一、全光网简介

随着互联网得发展以及人民日益对于网络多媒体应用的需求日益增长,网络业务需求与日俱增需要大量的带宽。全光网的核心在于“全光”,指信号在网络中传输和交换过程中是始终以光的形式存在,而不需要经过光电和光的转换。能大大的提升速网络带宽,实现更高效的数据传输和交换。

二、为什么要用全光网

传统网络传输主要依赖有线介质,如铜缆和光纤,进行数据传输。这种传输便宜可靠,但布线复杂且扩展性有限传输效率也不及光纤。而光纤传输有相比于传统的铜缆传输具有多个优势。

1.高带宽:光纤传输具有很高的带宽,光纤相比于传统的铜缆利用光传输一段时间能传输更多的数据,可以满足对先进网络多媒体应用的需求,与日益增长场景需求。

2.长距离低损耗:由于光在光纤传输过程中速度很快且衰减很少,因此在单模光纤中传输距离在不使用中继器的情况下可以传输几十公里。

3.抗干扰性强:而光波是频率极高的电磁波,不受无线电波等低频电磁干扰的影响。此外,光纤由不导电的玻璃或塑料制成,不会因电磁感应而产生噪声或串扰。因此,光纤传输系统具有极强的抗干扰能力,能够在各种复杂环境中稳定工作。

三、全光网基本框架

全光网主要由核心交换机、OLT、ONU 以及分光器组成。

核心交换机:核心交换机是位于网络核心层的交换机,具有路由功能可以快速转发转发数据包到指定的VLAN的功能并且还能转发大量数据。在全光网架构中核心交换机处于最高层,其性能和稳定性对整个网络的运行至关重要。

OLT:OLT 设备是一种重要的局部设备,可以与前端交换机用网线相连,负责将上行或核心交换机的网络数据转化为光数据,并通过光模块下发给ONU(全光网终端的设备),确保光网络覆盖每个角落。它用单根光纤与用户端的分光器互联,实现对用户端设备 ONU(全光网终端的设备) 的控制,管理,测距。

ONU:ONU 是全光网终端的设备,在用户侧提供光信号的发送和接收,以便终端设备可以接收并且处理数据。

分光器:分光器可以将一个光信号分成两个或者多个不同波长的光信号。并在光纤中传播最后由接收器重新聚焦。分光器将一根光纤分成多个光信号并引导他们到不同的目的地,实现高速数据传输和光纤网络扩展。

一、全光网络的技术优势

全光网(All Optical Network)作为未来通信网络的优选方案,相较于传统LAN网络,在不同网络架构的设备方面进行了改变,全光网络采用由核心交换机、OLT、ONU 以及分光器为基础设备的网络设备。相较于传统光网络,全光网络具有显著的技术优势,具体如下:

1、高吞吐量与速率瓶颈突破:
全光网避免了复杂的电光(OE)和光电(EO)转换过程,极大地提高了网络吞吐量,克服了传统光网络的速率瓶颈。全光网利用光纤的近30THz的潜在带宽容量,能够实现超长距离、超大容量的信号传输。

2、动态重构与灵活性:
全光网易于实现网络的动态重构,支持信号在不同速率、协议、调制频率和调制方式下的传输和交换,兼容多种设备(如PDH、SDH、ATM、WDM、OTN等)与IP技术共存,共同使用光纤基础设施。

3、高效利用带宽资源:
全光网充分利用了光纤的带宽资源,具有很高的传输速率和很好的传输质量。通过虚波长通道技术,解决了网络的可扩展性问题,节省了光纤、节点规模、波长数等网络资源。

4、低时延与高可靠性:
全光网采用全光传输和交换技术,减少了信息传输的拥塞和延时,提供了超低时延、超高可靠的传输能力,适用于对时延要求极高的应用场景,如图2所示。

5、开放性与兼容性:
全光网具有良好的开放性,能够兼容不同种类的本地信息,畅通地进出网络,支持多样化的业务需求和场景。

二、全光网络相关技术说明

1、光纤传输技术
光纤是全光网的核心传输介质,由高纯度的玻璃或塑料制成。光信号在光纤中以全反射的方式传输,具有极高的传输效率和稳定性。光纤传输技术包括单模光纤和多模光纤两种类型,其中单模光纤适用于长距离、高速率的传输场景,而多模光纤则适用于短距离、低速率的传输场景。

2、光交换技术
光交换技术是全光网中实现信号路由选择和交换的关键技术。传统的电交换技术需要在光/电转换后进行信号处理,而光交换技术则直接在光域内进行信号交换,避免了转换过程中的损耗和时延。光交换技术包括光路交换、光分组交换和光突发交换等多种类型,其中光路交换是目前应用最广泛的一种。

3、光放大技术
光信号在光纤传输过程中会受到衰减的影响,导致信号强度逐渐减弱。为了补偿这种衰减并延长传输距离,全光网中采用了光放大技术。光放大器是一种能够直接将光信号放大的器件,不需要进行光/电转换。常见的光放大器包括掺铒光纤放大器(EDFA)和半导体光放大器(SOA)等。

4、光监控技术
光监控技术用于实时监测全光网的运行状态和性能参数,确保网络的稳定运行。光监控技术包括光性能监测(OPM)和光信号故障定位(OTDR)等多种手段。通过光监控技术,可以及时发现并处理网络中的故障和异常情况,提高网络的可靠性和可维护性。

三、全光网络的发展趋势

全光网的发展正朝着更高速度、更大容量、更低时延和更高可靠性的方向迈进。具体趋势包括:

1、技术融合与创新:随着5G、物联网、云计算等技术的快速发展,全光网将不断融合新技术,推动网络架构、传输技术和运维管理的创新。

2、智能化转型:AI、大数据等技术的应用将推动全光网向智能化方向发展,实现网络的自动配置、优化和故障预测,提升网络运维效率和用户体验。

3、算力与光网络深度融合:随着算力需求的不断增长,全光网将作为算力互联的重要基础设施,实现算力资源与光网络的深度融合,支撑高效算力调度和分配。

4、标准化与开放化:全光网技术的标准化进程将加速推进,促进不同厂商设备之间的互联互通。同时,开放的网络架构和接口将吸引更多创新者和合作伙伴加入全光网生态体系。

5、多行业规模应用:
全光网技术正从技术研究、创新试点走向多行业规模应用,全面助力行业数智化转型升级。

校园办公室网络是校园员工日常处理工作的重要载体,学校领导、教学、研究、行政、财务等各部门均需要办公室网络来承载日常的工作,办公室网络质量的好坏对校园正常运营起到了至关重要的作用。

一、场景设计需求

校园办公室网络所面临的主要挑战:

1、业务对网络需求激增。随着云教育平台的普及、WiFi 6/7技术的应用、高清在线课堂及AR/VR教学工具的推广,校园办公室网络面临着前所未有的高要求。

2、师生移动性增强,无缝接入需求迫切。随着校园规模的扩大和多校区布局,师生频繁穿梭于不同地点,要求网络能够灵活支持跨校区、跨楼宇的无缝访问,确保教学资源与权限随人而动。

3、网络接入点激增,布线难题加剧。传统网络架构下,铜线布线不仅距离远、数量庞大,还增加了维护难度和成本,特别是在多楼宇、多层次的校园环境中,布线难度和成本持续攀升。

4、运维管理效率难以匹配发展需求。随着网络规模的不断扩大,传统的运维模式显得力不从心,故障排查与响应速度滞后,难以满足教育信息化快速发展的需求。

校园办公室网络的业务特点:

1、业务体验高度依赖网络质量。远程教学、高清视频会议、AR/VR沉浸式学习等应用对网络的带宽、时延和稳定性有着极高的要求,同时需要确保这些关键业务不受其他非教学流量的干扰。

2、业务种类繁杂,需求快速变化。校园办公室网络需支撑日常教学管理、科研开发、在线测试、即时通讯等多种业务,带宽需求难以精确预测,且随着教学模式的创新和教育软件的迭代升级,网络需求也在不断变化。

3、东西向与南北向流量并存。随着教育资源的云化趋势,越来越多的教学资源被部署在云端,但校园内部仍保留着大量的本地文件共享、打印服务、多媒体投屏等需要终端间直接通信的业务,形成了东西向与南北向流量并存的复杂场景。

二、部署方式

注:本部分参考资料为锐捷官方资料 - “【锐捷】高校极简以太全光3.X方案设计(V1.3)”

有线接入部分,信息点密集,布线数量多,统一采用光纤入室方式部署,可以将入室静音交换机放入信息箱,或者部署到办公桌下方或侧面,全光办公网逻辑架构如图2所示。无线接入部分,信息点分散,可以在楼栋弱电间部署支持集中供电的全光汇聚交换机,无线AP可以通过光电混合缆远程供电。如果无线AP数量多,也可以在楼层弱电间部署普通POE接入交换机,通过以太网线接入无线AP。

校园办公区,一般包括独立办公室、多人办公室、开放办公区、会客室、会议室等等多种接入场景。
针对不同接入场景推荐布线设计如下:

1、独立办公室部署方案
对于领导办公室、会客室等独立空间,一般有下面两种部署方式:

a.【推荐方式】AP入室,有线/无线一体化接入:采用一路光电混合缆入室,由光电混合缆集中给无线AP供电,通过AP自带的4个下行以太网网口,同时满足独立办公室的有线终端接入需求。

b. 静音交换机入室:采用一路光纤入室(可以多部署一路光纤作为备份),可以选择4口或8口入室静音交换机,同时接入有线终端和无线AP。静音交换机可以部署到信息箱,如图3所示。或者直接明装,如图4所示。

2、多人办公室部署方案

对于可作为8到10人办公的中型办公室,建议采用两路光纤入室,一路作为备份,可以选择8口或16口入室静音交换机,如图5所示,静音交换机安装部署到信息箱中。室内无线AP吸顶安装,由静音交换机通过网线POE供电。

3、开放办公区部署方案

对于企业最常见的开放办公区,分无线和有线两部分:

a. 无线接入方案。在弱电间部署具有集中供电能力的全光交换机,由全光交换机通过光电混合缆给无线AP集中供电,光电混合缆可以满足超过500米的布线距离。

b. 有线接入方案。针对有线网络,推荐采用光纤到办公位的部署方式,2到4个工位共享一个4到8口的静音交换机。部署到办公位的静音交换机,可以采用小型信息箱安装到办公桌下方或者不影响通行的办公桌一侧,再由以太网线走到每个具体办公位。对于办公位的布局可能存在较大调整的场景,建议在办公位附近的墙面安装光纤86面板,弱电间的光纤先走线到光纤86面板,办公位的静音交换机通过成品光纤预制缆连接到光纤86面板,此设计,可以在调整办公位时,不会受光纤走线影响。

4、无线AP光电混合缆供电距离

光电混合缆供电距离主要取决于AP的功耗和光电混合缆的规格,常见办公区无线AP通过光电混合缆的供电距离,如下表1所示。

三、方案优势与特点

本套方案通常在不同情景的办公室场景下,采用不同部署方式,因此不同的部署方式也带来的优势也不一样。在独立办公室的场景,通常采用一路光电混合缆入室,而在多人办公室的场景,通常建议采用两路光纤入室,其中一路作为备份。以及还有第三种,开放办公区的部署方案,一般多用于企业之中。而在这种场景下,又有分为无线接入方案与有线接入方案。以下是各种方案的优势特点说明:

光纤入室的部署方式

1、高带宽与低延迟:光纤作为传输介质,具有极高的带宽和极低的传输延迟。这使得光纤入室能够为校园办公室提供稳定、高速的网络连接,满足高清视频会议、大文件传输等高带宽需求的应用。

2、抗干扰能力强:光纤传输的是光信号,对电磁干扰具有极强的抵抗力。这意味着在校园复杂的电磁环境中,光纤入室能够保持信号的稳定传输,避免因电磁干扰导致的网络故障。

3、安全性高:光纤传输的信号难以被窃听或干扰,因此具有较高的安全性。这对于传输敏感信息或进行安全要求较高的网络应用具有重要意义。

4、灵活性与可扩展性:光纤入室部署方式可以根据实际需求灵活调整网络结构,支持网络规模的扩展和升级。随着校园网络需求的不断增长,光纤入室能够轻松应对,确保网络服务的持续性和稳定性。

两路光纤入室部署方式的优势特点

1、高冗余性与可靠性:两路光纤入室构建了双路冗余的网络架构,当其中一路光纤出现故障时,另一路光纤可以立即接管,确保网络服务的连续性和稳定性。这种高冗余性设计大大降低了网络故障的风险,提高了网络的可靠性。

2、增强带宽与性能:两路光纤入室可以提供更高的带宽支持,满足校园办公室日益增长的带宽需求。同时,由于双路光纤的并行传输,可以进一步提高网络性能,确保数据传输的流畅性和高效性。

3、灵活应对未来需求:随着校园网络应用的不断丰富和扩展,网络带宽和性能的需求也将不断增长。两路光纤入室为未来的网络扩展和升级提供了充分的预留空间,可以灵活应对未来网络需求的增长。

4、提升用户体验:在校园办公室中,网络服务的稳定性和性能直接影响用户的工作效率和体验。两路光纤入室的部署方式通过提供高冗余性、高带宽和高性能的网络服务,可以显著提升用户的工作效率和满意度。

无线接入方案的优势与特点

1、灵活性高:无线接入方式不受地理位置和布线限制,办公室工作的领导与老师可以随时随地接入网络。

2、易于扩展:随着无线设备的增加和移动办公的普及,无线接入方案可以方便地扩展和升级。

3、成本较低:相对于有线接入方案,无线接入方案在布线成本和施工难度上具有优势。

有线接入方案的优势与特点

1、稳定性好:有线接入方式通过物理线路连接设备,传输稳定可靠,不易受外界干扰。

2、带宽大:有线接入方式可以提供更大的带宽和更低的延迟,满足老师对多种教学方式性能要求较高的应用场景。

3、安全性高:有线接入方式通过物理隔离和加密技术可以提高网络的安全性。