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王磊:无源光网络助力医院下一代园区网建设(上)
来源:联盟专家理事单位 山东大学齐鲁医院 | 作者:王磊 | 发布时间: 2021-01-06 | 2647 次浏览 | 分享到:
山东大学齐鲁医院信息网络中心副主任,信息系统项目管理师,数据库工程师,信息安全工程师王磊,关于无源光网络助力医院下一代园区网建设系列报道(上)。


1、医院简介


山东大学齐鲁医院是国家卫生健康委委属(管)医院,教育部直属重点大学——山东大学的直属附属医院,首批委省共建国家区域医疗中心(综合类)牵头和主体建设单位。医院坚持立足山东、面向全国、放眼世界,致力于建设国际知名、国内一流高水平研究型医院,实施“医疗立院、学科强院、人才兴院、依法治院、党建领院”五位一体发展战略,在济南、青岛形成了两地多院区发展格局。医院实际开放床位5000张,2019年度完成门急诊量496万人次,出院病人23万人次,手术量17万台次。


2、园区网现状


2001年医院济南中心院区进行了全院园区网建设,院区内所有楼宇均进行了综合布线,建设信息点5000多个。上一代园区网建成迄今已近20年,原有桥架老化严重、线路混乱、故障频发、信息点不足等问题日益凸显,不仅使得网络工程师们疲于奔命,也严重制约了医院信息化发展,下一代园区网的建设迫在眉睫。


3、下一代园区网设想


鉴于下一代园区网的重要作用,我们希望其能够具有以下特点:结构简单、带宽高(可升级)、成本低廉、支持多业务、扩展性强、寿命长、运维方便。


图1 带宽与介质的对照关系


如图1所示,采用铜缆建设园区网,在带宽升级时需要更换线缆,而采用光缆则不需要,在“光进铜退”的大趋势面前,下一代园区网最好建设为全光网络。




1、全光网络实现方式


(1)点对点方式(图2中的①):从网络设备到用户终端之间采用点到点的光通信方式,该方式需要光纤资源多、光模块多,成本高,用户分布密集时,对走线空间要求高,布线工作量大。


(2)有源光网络方式(图2中的②):接入设备拉近到用户侧,但接入设备为有源设备,该方式较点到点网络所需要光纤资源少、工程部署难度低,但有源设备的部署涉及机房空间和供电问题且维护成本高。


(3)无源光网络方式(图2中的③):规避了方式二接入设备机房空间、供电及维护等问题,部署与维护综合成本最低。


图2 全光网络实现方式



2、无源光网络介绍


PON(Passive Optical Network),即无源光网络,由光线路终端OLT(Optical Line Terminal)、无源光分配网ODN(Optical Distribution Network)、光网络单元ONU(Optical Network Unit)或光网络终端ONT(Optical Network Terminal)组成的点到多点信号传输系统,简称PON系统。


POL(Passive Optical LAN),即无源光局域网,是基于无源光网络(PON)技术的局域网。


光线路终端OLT是PON网络的核心设备,下行通过分光器连接多个ONU,一方面实现对ONU的控制、管理,另一方面对ONU上传的信息进行汇聚处理;上行一般情况下连接园区的核心交换机,网络地位类似于传统园区网络的汇聚层设备。


图3 光线路终端OLT


无源光分配网ODN,由分光器POS(Passive Optical Splitter)、光缆/光纤及其它光路的接续、跳转设备组成,其作用是在OLT与ONU之间提供光传输通道。


图4 分光器POS


光网络单元ONU是信息点的接入设备,接入业务类型多样,如PC、WIFI、视频回传、监控、IPTV、TV、语音等,提供GE/FE、POTS、WIFI、POE、CATV等多种接口。ONU可支持室内、室外安装场景,面板安装、桌面安装、机架式安装等不同安装方式。


图5 光网络单元ONU


3、拓扑对比


图6 网络拓扑示意图


如图6所示,左侧为传统以太网,中间为点到多点有源光网络,右侧为点到多点无源光网络。可见,有源光网络的特点是在传统以太网的基础上,减少铜缆使用,将接入交换机尽量部署到用户附近;而无源光网络使用OLT作为汇聚层,分光器与ONU的组合作为接入层。


4、无源光网络制式


PON技术的概念是20世纪90年代初提出的,主要可分为用非同步传输模式(ATM)进行分组通信的APON技术、用于宽带接入的BPON技术、基于以太网(Ethernet)分组传送的EPON技术以及兼顾ATM/Ethernet/TDM综合化的GPON技术等。


表1列举了在POL中主要使用的PON技术,目前GPON技术应用最为广泛,10G GPON对称技术也逐渐成为主流。



5、无源光网络技术特点


(1)单芯双向,波分复用:以GPON为例,在单根光纤上,上下行分别采用中心波长为1310/1490um的光传输信号,实现OLT与ONU的通信。

图7 单芯双向,波分复用


(2)上行时分复用:各ONU在属于自己的时隙里传输数据,光信号在分光器处进行耦合。

图8 上行时分复用


(3)下行广播,ONU选择性接收:所有的ONU都能收到相同的数据,但ONU会丢弃掉不属于自己的数据。

图9 下行广播,ONU选择性接收




1、建设阶段优势分析(优势项标红)

2、运维阶段优势分析(优势项标红)


(未完待续)





作者简介
王磊
山东大学齐鲁医院信息网络中心副主任,信息系统项目管理师,数据库工程师,信息安全工程师,(ISC)²注册信息系统安全专家,BSI信息安全管理体系(ISO 27001) 内审员,数据中心规划设计工程师。担任山东省健康管理协会医院信息化分会副主任委员等社会兼职。

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