一种基于无源光网络的海洋平台内通系统设计方法

摘要

一种基于无源光网络的海洋平台内通系统设计方法，具体包括如下步骤：1）网络部署与信息流程设计：网络部署采用分层式设计，主要分为综合布线接入层、光分路层、用户接口层；信息流程设计采用EPON光路技术实现，综合布线接入设备和用户接口盒之间采用光纤传输链路进行连接；2）业务分配与带宽保证：EPON光路下，综合布线接入设备具备基于用户接口盒的MAC地址认证方式，拒绝非法用户接口盒的接入；EPON光路提供上下行1.25Gbps的对称带宽，光纤传输链路采用WDM技术实现单纤双向传输。本发明实现海洋平台多种内部通信业务从网络到终端的全光纤综合接入，有效减少穿舱电缆种类及数量，提升传输距离，突破传统距离限制。

说明书

技术领域

本发明属于海上结构物电子信息领域，具体涉及一种基于无源光网络的海洋平台内通系统设计方法。

背景技术

目前大型海上结构物内通业务（包括网络、语音、视频等）较多，通常采用各自组建网络的方式实现，一般采用LAN（局域网）方式进行网络部署。LAN以太网当前实现10/100/1000 Mbit/s 的对称接入速率，但传输距离有限，这是其作为接入技术的最大问题之一，通常只能通过级联交换机或中继器延长传输距离。如果狭长地带有宽带接入需求，就需要在每个需求点部署交换机，统一汇入端局汇聚交换机，或者在每个需求点放置一台二次汇聚设备，由该设备提供端口，汇接该需求点交换机流量。采用LAN技术进行网络部署，每种业务需要一套独立的接入网进行传输，并且需要在传输过程中部署较多中继节点以满足网络传输需要。目前内通业务种类多，需求大，通过LAN部署接入网，需要大量的电缆敷设，也增加了网络复杂度，造成网络管理不便的情况。并且由于中继节点较多，每个中继节点均在传输过程中均需要转换及重新封包，网络效率低下、延时高，影响用户对网络的正常使用。

发明内容

本发明要解决的问题是，针对现有LAN在海洋平台内通上存在的局限性不足，提供一种基于无源光网络的海洋平台内通系统设计方法，实现海洋平台多种内部通信业务从网络到终端的全光纤综合接入，有效减少穿舱电缆的种类及数量。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种基于无源光网络的海洋平台内通系统设计方法，基于以太网无源光网络传输的技术，结合传统局域网技术扩展而成，实现海洋平台内通业务从网络到终端的全光纤综合接入，具体包括如下步骤：

1）网络部署与信息流程设计

网络部署采用分层式设计，主要分为综合布线接入层、光分路层、用户接口层，综合布线接入层与光分路层采用无源光网络EPON架构设计部署，用于提供业务的分发；光分路层与用户接口层之间的业务采用EPON架构分发；综合布线接入层由综合布线接入设备组成，用于承载多业务网络的传输与数据交换，综合布线接入设备至少包括综合布线网络管理模块、通信综合管理分模块和供电单元，综合布线网络管理模块（具备数据交换功能，）对综合布线接入设备所连接的光分路层、用户接口层设备的工作状态、资源使用、故障信息、用户接入认证信息进行管理，并通过其管理端口上报通信综合管理分模块（通信综合管理分模块具备通信管理功能）；光分路层由若干光分路设备组成，光分路设备主要由光分单元及电源分配单元组成，实现各分路的业务分发；用户接口层由若干用户接口盒组成，用户接口盒用于为用户提供各类型终端业务输出端口；

信息流程设计采用EPON光路技术实现，综合布线接入设备和用户接口盒之间采用光纤传输链路进行连接；下行方向，综合布线接入设备将数据以可变长度的数据包广播传输给所有的用户接口盒，每个数据包携带一个具有传输到目的地用户接口盒标识符的信头，当数据到达用户接口盒时，由用户接口盒的MAC层进行地址解析，提取出属于自己的数据包，丢弃其他的数据包；上行方向采用TDMA（分时多址）方式进行上行信号的业务传输，多个用户接口盒的上行信息组成一个TDM信息流传送到综合布线接入设备，用户接口盒根据综合布线接入设备发送的带宽授权发送上行业务；

2）业务分配与带宽保证

根据不同业务的安全等级不同、带宽需求不同，进行业务的信息传输路径分配，EPON光路下，综合布线接入设备具备基于用户接口盒的MAC地址认证方式，拒绝非法用户接口盒的接入；EPON光路提供上下行1.25Gbps的对称带宽，光纤传输链路采用WDM（波分复用）技术实现单纤双向传输。

按上述方案，所述综合布线接入设备的供电单元内集成设计有远供电源系统，用于实现对用户接口盒的远端供电。

按上述方案，所述海洋平台内通业务包括两大类业务：内网业务和互联网业务，其中内网业务包括：办公网、视频监控、自动电话、勤务定位、闭路电视；互联网业务包括：互联网。

按上述方案，所述内网业务由内网数据交换单元设置专门的内网数据交换模块处理，内网业务通过内网接口模块接入后由内网数据交换单元进行处理并同芯传输，在内网数据交换单元中根据业务端口设置不同的VLAN ID，实现内网数据分通道交换至PON接口，保证在不同的光通道上独立传送至光分路设备的内网，进而与接入内网用户的用户接口盒。

按上述方案，所述互联网通过外网数据交换单元连接光分路设备的外网，再连接接入外网用户的用户接口盒。

按上述方案，所述外网单独设置光纤传输物理链路，由外网数据交换单元进行处理，确保与其他业务物理隔离。

按上述方案，EPON架构设计的部署能力为：一台综合布线接入设备可接入8台光分路设备，256台用户接口盒，最多可承载256套终端用户收看业务的运行。

按上述方案，步骤2）中，采用动态带宽的分配机制（DBA）和QoS机制来提高设备上行带宽的利用率以及保证业务公平性和QoS，根据LLID报告的队列状态信息来分配带宽授权。

本发明的工作原理是：基于以太网无源光网络传输的技术，采用分层式网络部署与信息流程设计，实现海洋平台多种内部通信业务从网络到终端的全光纤综合接入。无源光网络（PON）是指光配线网中不含有任何电子器件及电子电源，光配线网络全部由光分路器等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端，以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元。在光线路终端与光网络单元之间的光配线网包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。采用PON技术实现数据对称传输、具有天然限制广播与冲突机制，并且PON技术采用光纤进行传输，光纤具备通信能力大，传输距离远等特点，能够有效的减少对线缆的使用。由于PON的网络结构，在PON网络中无需在传输过程中添加中继节点，减少了网络的重复封包，大大提升了网络传输效率。

本发明的有益效果为：基于以太网无源光网络传输的技术，采用分层式网络部署与信息流程设计，实现海洋平台多种内部通信业务（办公网、自动电话、视频监控、闭路电视、勤务定位和互联网等）从网络到终端的全光纤综合接入，有效减少穿舱电缆的种类及数量，提升传输距离，突破传统网络电缆传输的距离限制，为提升信息化水平构建基础设施，可用于海洋平台内通相关系统设备研制。

附图说明

图1为本发明网络部署架构图；

图2为本发明下行信息流程图；

图3为本发明上行信息流程图；

图4为本发明一个实施例的内网数据业务链路分配图；

图5为本发明一个实施例的外网数据业务链路分配图；

图6为本发明一个实施例的闭路电视业务传输链路图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

参照图1~图3所示，本发明所述的基于无源光网络的海洋平台内通系统设计方法，基于以太网无源光网络传输的技术，结合传统局域网技术扩展而成，具体包括如下步骤：

1）网络部署与信息流程设计

如图1所示，网络部署采用分层式设计，主要分为综合布线接入层、光分路层、用户接口层，综合布线接入层与光分路层采用无源光网络EPON架构设计部署，用于提供业务的分发；光分路层与用户接口层之间的业务采用EPON架构分发；综合布线接入层由综合布线接入设备组成，用于承载多业务网络的传输与数据交换，综合布线接入设备至少包括综合布线网络管理模块、通信综合管理分模块和供电单元，综合布线网络管理模块（具备数据交换功能，）综合布线网络管理模块对综合布线接入设备所连接的光分路层、用户接口层设备的工作状态、资源使用、故障信息、用户接入认证信息进行管理，并通过其管理端口上报通信综合管理分模块（通信综合管理分模块具备通信管理功能）；供电单元内集成设计有远供电源系统，用于实现对用户接口盒的远端供电；光分路层由若干光分路设备组成，光分路设备主要由光分单元及电源分配单元组成，实现32分路的业务分发；用户接口层由若干用户接口盒组成，用户接口盒用于为用户提供各类型终端业务输出端口；

信息流程设计（数据传输）采用EPON光路技术实现，综合布线接入设备和用户接口盒之间采用光纤传输链路进行连接；如图2所示，下行方向，综合布线接入设备将数据以可变长度的数据包广播传输给所有的用户接口盒，每个数据包携带一个具有传输到目的地用户接口盒标识符的信头，当数据到达用户接口盒时，由用户接口盒的MAC层进行地址解析，提取出属于自己的数据包，丢弃其他的数据包；如图3所示，上行方向采用TDMA（分时多址）方式进行上行信号的业务传输，多个用户接口盒的上行信息组成一个TDM信息流传送到综合布线接入设备，用户接口盒根据综合布线接入设备发送的带宽授权发送上行业务；闭路电视（CATV）通过光信号进行数据传输。

2）业务分配与带宽保证

海洋平台内通用户数量多，带宽需求大，要做好内通业务的综合接入，且保证各业务能互不干扰，可靠运行，各业务的分配规划和带宽保证是关键。本发明目前海洋平台内通业务根据内通需求，有两大类适合接入综合布线网络的业务：内网业务和互联网业务。其中内网业务包括：办公网、视频监控、自动电话、勤务定位、闭路电视；互联网业务包括：互联网。

如图4所示，内网业务由内网数据交换单元设置专门的内网数据交换模块处理，其余内网业务通过内网接口模块接入后由内网数据交换单元进行处理并同芯传输，在内网数据交换单元中根据业务端口设置不同的VLAN ID，实现内网数据分通道交换至PON接口，保证在不同的光通道上独立传送至光分路设备的内网，进而与接入内网用户的用户接口盒。

如图5所示，互联网通过外网数据交换单元连接光分路设备的外网，再连接接入外网用户的用户接口盒，为保证内部网络安全，外网单独设置光纤传输物理链路，由外网数据交换单元进行处理，确保与其他业务物理隔离。

如图6所示，闭路电视信号接入综合布线接入设备后，由闭路电视（CATV）增益单元将输入的闭路电视信号分为8路光信号并对分光后的功率进行增补后，传至各部光分路设备，由各部光分路设备分别将光信号传输到32台用户接口盒，再通过用户接口盒内的光电转换模块将光信号转换为模拟电视信号，由同轴电缆接口输出至用户电视机，实现闭路电视收看业务。通过对业务传输路径的合理规划，保证了不同安全等级的业务彼此独立、安全的运行。

根据不同业务的安全等级不同、带宽需求不同，进行业务的信息传输路径分配，EPON光路下，综合布线接入设备具备基于用户接口盒的MAC地址认证方式，拒绝非法用户接口盒的接入；实施例中综合布线系统支持802.1X地址认证功能，对用户接口盒所接入的业务终端设备进行认证，拒绝非法业务终端设备接入用户接口盒。结合这些特点，通过合理分配业务传输路径，可以保证信息的安全、迅速传输。

根据EPON的部署能力，一台综合布线接入设备可接入8台光分路设备，256台用户接口盒，最多可承载256套终端用户电视机收看业务的运行。由于终端用户电视机数量大，带宽保证成为关键。

EPON光路提供上下行1.25Gbps的对称带宽，光纤传输链路采用WDM（波分复用）技术实现单纤双向传输。光纤传输链路的下行光信号波长为1490nm，采用广播技术传输，上行光信号波长为1310nm，采用TDMA（时分多址接入）技术传输。根据目前的业务带宽实际使用情况，可对各业务作预先带宽分配。假设以单光芯传输带宽进行分配，办公网、视频监控、勤务定位、互联网各为用户提供10M或以上带宽，自动电话每户固定提供200K带宽，视频点播提供200个标清频道和10个高清频道，标清共占用3M带宽，高清共占用12M带宽，标清点播和高清点播各50%并发计算。业务网分别从独立PON口通路输出，每个PON口对应用户数量为32个。根据目前规划的海洋平台内通需求，可以满足带宽需求。实际测试表明，系统下行和上行带宽分别可达980M和930M；按照目前成熟的1：32分支，每用户可保障最大31M（下行）/29M（上行）（均分）。结合目前的实际业务使用情况，通过合理分配业务链路，能够保证充足的带宽。为防止突发数据类业务堵塞网络，在实际使用时，对数据类网络采取带宽控制保障措施，并且采用动态带宽的分配机制（DBA）和QoS机制来提高设备上行带宽的利用率以及保证业务公平性和QoS，根据LLID报告的队列状态信息来分配带宽授权。

应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。