无源光局域网（POL）及其应用前景

前言：目前，大多数企业网络使用传统的铜线局域网，其弊端日益显现。随着云计算、大数据和4K视频的快速发展，越来越多的企业逐步迁移到云数据中心。随之而来的是流量和架构的变化，大部分流量已从本地交换架构转向云交换架构。另一方面，随着视频、物联网和互联网的爆发式发展，这些应用对高带宽和低时延的要求越来越高。在数字化转型时代，企业迫切需要一张能够承载所有“物”接入的网络，而POL网络是最佳选择。

一、POL简介

1.1 POL概述

POL是一种基于PON技术的企业局域网，通过光纤为用户提供数据、语音、视频等综合业务。它并非一项新技术，而是将已在ISP网络中经过长期验证的PON网络技术应用于企业网络。POL能为客户带来巨大价值，同时不会改变现有的业务规划和客户网络连接方式，并能提供传统局域网网络所提供的全部功能。

1.2 POL拓扑

POL提供二层传输网络，采用PON技术为用户提供千兆接入，并使用单根光纤汇聚视频、数据、无线和语音等多种业务。

POL拓扑：

1.3 POL与传统局域网的比较

在POL网络中，传统局域网中的汇聚交换机将由OLT替代，铜缆将由光纤替代，接入交换机将由无源光分路器替代。ONU提供二层/三层功能，并通过有线或无线方式提供数据、语音和视频业务。
PON网络下行采用广播模式：光信号由OLT发出，经光分路器分成多路光信号，以相同的信息发送至各ONU。ONU根据报文中携带的标签选择性接收属于自己的数据包，并丢弃标签不匹配的数据包。

PON网络的上行方向：OLT为每个ONU统一分配一个时间片。ONU严格按照该时间片窗口发送信号。当时间片不属于自己的时间片时，ONU将关闭光口。上行时间窗口调度机制高度依赖于PON测距技术。
了解PON技术原理将有助于我们在网络设计中更熟练地应用这一技术，尤其需要特别关注其光分配网络的无源（无需供电）特性，以及因与传统交换机不同而带来的点位分布规划设计。为确保双向流量报文在单芯光纤上转发，PON采用波分方式同时处理双向信号传输。上行和下行信号使用不同波长，但在同一根光纤上传输。从OLT到ONU/ONT的方向为下行方向，反之为上行方向。下行方向使用1490nm，上行方向使用1310nm。
线路结构对比：

设备选型对比：

二、POL优势分析

通过上一节POL与传统LAN的对比，我们可以发现传统LAN面临的挑战以及POL的独特优势。

传统LAN的挑战：

大量交换机占用机房空间，功耗高，散热困难。

汇聚路由器之间的连接复杂，占用管道空间，导致布线和维护困难。

交换机位置分散，管理复杂，需要大量维护团队。
传输距离受限。

新增网络设备过程复杂。

网络难以升级和扩展。

无论是在传输距离、网络平滑升级、高可靠性、灵活组网、易部署，还是简化运维方面，传统综合布线系统都已完全落后于POL。POL将传统综合布线的传输与光纤到桌面、光纤到用户单元、光纤到公共区域相融合，并将原有的L3网络转变为扁平化的L2架构。企业可以将数据、语音、视频安防和无线等不同系统整合到一张光纤网络中，这相比传统综合布线具有无可比拟的优势。

POL优势分析：

架构先进：POL网络采用单模光纤，带宽潜力几乎无限，并可按需平滑升级宽带。

安全可靠：全光纤传输，抗探测、抗电磁干扰，PON设备提供强大的DoS防御能力，减少网络攻击。

融合承载：POL方案可在一张网络上承载数据、语音、视频等多种业务。

节省空间：POL方案高度收敛。园区只需提供一个核心机房，无需众多楼层机房。

覆盖广泛：覆盖距离达20km，满足超高层建筑和超大型园区的覆盖需求。

绿色节能：POL方案采用无源光分路器替代传统网络的汇聚设备，机房无需空调，更加节能。

维护便捷：PON技术采用集中管理方式，避免了传统方案分散管理的弊端，降低了运维难度。

成本优势：根据以往经验，以1000个点位为样本，选择POL的FTTD（光纤到桌面）方式，相比传统交换机网络将节省15%的成本，而选择FTTO（光纤到办公室）相比交换机网络可节省58%以上的成本。

三、POL发展前景

POL目前处于发展初期，当前利用率不高，但未来五年将发生显著变化。企业用户对POL解决方案的选择程度还不够高，但厂商和社会团体一直在大力推广这项技术，而物联网需求将成为推动POL的重要驱动力。

谈到POL的适用场景，大多数人可能会想到企业办公、教育园区和酒店等场所。不可否认，这些场所是应用最广泛的地方，但从POL的独特优势来看，POL有助于降低能耗和运营成本。物联网才是真正推动企业采用POL技术的关键。在物联网应用方案中，大量分散在各处的终端设备需要接入网络，传统局域网无法满足这种需求，而POL可以作为桥梁来弥合这一需求缺口。因此，POL将在城市基础设施、制造业、加工业、太阳能、风能及智能能源领域获得更大的应用。原因在于，这些工业设施中当前的线缆线路通常延伸数英里，而POL可以实现长距离延伸，并可通过多芯光缆和分光器沿线部署节点。以制造业为例，涉及流量计、过滤器或温度等传感器，这些设备需要连接互联网，传统局域网难以满足其组网需求。所需要的是能够在这些传感器设备的工作环境中稳定运行，且不产生电磁干扰或辐射。POL正是这样一种技术。它传输距离长，可通过分光器组网，不产生电磁干扰和辐射，可用于大多数设备的连接。在制造业和加工业中有着巨大需求，在大面积、广覆盖的应用场景中发挥作用。

POL是一项了不起的技术，因为它基于光纤传输，网络结构简单，易于管理，并且在建设和运维成本方面具有一定优势。随着企业的不断发展，用户对带宽提出了更高的要求，光纤的使用将变得越来越普遍，从园区网络、骨干网络扩展到接入领域。IT用户尝试接受它，好的技术将通过时间证明其价值。但不得不承认，POL的推广仍然存在巨大阻力。在传统LAN上投入巨资的企业可能不会改用POL，至少不会立即改变。对于小型组织而言，POL解决方案可能不是一个好主意。与双绞线铜缆网络相比，用户可能无法使用POL所能提供的全部容量，而且该解决方案可能变得非常昂贵。因此，这两种技术未来可能共存，POL将用于弥补传统LAN无法实现的功能。此外，对于那些熟悉传统网络技术的人来说，逐渐学习、适应、掌握和应用POL技术需要时间。

总结：

随着城市的智能化、云计算和大数据的应用以及物联网的普及，未来越来越多的企业应用将云端化。对于企业网络而言，数字化转型势在必行，这要求网络简单化。POL具有一网多业务、经济高效、简单、灵活、安全可靠的特点，有效支撑企业数字化。因此，它正成为教育、酒店、电力、交通、智能安防、工业等领域数字化转型的最佳选择。随着客户认可度的逐步提高，生态也在不断壮大。我相信POL未来将继续快速增长。