全光网的优缺点
义薄云天义
2023年11月02日 14:52:46
只看楼主

基础概念首先可能得先了解一些网络相关的基础概念: PON:无源光网络; POL:PON LAN无源光局域网,搞不好还可以定义一个POW——PON WAN,PON=POL + POW(误),PON与POL技术原理无区别,文中PON≈POL; 网络传输物理介质: 光纤:主流带宽为1G/10G,核心层可实现40G/100G,甚至各厂商逐步开始推出400G的交换机产品; 网线:主流带宽为1G,可实现

基础概念
首先可能得先了解一些网络相关的基础概念:

PON:无源光网络;

POLPON LAN无源光局域网,搞不好还可以定义一个POW——PON WANPON=POL + POW(误),PONPOL技术原理无区别,文中PON≈POL

网络传输物理介质:

光纤:主流带宽为1G/10G,核心层可实现40G/100G,甚至各厂商逐步开始推出400G的交换机产品;

网线:主流带宽为1G,可实现2.5G/5G/10G8类屏蔽网线可实现40G带宽(30),目前已有2.5G/5G网络逐渐被使用,但终端设备(电脑等)目前大多为1G网卡;

六类网线最大可支持2.5G/s带宽(需接入设备支持)5G/10G带宽需要六类屏蔽网线,100米以内的短距离传输,园区网内的延迟和稳定性方面,光纤和网线二者无明显区别,物理介质与网络速率有联系,但不是绝对关系,更不能把网络物理介质和网络架构冉一起。

技术方案

传统以太网方案:物理接入方式为弱电间接入,底层协议为以太网协议;

全光以太网方案:物理接入方式为房间接入,底层协议为以太网协议,POL网络(全光网)方案:即无源光局域网,物理接入方式为房间接入,底层协议为GPON协议栈;

注:所有方案均需网线接入电脑终端,主要区别在于光纤接入的位置和底层协议原理。

概念描述

以太网方案设备:核心交换机、汇聚交换机、接入交换机;

POL方案设备:核心交换机、OLT(光线路终端)、分光器、ONU(光网络单元)

OLT可看作以太网的汇聚交换机;

ONU可看作以太网的接入交换机;

OLT下行至ONU的信号是基于广播(因此需要加密)

ONU上行至OLT的信号是基于时分复用(125微秒一个ONU上传,其他ONU等待,轮流发送)

因为以上两点,OLT下联端口是共享带宽;

截止到目前,以太网和PON网带宽的产业化进度:

以太网:园区网接入层普遍采用普通网线1G2.5G/5G开始逐步推广,光纤园区网普遍开始使用10G光纤,园区网核心层和数据中心40G/100G较常见,部分顶级数据中心在用100G以上的带宽,400G交换机开始逐步商业化;

PON网:下联接入层大多仍采用以太网,可承载多种协议,主流方案中,最大支持10G带宽,商业化场景中最大带宽支持50G(共享);目前厂商推出的最大带宽为100G,目前仍处于概念阶段,还未大范围产业化(目前没看见相关新闻)

方案比较
由于厂商的宣讲普遍存在一定的误导性,于是我根据某为宣讲的表格,对他们的表格进行了一定的修改,其中有一些很严重的概念误导,我觉得应该特别强调一下,纠错:

网络层级:全光的宣讲普遍会说全光网是两层架构,传统网络是核心汇聚接入三层架构,所以全光POL网牛逼...
传统网络三层部署,是为了保证大型网络的拓展性,而对于中小型网络,可以使用两层甚至一层网络,所有网络设计都需要基于需求出发;而且在点位数过多的局域网中,POL网络也不得不再加一层核心交换机;另外,POL网络还多了一层物理层分光器设备;

传统以太网:以某三S6520X-24ST-SI作为汇聚交换机,该交换机静载26W,满载70W24个万兆口如果下联12台千兆接入S5130S-28S-SI(静载10W,满载24W),平均每终端静载0.017W(汇聚)+满载0.42W(接入)0.042W(汇聚)+1W(接入),最终得以太网平均每终端静载0.44W,满载1.04W

全光网:按1:8的分光比,使用8ONU实现房间接入,某为8ONU-P603E-E静载功率5W,满载8W,平均每终端静载0.625W,满载1W;汇聚板卡用某为16OLT板卡为例,H901XGSF静载功率42W,满载功率83W,只使用9个口,功率预估65W,平均每终端静载0.073W,满载0.113W;得平均每终端静载功率0.70W,满载功率1.11WPOL方案会有额外6.7%-59%的耗电;

全光以太网计算方法类似,但是在某三官网8口交换机无静载功率数据,我们按照5W计算;

可以看出,同样网络容量的情况下,全光方案更费电;

设备成本:成本对比,由于几种网络在核心层无区别,集中网络的性能区别主要集中在接入层,成本对比按照相同的接入层平均带宽要求的,传统以太网是某三招采报价,全光以太网是某三商务报价,POL是某为的商务报价,两家折扣不一样,设备成本参考价值较小;另外,以太网的成本包含了SDN控制器价格,传统以太网可以考虑不采购,SDN控制器确实贵;

施工成本:全光以太网和全光POL成本接近,数据来源是某大型弱电厂商反馈的报价;

功耗成本:功耗相对于以上成本来说占比较低,基本可以忽略,但是对于实际运营来说,也是一笔不小的支出,以满载功耗计算;

人工成本:建成后初期可能会频繁调整分光比,普通园区网运维人员可能不熟练,大型网络可能需要额外向厂商购买人员驻厂服务;

带宽:POL网络的OLT下行接口带宽是共享带宽,所以分光比越多,实际用户平均带宽越低,如果出现高并发业务,POL的承载能力可能会受到考验;以太网一般是上下行全双工,且能实现链路捆绑,带宽方面以太网吊打POL网;园区网用POL能被推广,还有一个原因是基于国内商用宽带成本极高,大多数企业出于成本考虑,出口带宽较低,故局域网的带宽限制不会影响整体的网络体验,这个点有道理,但也不是用低性能POL的理由:

其他:PON协议特别复杂、全光接入设备数剧增、房间接入需要额外强电点位等等...详情如下:

总结
综上,与传统以太网相比,全光POL网:

缺点:设备成本高、强电施工成本高、费电、带宽低、网络技术复杂等;

优点:节省铜、符合光进铜退的政策要求、覆盖范围广、弱电施工成本低、听起来牛逼等;

结论:

GPONXGSPON,带宽方面劣势明显,若结合成本考虑,个人认为GPON性价比较低;

为什么PON性价比低?PON方案多采用广播,所以猫需要接收所有广播信号并筛选,导致它永远比以太网慢一个时代;同时它引入了新的帧头(X)GEM增加了网络的计算、传输开销,而密集接入的园区网场景,PON的广域网接入优势,几乎都被抵消;

在某些需要电话、同轴电缆等需要线路整合的网络环境,或者是接入用户过于分散的网络环境中,POL方案确实具有一定优势,然而,不是任何网络都适合全光POL,起码医院、企业、办公楼等密集用户接入场景,POL无法替代以太网!

从网上搜,中国铜矿进口占总需求的90%+,基于现在的逆全球化局势,确实需要考虑这一点

园区网光网络发展趋势

PON的发展历史,一直是基于时分复用,主要用于广域网家用宽带,所以为了解决汇聚层供电、安全问题等,采用了复杂的交互方式;并引入了GEM帧承载以太帧,下行广播,上行时分复用,它的低效是基于这个历史原因。个人认为在园区网场景中,可以抛弃复杂的(X)GEM帧,应该利用物理层波分过滤代替分光器,这样到接入层设备的帧就不存在广播的问题了,从而继续沿用以太网,保持转控分离的发展趋势,减少网络传输、计算开销(舍弃XGEM帧的组帧开销),进一步减少用电量,以迎合节能减排的政策要求;

但从技术落地来看,还是波分+以太网的模式更有优势,毕竟PON网络无论再怎么优化,园区网方位内同以太网的冲突都不可调和,无线跨区域无感知漫游实现起来也是困难重重,带宽也无法保证真正的独享,广播更是回避不了的痛,而波分+以太网,其实就相当于园区网内用波分把分散的以太网衔接到一起,真正取消了汇聚层,带宽和以太网一样可以独享,等于是接入交换机通过大对数光纤直接怼到了核心交换上,接入交换机和核心交换机接口的配比变成了1:1,核心交换机的接入性能和稳定性就需要特别高的保障,这一点算是相对比较致命的,但从网络未来的发展来看,“波分+以太网”应该代表了园区网未来的发展趋势,除非PON兼容以太网能有什么翻天覆地的变化,而不仅仅是带宽突破100G

 


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谁末
2023年11月30日 08:42:27
2楼

全光方案适用与比较大的场所,小的还是用传统的成本低一点

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