網(wǎng)和 PON 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，較好的節(jié)約純以太網(wǎng)中設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)管理、設(shè)備供電、帶寬擴(kuò)展等諸多問題。因此是目前理想的、能達(dá)到電信級運(yùn)營要求的以太網(wǎng)接入解決方案。
3. 投資比較
在相同的用戶條件下， PON+FTTB 模式局端 (OLT) 與用戶 (ONU) 之間僅有光纖、光分路器等光無源器件，無需租用機(jī)房、無需配備電源、無需有源設(shè)備維護(hù)人員。因此，對于承建費(fèi)用要降低至少20% ，后期維護(hù)費(fèi)用要降低 50% ；
而 LAN 模式需要建設(shè)機(jī)房，建立獨(dú)立供電源并且需要維護(hù)人員，相對運(yùn)維費(fèi)用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PON 模式。通過以上分析可以看出，采用 PON 技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)對稱傳輸，具有天然限制廣播與沖突機(jī)制，滿足運(yùn)營商根據(jù)靈活的資費(fèi)模式為用戶提供 1M－ 1GE 的帶寬， DBA （數(shù)據(jù)庫管理）技術(shù)則大大提高帶寬利用率；
提供半徑 20km 接入能力，，覆蓋范圍大大提高，徹底解決邊遠(yuǎn)區(qū)域的寬帶接入問題；
大量結(jié)成主干光纖和光收發(fā)器；網(wǎng)絡(luò)無源設(shè)備，省電、防盜、防雷，不需要二層匯聚交換機(jī)投資，不需要機(jī)房建設(shè)，可靠性能高，顯著降低維護(hù)費(fèi)用；
網(wǎng)絡(luò)層次簡化，組網(wǎng)靈活，部署迅速，這就是 PON 對于傳統(tǒng) LAN 接入的優(yōu)勢所在。
總結(jié)：
PON組網(wǎng)方式PON由于消除了局端與用戶端之間的有源設(shè)備，從而使得維護(hù)簡單、可靠性高、成本低；可擴(kuò)容性強(qiáng)全網(wǎng)一體化無縫管理，在運(yùn)維和可操作上遠(yuǎn)比交換機(jī)更簡便，PON只需擴(kuò)容OLT和ONU兩端設(shè)備就能實現(xiàn)接入帶寬的快速升級。以太網(wǎng)需逐級設(shè)備替換升級，成本高，耗費(fèi)大量人力物力。隨著EPON/GPON技術(shù)的發(fā)展和國家對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動，PON組網(wǎng)方式將會在越來越多的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
相關(guān)知識：什么是PON？
