本科论文利用EPON技术构建数字化校园

1、南京信息职业技术学院毕业设计论文作者 学号 系部 通信学院 专业 移动通信技术（3g技术与基站工程） 题目 利用epon技术构建数字化校园 指导教师 评阅教师 完成时间： 2012年5月16日毕业论文中文摘要题目：利用epon技术构建数字化校园摘要：随着epon技术的不断演进，各种终端不断开发，其接入范围也从高档住宅向居民小区及农村普及，但是从其业务承载内容来说，还是以传统语言业务和互联网业务为主。如何以技术争取市场竞争优势，以市场竞争拉动技术发展，成为epon技术发展的主题。本文以南信院基于epon技术的校园建设方案为例，重点研究如何将epon技术应用于大学校园，最后结合相关知识，通过实践，

2、设计了满足校园需求，具有高宽带，多业务，多网络融合等特点，采用epon接入点到多点的数字化校园最佳接入方案。关键词：数字化校园 epon olt onu毕业论文外文摘要title: epon technology to build the digital campusabstract: with the continuous evolution of the epon technology, development of a varitely. its access rang from high-end residential to residential area and rural pop

3、ularity , but from a business that hosts the content ,or to the traditional language and internet business-based.technology to strive for competitive advantage .competition in the market-driven technology development to become the theme of epon technology development. letter hospital south of this a

4、rticle is based on epon technology campus building programs, for example, focusing on how to epon technology applied to the university campus, and finally cambined with the knowledge, though practice, designed to meet campus needs, with high broadband multi-service, multi-network integration and oth

5、er characteristics, the use of epon access point-to-multipoint digital campus access solution.keywords: digital campus epon olt onu目录1 引言11.1 课题背景与意义11.1.1 接入网的需求与发展11.1.2 无源光网络应用现状11.1.3 课题研究意义21.2 主要研究的工作及达到的结果31.2.1 主要研究的工作3 1.2.2 达到的结果32 epon技术在南京信息职业技术学院的应用42.1 南京信息职业技术学院数字化校园建设需求分析42.1.1 数字化校园

6、简介42.1.2 南信院的数字化建设需求52.2 南京信息职业技术学院的数字化校园建设方案62.2.1 南信院校园网络建设遵循以下基本原则62.2.2 具体建设方案72.3 各类业务的实现112.3.1 传统语音业务112.3.2 互联网业务122.3.3 数据业务123 项目验收133.1 设备选型133.2 设备安装与调试143.3 项目验收144 南信院数字化校园的发展前景15结束语16致谢17参考文献171 引言1.1 课题背景与意义1.1.1 接入网的需求与发展近年来，电信网的ip化，宽带化，融合化，扁平化的发展目标成为共识，tdm业务在传输网容量方面所占比例越来越低，宽带接入网整体

7、架构向网络扁平化的方向发展，光纤尽可能向用户端延伸，城市地区新建小区尽量光纤到楼，主要采用基于epon的fttb+lan建设模式；高档住宅区和商务模式开始建设；城市现有区域结合业务需求，开始改造铜缆超长用户线路，采用fttb改造模式，农村地区将光缆推进到行政村和大自然村，采用ettn+dsl的建设模式。在“光进铜退”的过程中，接入网从建设模式，设备应用，运管理等方面，加快推进ip化的方向转变，因此，固网接入网的ip化，宽带化，光纤化成为大势所趋。目前，接入网面临一系列技术和业务模式的改革和挑战，用户要求需求的变化和行业整合带来的新的竞争局面，传统电信运营商采用的是adsl或lan接入，但对于新

8、的业务需求，传统方式已经不能满足，而且网络改造成本高昂，只有建设能够满足未来多业务需求的基础网络，才能在新的市场环境中获得发展机会。epon作为一种新的接入网技术，非常适合光纤接入网建设，其无源的特性可以降低建设成本，提高资源回报率。其提供的高带宽将满足用户对网络带宽日益增长的应用需求，使运营商开展多业务有可靠的网络资源保证。epon网络兼容性良好，可以和网络很好的融合。1.1.2 无源光网络应用现状目前宽带接入网有两个主要的研究目标，第一是向高速、安全、智能化方向发展，要求网络更灵活、面向用户更多和成本更低，这方面ftth是有线接入领域的杰出代表。另一个则是多业务的融合，即在同一个平台上灵活

9、提供iptv、有线电视视频、传统语音、数据业务的接入。在各种宽带接入技术中，无源光网络以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为热门技术。可升级性好、低成本，接入网中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，降低了相应的运维成本; 业务透明性较好，高带宽，可适用于任何形式和速率的信号，能比较经济地支持模拟广播电视业务；高可靠性，提供不同业务优先级的qos保证，适应宽带接入市场ip化的发展潮流，适于大规模应用。随着高带宽业务的不断投入实际运营，epon技术由于其得天独厚的技术优势得到越来越广泛的应用。1.1.3 课题研究意义数字化校园建设是学校一项基

10、础性、长期性和经常性的工作，是学校建设和人才培养的重要组成部分，其建设水平是学校整体办学水平、学校形象和地位的重要标志。当前信息技术飞速发展，对高等教育产生了巨大冲击，从教育环境、教育模式到教育理念、教育目标，都在这场冲击中发生着变革。根据自身发展的需要，顺应信息技术的发展潮流，采用先进的信息技术来构建数字化校园，加快信息化建设的步伐是高校占领信息制高点的一个有力的举措，也为各个高校信息化建设提供了机遇和条件。 以数字化校园为建设方向，开发与学校的深度合作运营的新模式，充分发挥技术优势，取得学校市场竞争优势。1.2 主要研究的工作及达到的结果1.2.1 主要研究的工作（1）南信院业务需求分析

11、依据学校对信息化发展的规划，确定了学校整体建设的通信需求。（2）epon网络方案可行性研究。 通过分析epon技术的特点，结合学校要求，确定采用epon方案的可行性。（3）epon网络设计方案。 利用所学知识与相关部门及厂家配合，共同完成基于epon技术的校内通信网络设计方案。1.2.2 达到的结果（1）提高了网络利用率通过利用epon技术建设数字化校园，解决了运营商，学校各自为政的局面，提高了网络利用率。（2）epon应用领域的新尝试通过epon技术的分析，将其应用在数字化校园建设中，采用多业务融合方式，取得了预期效果，扩展了epon的应用领域。2 epon技术在南京信息职业技术学院的应用2

12、.1 南京信息职业技术学院数字化校园建设需求分析2.1.1 数字化校园简介在当前大学校园建设中，以数字化校园为特征的教育信息化发展最为迅速，各种信息化应用正改变着老师和同学们的工作学习，学校基本的教务管理，科研管理，数字图书馆，办公自动化也都数据规模，一卡通业务也有了广泛的应用。数字校园是以ip通信平台为基础，实现环境，资源到全部数字化，利用epon解决方案，以tp技术为标准技术，利用soa开放架构实现对整体ip平台的统一集成支撑，其核心内容包括：(1)建设安全可靠的校园网络平台l 具备网络结构优化能力校园网的整体架构具备更有效的容灾能力，以应对故障节点，故障链路，路由震荡多带来的业务影响，而

13、随着万兆校园核心网的普及，应用对带宽应用的要求，校园网需要具备具备万兆到汇聚的升级的能力。l 具备网络业务拓展能力校园业务可谓向下一代网络迁移，向ipv6迁移，兼容现有就校园组网环境，ipv6完全由分布硬件组成，保护投资，校园业务也可以随时随地使用。l 具备安全渗透防御能力校园网出口具备攻击，非法业务的隔离，控制。具备在线主动抵御的能力，校园核心网络自身集成安全防御能力，缩小攻击以及病毒在校园的影响范围。用户接入网屏蔽用户非法操作，隔离网络攻击。(2)建立数据优先整合现有数据信息资源l 解决教学，科研，办公业务增长，数据无法整合管理的问题。 l 解决数据爆炸性增长，成本要求不断降低的问题。l

14、解决各种灾难系统对信息系统影响的问题l 解决各个校区跨区域的数据访问问题（3）建立媒体服务中心，实现视频，语音媒体服务资源l 利用现有校园网络资源，整合语音业务，降低校内语言通信成本l 利用现有校园网络资源，整合视讯业务，提供丰富的网络办公，教学工作服务。数字化校园是建立在一系列it资源的基础上，诸如校园网带宽资源，教学办公数据的资源，计算机资源，网络多媒体通信资源等，针对这些资源需要关联化的管理，资源的整合，才能利用it系统服务校园信息化，价值最大化。如图2-1：数字化校园体系架构图图2-1 数字化校园体系结构图 目前在各高校数字化校园通常包括以下几个部分：（1）学校的oa系统：用于学校的日

15、常管理，使用者是学校的教职工。（2）校园一卡通：该系统基于进场卡技术，以一张ic卡为载体，结合计算机网络，将学校各个系统连为一体，校园卡主要起到身份验证，以及电子钱包作用，可以满足学生日常学习生活需求。（3）校园网：为学校师生提供教学，科研，综合信息服务 宽带多媒体网络。（4）校园监控：为了提高高校安全防范水平，高校通常能够建有内部视频监控系统。2.1.2 南信院的数字化建设需求南京信息职业技术学院占地928亩，建筑面积32.3万平方米。目前南信院数字化校园建设的现状以及面临的问题：l 学校信息化建设水平较低，前期主要是建桥，修路。l 学校信息化经费紧缺：前期主要是保证能上网。l 学校师资信息

16、化能力普遍较低。l 学校信息化建设以独立业务进行建设，信息岛现象严重。l 学校信息化以取代手工为主，没有流程优化。l 新技术，新服务应用少。学校计划承载的业务包括：校内oa系统；校园一卡通；数字化图书馆；学生宿舍上网；语言业务等。除了语音业务以外，都是在传统ip网络技术上发展起来的，而epon是以太网和pon的结合，对ip协议具有很好的支持。因此，epon组网可以满足上述各项业务的开展。2.2 南京信息职业技术学院的数字化校园建设方案本项目中，南信院是从基础网络开始建起，在网络架构上有两种选择，既可以采用p2p光纤直连模式，也可以采用p2mp的epon接入模式。与p2p光纤直连相比，epon一

17、根光纤到大楼，通过分光器连接各楼层oun，楼宇中不需要汇聚设备，从而使维护简单，可靠性高，成本低，而且能节约光纤资源，光纤到大楼的组网方案，很好融合了以太网和pon网络的优势，较好的解决了以太网中，用户隔离，安全保证，业务管理，网络管理等问题。2.2.1 南信院校园网络建设遵循以下基本原则（1）高带宽：为了保障全网的高速运转，要求核心设备既有高性能，高带宽的特点，整网的核心交换要求能够提供无瓶颈的数据交换。（2）可增值性：南信院的网络建设使用和维护需要投入大量的人力物力，因此网络增值性是持续发展的基础。（3）可扩充性：考虑到南信院用户数字化校园范畴内新增业务应用种类的不确定性，要求核心设备具有

18、强大的扩展功能，同时oun尽可能在初期建设时达到校内建筑物无缝覆盖。校园网络要建设成完整统一，组网灵活，易于扩充的弹性网络平台，随着需求变化，充分留有余地。（4）安全可靠性：设计应充分考虑到网络的稳定性，支持网络节点的设备和线路保护，提供网络安全防范措施。2.2.2 具体建设方案校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络服务平台。随着信息技术的快速发展，当今的校园网功能已经不再局限于只向师生提供网络接入服务，许多弱电工程项目也融入到校园网建设当中。为了解决了校园信息资源共享中的安全问题，该方案基于epon技术并通过与中国电信合作共建的方式，实现电话、计算机网络与电视业务的融

19、合。主要包含以下两个部分： （1）在楼宇内部采用综合化布线方案在综合布线系统中，信息插座和管理子系统(即中间配线架)之间的连接现是水平子系统的功能，水平干线的设计包括水平子系统的传输介质与部件集成。选择水平子系统的线缆，要根据建筑物内具体信息点的类型、容量、带宽和传输速率来确定。从系统的兼容性和信息点的灵活互换性角度出发，水平子系统考虑 采用同一种布线系统。设计语言(电话)信息点与数据信息点均采用非屏蔽超五类双绞线，从而方便楼宇内部语音与数据端口功能的灵活切换。（2）与中国电信合作共同建设，校园网宽带接入采用epon链路与pppoe认证相结合。传统交换式局域网采用三层模型架构。在校园网改造过程

20、中，利用原有校园网构建校园业务网，主要提供认证计费服务数据库、服务器与存储、联网打印机资源和校园ip视频监控资源等。epon(以太无源光网络)是一种新型的光纤接入网技术，其典型的拓扑结构为树型，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。在物理层采用了pon (无源光网络)技术，在数据链路层使用以太网协议，利用pon的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了pon技术和以太 网技术的优点：低成本、高带宽、扩展性强、灵活快速的服务重组、与现有以太网的兼容性和方便的管理等特性，是目前以太网最佳的组网方式。图2-2 校园网新的组网该图是设计的校园网新的拓扑结构图，其中，epon链路

21、主要由olt(光线路终端)、pos(无源分光器)和onu(光网络单元)组成。olt放在中心机房，是epon整个链路的控制中心，olt一方面承载各种业务的信号在局端进行汇聚，按照一定的信号格式送入接入网，以便向终 端用户传输，另一方面将来自终端用户的信号按业务类型分别送入各种业务网中。pos (无源光纤分支器)，是一个连接olt 和onu的无源设备，它的功能是分发下行数据和集中上行数据。pos的部署相当灵活，由于是无源操作，几乎可以适应于所有环境，一般一个pos 的分线率为8 和16，并可以进行多级连接。oun(光网络单元)位于远端接入侧，epon中的onu采用以太网协议，在通信过程中不需要进行

22、协议转换，实现onu对用户数据的透明传送，保障从olt 到onu之间高速的数据转发。图2-3 epon网络结构图校园网采用epon网络结构的优点：(1)在原有交换式三层结构网络基础上易于升级改造。在南京信息职业技术学院学生宿舍原先没有布置局域网的情况下，设计直接建设epon网络；在办公、教学等原先已经按照三层结构布置局域网的情况下，原有接入层交换机可以继续使用。(2)相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。从olt端到onu端之间仅有光纤、pos等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，可有效节省建设和运营维护成本。采用单纤波分复用技术(下行1490nm，上行1310n

23、m)，仅需一根主干光纤和一个olt。（3）能够提供比较高的带宽。epon目前可以提供上下行对称的1.25gb/s带宽，并且随着以太网技术的发展可以升级到10gb/s。（4）服务范围大。epon作为一种点到多点网络，以一种扇形的结构节省有限的光缆资源，能够服务大量用户。pppoe(基于以太网的点到点连接协议)，可以使以太网主机通过一个简单的桥接设备连接到一个远端的接入集中器上。通过pppoe协议，远端接入设备能够实现对每个接入用户的控制和计费。pppoe由bras(宽带接入服务器)配合radius(远程用户拨号认证系统)服务器实现对用户的认证、计费。采用pppoe认证，由于网络接入设备只有在认证

24、通过以后才能上网，ap(无线接入点)未经认证与无线控制器之间数据不能交互，设计在认证计费系统中设置，将所有ap设备设置为“直通”即免登录的联网方式。采用pppoe方式认证的优点：（1）有效控制网络广播风暴：pppoe上网方式由于采用二层认证，所有链路设备都工作在二层，故不存在网络第三层广播风暴的问题。（2）有效防止arp攻击行为。arp攻击一直是高校传统局域网的安全威胁，通过采用pppoe认证上网模式，在用户认证过程中上网主机获取bras服务器(网关)mac地址不再使用arp协议，而是通过在认证发现阶段的padi报文和pado报文的交换获得mac地址(物理地址)，从而杜绝arp攻击行为的发生。

25、（3）防止ip地址冲突。pppoe接入方采用动态分配ip地址，不存在用户自行更改ip地址而产生地址冲突的问题。（4）支持qos(服务质量)，方便管理。采用pppoe接入方式支持qos业务，对不同的上网用户进行不同的流量控制和计费策略，能够实现基于时间或流量的上网计费以及基于帐号的用户管理。（5）有效地阻止病毒蔓延和网络盗号的安全威胁。pppoe协议是把ppp(点对点)协议移植到以太网上应用的一种协议，用户之间在逻辑上互不相通，这种点对点通信可有效防范网上病毒、木马和蠕虫感染其它用户的机器。此外，网络监听软件通常是利用以太网的广播特性或arp协议来实现监听，而采用pppoe认证方式，网络用户间通

26、信是点对点通信，不适合监听软件的工作环境。图2-4是pppoe认证接入方式：图2-4 eeeop认证方式基于epon与pppoe技术的校园网改造项目方案设计与实施，保留了原有校园网主干设备与信息资源，解决了传统交换式局域网存在的网络安全威胁，在保障校园网安全的同时，实现了信息资源共享，通过与中国电信共同建设的模式，不仅减少了网络建设与改造的开支，而且实现了电话、计算机网络与电视业务的融合。2.3 各类业务的实现目前南信院校园网络建设包括传统语音业务，互联网业务，数据业务等。2.3.1 传统语音业务epon的话接入可分为两种，一种是tdm业务，另一种是voip方式。tdm方式该方式将pots用户

27、通过v5接口接入到pstn交换机，在pstn交换机的控制下完成话音业务交换，在这种方式中接入设备为olt或onu。将tdm业务加入到pon基础实施中需要采用一种能在新旧网络之间无缝传送通信业务的桥接技术，目前主要的解决方案是基于分组网络的tdm技术，该技术现阶段的发展水平已经可以轻松地在pon网络上传送原有的通信业务。voip方式该方式是将pots用户的tdm话音业务分组化后接入到ip网。有两种实现方案：一是采用接网关将tdm话音业务分组化；二是采用综合接入设备将tdm业务分组化。voip方式的话音接入要求在ip网中有软交换机来进行呼叫控制和交换。目前在南信院内的语音业务主要采用的是votp方

28、式和ngn结合的语音业务。图2-5 基于ngn的语音业务的实现方式2.3.2 互联网业务校园内的互联网业务根据使用者的不同采用不同的接入和管理方式：一是学生群体，采用电信公司的宽带业务，直接使用公司的互联网出口，每个宿舍限定最高带宽为2m，二是校内的教职员工，学校有独立的100m互联网出口，由学校信息中心负责进行带宽的分配和管理。 2.3.3 数据业务校园可以说是一个微缩的社会，人员密集，各银行都尽可能的争取学生中的市场份额，自助银行和atm取款机是必不可少的，这些都需要传统的数字电路业务。基于上述业务南信院应该做出如下建设：中心接入点设在网络中心机房。机房内设置两套an5116设别作为epo

29、n核心设备，每套设备配置4个pon口，内置以太网及tdm接口便于实现语言和互联网业务。在各个学校宿舍楼建设综合布线系统，每次设置竖井。南京银行，中国银行在校内安装自动取款机，使用2m数字电路业务。3 项目验收3.1 设备选型今年四月份，傲信通讯顺利通过中国电信epon设备测试，为了便于设备的维护和管理，此次项目也选用傲信epon设备。olt选用oltcc6500设备，该设备是遵循ieee802.3ah和中华人民共和国通讯行业标准的olt设备，可与傲信oun产品有机结合，组建高效的epon解决方案。如图3-1所示，该设备具有高带宽，节省光线资源，长距离覆盖半径以及安装维护的高扩展性和灵活性等优点

30、。 图3-1 oltcc6500onu设备选用onu-ee2902b设备，该设备是傲信通讯小容量的光网络单元，主要面对ftth/ftto应用，如图2-7所示，该设备采用点到点的拓扑结构，能有效地收集用户分散的以太网业务并汇聚，具有使运营商建网用资最小化，在以太网业务上具有强大的功能和qos保证，以及桌面型的设备占用空间小，耗资少的优势。 图3-1 onu-ee2902b3.2 设备安装与调试此次网络改造的设备安装主要包括olt光分器和onu设备的安装。重点对安装综合接入设备的楼道位置现场勘查，确定安装位置及环境条件。制定电源及通信线缆布放方案。根据设计方案确定所需各类设备的数量和配置，最后由南信院对设备按照设计方案进行入网调试，主要包括olt上联及pon口的配置，wlan的创建，网管参数配置等工作。3.3 项目验收通过目前运行结果来看，效果良好，对我校来说减少了前期的建设周期，网络运行稳定，校内各网络使用部门对网络速度表示满意。4 南信院数字化校园的发展前景“数字化校园”是以校园网为背景的集教学、管理、娱乐为一体的一种新型数字化的工作、学习、生活环境，在传统校园的基础上通