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无源光局域网——传统铜缆局域网最优升级方案

2022年01月24日 306

多年来,因为铜缆布线的广泛使用,局域网(LAN)一直被默认为铜缆布线局域网,但网络传输需求的不断增长,传统局域网架构面临着高带宽和高密度的挑战,铜缆布线局域网在未来网络传输需求上已可预见的产生了局限性。随着运营商在网络技术中对光纤的使用,基于光纤的局域网逐步走入人们的视线,且在高带宽高密度的网络部署中展现出较为明显的优势,无源光局域网目前来看是传统铜缆局域网最优的升级方案,在成为下一代主流局域网部署的道路上有着较为积极的前景。

什么是无源光局域网?

无源光局域网(Passive 0ptical Local Area Network),通常被简称为POL或POLAN,单从名称上看,就可看出与无源光网络(PON)有着不可分割的关联。无源光局域网(POL)是建立在无源光网络(PON)基础之上的,与所有PON 系统类似,POL是一种带分光器的点对多点的室内网络基础设施,可将数据从单个点传送到多个用户端,并通过波分复用(WDM)技术实现链路的双向传输。

什么是无源光局域网

虽然POL没有PON历史悠久,但在局域网中,POL被认为是替代传统铜线局域网的下一代基础设施。多年来企业网络一直在考虑升级到无源光局域网,但根据过去几年的网络部署趋势看,无源光局域网并未在企业网络中得到广泛部署,主要是因为大部分企业领导认为传统的铜缆局域网在现阶段足以满足他们的网络需求。尽管如此,面对当前的网络市场和未来的网络发展趋势,无源光局域网已足够成熟。

为什么向无源光局域网升级?

无源光局域网成为下一代主流局域网已是必然,网络发展的新趋势和无源光局域网技术本身的独特优势为局域网设计向POL的转变铺平了道路。从目前的网络背景来看,有一些因素让无源光局域网成为未来主流局域网设计成为了必然。

从铜缆到光纤的转变

网络部署从铜缆到光纤的转变是无源光纤局域网的主要驱动力,铜缆企业与光缆企业之间的激烈竞争,让我们看到铜缆接入互联网已达到极限。使用Cat6网线进行网络部署,可以实现在55米内传输速率达到10Gbps,即使是铜缆系列的新成员Cat8八类网线,在10Gbps、25Gbps 和 40Gbps传输速率中其传输距离也被限制在30m的范围内。若未来面临 100G、400G,甚至更高速率的网络传输需求,无疑光纤线缆才是最优选择,这也是我们看到光纤线缆在网络市场中逐步替代铜缆的核心原因之一。

物联网、云和视频业务增长

随着 5G 和 WiFi-6 进入市场,物联网革命正在发生,企业网络部署中更多的设备在以更大的带宽连接。与此同时,云等更先进的技术也给传统局域网带来了压力。在日常生活中,视频媒体的快速崛起,也成为了对网络带宽需求迅速增长的最大驱动力。面对多方面的网络需求增长,传统局域网所面临的挑战显而易见。

无源光局域网 VS 传统局域网:优缺点

在传统的基于铜缆的局域网架构中,核心层的设备与汇聚层交换机相连接,然后汇聚层的交换机向下连接到机柜中的接入层交换机,最后机柜内交换机通过铜缆与用户的计算机等终端设备进行最后的连接。

无源光局域网 VS 传统局域网

而无源光局域网设计则是用单模光纤线缆来代替铜缆,进而改变局域网的基本架构。无源光局域网几乎是全光纤链路,只用到少量的铜缆来完成链路与终端设备之间的连接。

无源光局域网有何优势?

1、更大的规模和范围

与传统局域网所需的基础设备相比,无源光局域网在网络部署中相对减少了线缆以及设备数量。在传统的局域网架构中主要使用Cat6等铜缆来进行数据传输,而无源光局域网则使用更小、更轻、更不易受接口影响的单模光纤作为主要传输介质,这意味着无源光局域网所覆盖的网络距离要远大于传统局域网,对于有远距离传输需求的网络部署而言,无源光局域网无疑是更佳的选择,例如酒店行业,使用无源光局域网架构,可使网络覆盖到更多的客房。

2、更高的效率和安全性

与传统分布式局域网不同,无源光局域网设计更为智能,可集中管理,所有服务均可通过单一基础设备交付,无需为保障高质量多个平台同时运行,IT管理员也无需为排除网络故障在现场对多台设备进行管理,相反,更少的人为干预可有效减少人为错误的可能性,具备更高的效率和安全性。

3、节能环保

由于“无源”特性,无源光局域网不需要电源,相比铜缆局域网发热量更少,从而减少了对传统配线架和电信机房的需求。从传统铜缆局域网点对点的架构,到无源光局域网点对多点架构的过渡,可以减少铜缆、汇聚交换机或接入交换机所产生的能源浪费。此外,一旦网络部署完成后,在未来的几年无论在技术上是否有进步,无源光局域网都可以应对,无源光局域网架构中的Cat5、 Cat6 或 Cat7铜缆网线不需要因为网络升级而频繁更迭,从而节省更多资源与成本。

4、降低安装和运营费用

很多人对采用传统铜缆局域网与无源光局域网的成本有着普遍的误解,认为光纤线缆价格要高于铜缆网线,那无源光局域网布线成本就一定高于传统铜缆局域网,然而事实上,将局域网布线中的所有线材与设备成本,后期的运维成本全部考虑进来,使用无源光局域网的成本并不会高于统铜缆局域网。

无源光局域网的缺点

1、全面部署可能性较小

虽然无源光局域网为大型企业网络部署提供了可见的好处,但由于大多数企业网在早前的传统铜缆局域网网络部署中投入了大量的成本,即使实施网络升级,在短时间内铜缆局域网的架构也很难被完全改变。此外,对于小型企业或组织来说,无源光局域网成本相对传统铜缆局域网成本偏高,当对网络传输的需求并没有那么大时,无源光局域网并不是一个具有成本效益的解决方案,因此在选择局域网架构方案时传统铜缆局域网仍然会是他们的首要选择。

2、单点故障风险

在无源光局域网中,32根光纤全部汇聚到一个分离器中,该分离器仅由一根光纤支线供电。若出现故障,要隔离故障是一件较为困难的事情,因为所有故障基本都是单点故障,如果光纤受损,则可能影响所有终端用户。

无源光局域网的主要组成部分

如前文所述,构建无源光局域网所需的设备较少,一个典型的无源光局域网减少了对汇聚层交换机、接入层交换机和机柜的需求,它包含有光线路终端 (OLT:Optical Line Terminal)、无源光分路器和光网络终端 (ONT:Optical Network Terminal,又称:光猫)。

光线路终端 (OLT)

部署在无源光局域网中的光线路终端(OLT)同时处理上行信号和下行信号,它与广域网(WAN)相连接后从服务商那里接收数据,通过核心路由器接收企业资源服务,然后将数据发送到光网络终端(ONT)。反之,它也从ONT获取数据并将其发送给服务商。通常一个OLT端口与32个ONT相连接。

无源光分路器(PLC)

无源光分路器是无源光局域网的核心部件。通常,在光线路终端(OLT)和光网络终端(ONT)之间会部署一个或多个光纤分路器,这些光纤分路器可以在光网络中的任何地方放置,并在没有电源的情况下将光信号传输给终端用户。光纤分路器有各种分光比、光纤类型和封装形式,最常用的是PLC分路器。

光网络终端 (ONT)

光网络终端 (ONT)是无源光局域网中的最终用户接口,由于无源光局域网大部分是基于光纤的,因此在将计算机等设备连接到无源光局域网之前,一般需要将光信号转换为电信号。在无源光局域网中部署光网络终端(ONT)和光网络单元(ONU),将单模光纤信号转换为连接到计算机和其他终端设备的RJ45以太网接口上的电信号。

除上述设备外,还需要光纤跳线、铜缆网线、光纤连接器、光纤面板、以及其他线缆管理组件。所有这些组件构成了高性能无源光局域网。

无源光局域网的应用

无源光局域网在哪些应用领域表现出了优势?不同行业的用户需求不一样,对无源光局域网的优势也有不同的侧重点,从目前的趋势来看,无源光局域网在包括酒店、校园建筑、医院和大型企业在内的许多领域都有巨大的发展潜力。总的来看,无源光局域网在具备以下特点这些网络部署场景中具备有较明显的优势:

  • 网络布线空间有限,尤其是对空间使用最为关心的酒店行业,无源光局域网在空间和节能方面都占据优势。

  • 需要融合和安全的网络。对于所有需要视频会议服务、无线接入和监控服务的企业网络,无源光局域网将以保护的方式将所有服务融合到单一基础设备中。

  • 需要通过集中管理来提供更轻松的网络支持。在校园网中,可以将多个建筑物之间的网络连接到主机房,布局更简单。

结论

越来越多的企业开始意识到无源光局域网的价值,对于正在寻找网络升级解决方案以实现安全可靠的网络用户而言,面向未来的无源光局域网解决方案是传统铜线局域网升级的最优解。

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