FTTB/C+塑料光纤局域网实现FTTH

　　一、前言

　　随着网络技术的飞速发展，信息社会的来临，Internet、可视电话、远程教育、高清晰度电视以及交互式有线电视(视频点播，电视购物等)等对通信业务的发展提出更高的要求，进一步要求实现网络高速化、宽带化，解决网络瓶颈问题。大容量高速传输网技术(IP Over SDH、IP Over WDM)发展迅猛，技术日渐成熟，其传输速率和容量每年都在成倍增长，这无疑对最后100/1000m接入技术和方案也提出更严峻的考验。

　　目前，较成熟的接入技术有PSTN接入、ISDN接入、以太网接入、ADSL接入、HFC接入、DDN接入等。对于城域宽带IP光纤网来说，应该根据具体情况采用多种接入方式相结合，为用户提供经济实用、方便快捷的网络接入。从现状来看，采用以太网、快速以太网和千兆以太网混合构造一个城域宽带IP光纤网的分支网络，是一种具有高带宽、低成本，拥有最佳性价比的选择，和其他网络(如ATM网、SDH、Token-Ring网等)相比较，以太网具有良好的扩充性能、广大的用户基础和价格低廉等优势，因此我们采用快速以太网和千兆以太网混合构造城域宽带IP光纤网的末梢网络，即用户最后100/1000m接入。

　　石英光纤由于其极低的损耗和色散特性，理所当然是长距离、高速率、大容量传输网的最佳选择。但在连接密集的用户接入网中，其复杂昂贵的连接工艺增加了网络成本。于是一种新型的传输介质——塑料光纤(POF)拥有了强大的市场基础，并得到了飞速发展。与石英光纤相比，塑料光纤由于其价格便宜、接续快捷、柔韧性好、抗辐射等优点，成为短距离宽带通信网的理想选择。并有望取代金属电缆而成为短距离高速率的传输介质的核心。

　　目前，光纤城域网已将石英光纤延伸到路边(FTTB)和大楼(FTTC)，因此，实现光纤到户(FTTH)只有一步之遥。利用塑料光纤组建计算机局域网可以很好的解决最后100/1000米的用户接入问题，从而真正实现光纤到户(FTTH)。塑料光纤局域网作为解决最后100/1000m问题的建设方案虽然才刚刚起步，但是其未来发展空间极大，因此国内外正投入大量人力物力研发完善此项目，这项工作目前已成为众多网络工程师及网络设备商的研究重点。

　　二、 网络设计目标和原则

　　利用塑料光纤组建计算机局域网是利用塑料光纤这种传输介质将各台计算机连接起来，从而达到共享软、硬件资源，提高工作效率的目的。由于此网络主要应用于高数据吞吐量的用户，因此还要求满足高带宽、高可靠性的现代数据传输要求。因此塑料光纤局域网应遵循以下原则：

　　1、先进性

　　以先进的、成熟的网络通信技术进行组网，支持数据、语音、视频等多媒体应用，采用高新材料作为传输介质，并选用先进的接口技术和编码方式，使整个通信网络具有先进性。

　　2、实用性和经济性

　　从实用性和经济性出发，着眼近期目标和远期发展，选用性价比高的网络组件，进行最佳组合，利用有限的投资组建一个高性能的网络。

　　3、 性和保密性

　　当今网络的一大难题和重点就是网络的安全性。选用高可靠网络产品和技术,充分考虑系统在程序运行时的容错能力和抗干扰能力，保证数据传输的可靠性和保密性。

　　4、兼容性

　　选用符合国际发展潮流的国际标准软件(协议)，采用符合国际标准的接口技术及相关网络设备，使系统能方便接入各种异种网络，兼容多种软硬件设备。

　　5、 展性和升级能力

　　网络应具有很好的扩展性和升级能力，选用具有良好升级能力和扩展能力的网络设备和技术，在设计中充分考虑今后升级时能充分利用现有产品，以节约升级投资。

　　三、 网络硬件的选择

　　塑料光纤局域网硬件主要包括服务器、用户计算机、塑料光纤光网卡、塑料光纤交换机、POF-RJ45光纤收发器(可选)和塑料光纤光缆。

　　1、 服务器

　　中小型局域网服务器可选用小型机、工作站或PC Server。

　　小型机和工作站的性能较好，总线速度快，吞吐量大，能很好也响应多用户服务请求，一般使用UNIX系统，当然也有使用Windows NT的情况。PC Server在性能上不如小型机或工作站，但它比较便宜，而且对于不是特别大的企事业内部局域网，PC Server也能满足其需求。PC Server一般使用Windows NT系统。

　　在本方案中，我们选用2台DELL PowerEdgetm 650作为服务器。并在服务器上插上千兆塑料光纤网卡，与中心交换机的千兆口相连，使服务器的传输速度达到千兆。

　　2、 用户机算机

　　选用目前公司部门配备的兼容机或品牌机。

　　3、塑料光纤网卡

　　计算机塑料光纤网卡具有以太网塑料光纤接口的PCI网卡，采用标准SC接口，支持即插即用、全双工1000Mbps传输速率，符合IEEE802.3 1000Base-FX标准。

　　4、塑料光纤全光交换机

　　考虑到要求联网的机算计数量，我们选用的交换机带12个以太网塑料光纤下行接口，符合IEEE802.3 1000base-FX标准，支持1000Mbps的传输速率，可在工作组之间或不同网络之间提供高带宽、高性能的光纤连接，让用户能快速存取整个网络资源，解决计算机与工作组交换机之间的网络带宽瓶颈。

　　5、塑料光纤光缆

　　塑料光纤光缆采用日本旭硝子生产的LUCINA塑料光纤光缆。其光纤直径为0.5mm，数值孔径(NA)约为0.185，衰减小于50dB/km，应用波长为850nm，带宽可达200Mhz·km。

　　四、 建网方案

　　1、网络选型

　　网络方案的选择会极大地影响网络的传输能力。我们选择网络方案的原则是：先进性、成熟性和安全性。目前使用最为广泛的局域网是基于IEEE802.3标准的以太网，由于本方案目标定在光纤到户(FTTH)，实现高带宽、高速率，因此我们选择千兆以太网技术来进行组网。千兆以太网是相当成功的10Mbps以太网和100Mbps快速以太网连接标准的扩展。IEEE已批准千兆位以太网工程IEEE 802E Task Force。

　　千兆位以太网和已充分建立的以太网与快速以太网的节点完全匹配。最初的以太网规范由分组格式定义，且支持CSMD/CD(带冲突检测的载波侦听多路访问)协议、全双工、流控制和由IEEE802.3标准定义的管理项目，千兆位以太网将使用所有这些规范。

　　总之，千兆位以太网和管理员以前使用和了解的以太网相同，所不同的仅仅是比快速以太网快十倍与当前的高带宽需求应用程序相协调的额外特性，而且和日益增强的服务器和台式计算机的功能相匹配。

　　2、网络物理拓扑结构

　　由于网络采用以太网，故采用易于维护管理的星型网，星型网络采用一个交换机负责数据的转发存储，这种网络重新配置方便灵活，故障检测也比较容易，是以太网普遍采用的物理拓扑结构。其拓扑结构如图一所示：

　　图一 塑料光纤局域网用户接入系统拓扑图

　　3、方案说明

　　对于一个大型光纤城域网来说，用户接入部分为网络结构的末梢，直接面向最终用户，这一部分也正是宽带网络的瓶颈所在。目前石英光纤已经成功的铺设到路边或大楼(FTTB/C)，因此，我们可以采用塑料光纤局域网方便的接入。

　　本方案采用千兆路由交换机作塑料光纤局域网系统的中心交换机(1个1310nm SX上行口 ，12个 850nm SX 下行口，还可扩展其它模块)以千兆交换的速度构建局域网的主干，为整个网络的应用提供了较充裕的带宽。大楼每一层及每个部门放置一台千兆塑料光纤交换机，这样就能与高速千兆主干很好的匹配。(其实，如果用户要求不是特别高的话，其他节点交换机可采用百兆塑料光纤交换机，由于主干带宽较高，在各主干节点可以用堆叠技术将主干节点端口数扩展至几十个而不至于对主干造成太大的压力。)选用旭硝子全氟化GI型塑料光纤作为传输介质，最终计算机用户采用千兆(百兆可选)塑料光纤网卡接入，从而实现光纤到用户(FTTH)。由于整个用户接入系统采用塑料光纤作为传输介质，所以系统成本低于石英光纤用户接入系统，相对于其他接入系统来说，塑料光纤用户接入系统有较高的性价比，随着塑料光纤光器件的普及和推广，相信，此系统会有更高的性价比。

　　五、 网络性能分析

　　1、传输速率及带宽分析

　　该局域网采用光交换机和光网卡，无需进行多次电/光、光/电交换，避免了电/光、光/电交换时的瓶颈效应，为网络的高速率和高带宽提供了保证。因为所有网络设备均采用1000M以太网设备，传输速率最高可达1000Mbps，传输介质采用低损耗GI-POF，带宽可达200Mhz·km以上。同时采用1000base-FX快速以太网的组网方式，因此网络输率可高达1000Mbps。

　　2、可靠性和稳定性

　　计算机网络作为整个系统应用的基础，其可靠性和稳定性直接关系到应用的好坏，网络的故障可能直接给应用带来灾难性的损失。

　　首先，我们采用的专用塑料光纤交换机和塑料光线网卡，转发存储功能全在集成线路中完成，在出厂时经过了生产公司的严格测试，有极高的可靠性、稳定性。同时由于传输介质采用塑料光纤，而塑料光纤传输数据的误码率也极小，并且它不受电磁干扰，因此在数据传输的过程中，有非常高的可靠性和稳定性。最后，我们采用了星型网络拓扑结构，出现网络故障的概率小得多。另外，由于网络采用以太网协议，以太网的帧校验序列(FCS)采用32位循环冗余效验(CRC)，能检测出：

　　1)所有单个比特差错;

　　2)所有双比特差错;

　　3)任意奇数差错;

　　4)任意突发差错，当突发差错长度小于多项式除数长度。

　　5)大多数较长的差错。

　　从以上几个方面