王磊：无源光网络助力医院下一代园区网建设（下）

编者按：《无源光网络助力医院下一代园区网建设（上）》发布后，引起广泛关注，本文为这篇文章的下篇。

从建设阶段和运维阶段进行对比分析，无源光网络的优势比较明显，需要注意的是有源光网络在带宽方面具有一定优势，如果能够解决成本和设备供电问题，也不失为另一种选择；当然，在看到无源光网络诸多优势的同时，也需要清醒地认识到它的劣势，并进一步探讨能否找到恰当的应对措施。

经过前期的深入调研和专家论证，医院决定采用无源光网络对现有园区网进行整体改造，改造范围包括济南中心院区、东院区的23栋楼宇，涉及建筑面积超过25万平米。本项目同时使用了两个品牌的6台OLT设备，各型ONU近4500个，分光器400多个，新增信息点近23000个，是迄今为止国内医疗行业最大的无源光网络改造项目，目前项目已经完成了初步设计和招标工作。

1、可靠性设计

本项目对园区网的可靠性进行了充分考虑，采用Type C双归属方案保护门急诊诊室、药房、医技、收费处等重点区域，采用Type B双归属方案保护病房、办公等其他区域。

（1）传统以太网高可用方案

图10 传统以太网高可用方案

图10为传统以太网高可用方案，弱电间内的接入交换机双链路上联到不同数据中心的汇聚设备，敷设铜缆至房间内的信息点。这种方案的风险在于一旦接入交换机故障，则其下联的信息点业务全部中断；另外，接入交换机到信息点之间的铜缆存在单点故障，需要预留备用信息点，否则一旦故障只能紧急抢修铜缆。

（2）Type B双归属高可用方案

图11 无源光网络Type B双归属高可用方案

图11为无源光网络Type B双归属高可用方案，分光器双链路上联到不同数据中心的OLT设备，敷设光缆至房间内的ONU设备。这种方案的风险在于一旦分光器故障，则其下联的ONU业务全部中断；其次，分光器到ONU之间的光缆存在单点故障，需要预留备用光信息点或备用光缆芯数，否则一旦故障只能紧急抢修光缆；第三，单个ONU故障会影响其下联的几台设备。由于分光器是无源光学器件，故障率极低，可以认为这种方案的可靠性与传统以太网高可用方案相近。

（3）Type C双归属高可用方案

图12 无源光网络Type C双归属高可用方案

图12为无源光网络Type C双归属高可用方案，ONU双链路上联到两个不同的分光器，两个分光器分别上联到不同数据中心的OLT设备。这种方案避免了整个链路上的单点故障，残余风险是ONU故障会影响其下联的几台设备，可以说这种方案的可靠性远远高于传统以太网高可用方案，更适合在重点区域使用。

2、带宽设计

无源光网络的带宽设计，主要从两个方面考虑：一是设备规格，OLT板卡和ONU选择GPON还是10G GPON；二是OLT单个PON口下挂ONU的数量，也即分光比的选择。

医院现网大量使用了千兆接入交换机，采用主备方式进行双千兆上联，平均每信息点带宽仅为20M；经过抽样测试，现有计算机千兆网卡仅有5%能运行在千兆模式，甚至有2%只能运行在十兆模式，其余均运行在百兆模式；对医院医生工作站、护士工作站、影像工作站等进行网络流量回溯分析，发现医生工作站、护士工作站的网络带宽需求在5M~10M之间，影像工作站的网络带宽需求在50M~75M之间。

综合考虑现状、需求、设备PON口数量、成本等因素（因园区范围不大，光衰因素可以忽略），本项目最终选择了以1:16分光为主（用于4/8口ONU），1:4分光为辅（用于24口机架式ONU），以GPON为主，10G GPON为辅（用于影像中心、放射科等）的方案。经过统计，本项目的实际分光比为1:12，据此计算，每个GPON制式ONU平均带宽为下行213M，上行85M，每个10G GPON制式ONU平均带宽为双向853M。考虑到无源光网络采用了动态带宽分配技术，且园区内入网设备数量有限，项目建成后用户的入网体验可以得到较大提升。

3、部署方式

无源光网络有多种部署方式，主要包括光纤到楼宇（FTTB）、光纤到房间（FTTR）、光纤到桌面（FTTD）等，下表对几种部署方式进行了比较。

综合考虑实施条件、设计难度、需求、成本等因素，本项目最终选择了光纤到房间（FTTR）、光纤到桌面（FTTD）为主，光纤到楼宇（FTTB）为辅的部署方案。在办公室、护士站、门急诊诊室、医技科室等场景使用光纤到桌面（FTTD）方案；在病房、公共区域等场景使用光纤到房间（FTTR）方案；在手术室、层流病房以及部分租赁区域使用光纤到楼宇（FTTB）方案。

4、整体拓扑

本项目建成后的网络拓扑如图13所示——

图13 建成后的网络拓扑

2020年，“新基建”首次被写入政府工作报告，而“新基建”主要包括信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施等三个方面内容，其中以无源光网络（10G GPON）技术为代表的F5G（第五代固定网络）是构建信息基础设施的关键之一。无源光网络因其独特的魅力，必将获得越来越广泛的关注，采用无源光网络进行医院下一代园区网建设，必将成为医院“新基建”的热点。