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H3C多通道以太光方案技术白皮书
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本文中的内容为通用性技术信息，某些信息可能不适用于您所购买的产品。
H3C多通道以太光方案（Multichannel Ethernet Network）基于WDM（波分复用）技术，通过在单根光纤上承载多个不同波长的光信号，实现物理隔离的并行数据传输。该方案支持100G分四路25G或40G分四路10G/2.5G，既实现接入层超高密度接入，又满足大带宽入室需求，为园区网络提供高效、可靠且节省成本的解决方案。
在数字化与智能化转型加速的背景下，园区网络正面临多重结构性挑战：
· 终端密度激增：物联网设备、移动终端及智能教学设施的规模化部署，导致传统网络在端口密度、接入速率、传输距离与电缆/光纤资源利用率上遭遇瓶颈；
· 业务动态性升级：4K/VR教学、AIoT管理等业务对网络提出弹性带宽需求，现有架构以太网络难以支撑频繁的业务变化和突发的流量增长；
· OPEX（Operating Expense，运营成本）持续攀升：链路冗余部署带来的空间占用与运维复杂度，显著增加园区TCO（总拥有成本）。
为应对如上挑战，H3C创新推出多通道以太光方案（Multichannel Ethernet Network），助力园区网络打破困局。
H3C多通道以太光方案在园区网络建设方面展现出显著价值，主要体现在：
· 超高密度接入和大带宽入室：1U盒式设备支持120+房间接入，最高25G速率，波长级硬管道隔离保障带宽独享，满足4K/VR教学、AIoT管理等业务的高吞吐、低时延需求。
· 平滑的带宽升级：支持从2.5G和10G平滑升级至25G速率，为用户提供多样化的带宽选择，满足不同业务场景下的网络需求。方案具备良好的可扩展性，便于用户根据未来业务发展灵活调整和扩展网络带宽，实现投资的持续增值。
· 统一无源光网络（ODN）架构：多通道以太光方案采用无源ODN架构，利用单根光纤进行多通道数据传输，无需楼层弱电间，简化了网络结构，降低了室内光纤的使用量，减少了施工难度和成本。多通道以太光方案的传输网络与PON网络兼容，支持在PON网络的基础上进行升级改造，实现了从PON网络到多通道以太光方案的过渡，为用户提供更加高效的网络服务。
· 简化网络架构：采用单根光纤多通道数据并行传输方式，优化了数据传输方式，显著提高了传输效率和稳定性。该方案减少汇聚设备数量和光纤使用量，有效降低了网络的部署成本和辅材成本，为用户提供了更加经济性的网络解决方案。
· 多网管平台兼容：支持第三方网管平台，实现多厂商设备统一管理，提升运维效率。
综上所述，H3C多通道以太光方案为园区网络提供高效、可靠、灵活且经济的解决方案。
H3C多通道以太光方案组网实现如图1所示。主要部署组件及辅材，包括多通道交换机（多通道盒式交换机或多通道板卡+框式交换机）、多通道中心光模块、多通道接入光模块、多通道无源分光器和光纤，组件部署说明如表1所示。
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组件 |
部署位置 |
说明 |
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多通道交换机 |
多通道盒式交换机 |
汇聚侧 |
用于安装多通道中心光模块，负责多通道以太光网络内部互联或与外部互联 |
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多通道板卡+框式交换机 |
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多通道中心光模块 |
多通道交换机 |
采用QSFP+/QSFP28封装，支持40G/100G速率，通过单纤双向传输多波长信号 |
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多通道接入光模块 |
入室设备 |
采用SFP+/SFP28封装，支持2.5G/10G/25G速率，四个不同标签颜色的多通道接入光模块为一组，组内光模块可盲插 |
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多通道无源分光器 |
靠近接入侧 |
实现2:4光信号分配，上行链路冗余备份，兼容现有ODN架构，支持从PON升级改造至多通道以太光方案 |
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多通道无源分光器的COM口作为上行接口，用于连接主干光纤。该接口包含A、B两个物理端口，支持冗余备份功能。当其中一路失效时，另一路可作为备用链路。如图2所示，多通道无源分光器的A、B口分别连接2个多通道交换机，A口作为主用链路，B口作为备份链路，确保主干链路可靠性。
多通道无源分光器不支持做主备切换，需要在多通道交换机上进行主备配置。
图2 可靠性组网部署（方式一）
图3 可靠性组网部署（方式二）
多通道以太光方案的核心组件包括：无源分光器、多通道核心光模块和多通道接入光模块。
多通道无源分光器负责光信号传输，外观如图1所示。它包含4组2分4分光器，每组分光器上行口支持主备两路，下行口支持4路分光。光信号下行时，负责将多通道中心光模块传递过来的光分发给多通道接入光模块。信号上行时，负责将多通道接入光模块发射过来的光汇聚转发给多通道中心光模块。
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(1): 卡扣 |
(2): COM口（上行口） |
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(3): 下行接口 |
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COM口作为上行口，用于连接主干光纤。该接口包括A、B两个物理口，支持冗余备份功能。
多通道中心光模块外观如图2所示，在多通道方案中，该光模块的重要功能是光信号的分波与合波。发送光信号时，该光模块作为“合波器”，将四路光信号合成一路发送给无源分光器。接收光信号时，该光模块作为“分波器”，将一路光信号解波为四路光信号，进而转换为电信号发送给多通道交换机。
多通道接入光模块外观如图3和图4所示，在多通道方案中，该光模块的重要功能是光信号的滤波。接收光信号时，该光模块作为“滤波器”，将多通道中心光模块发来的四通道光进行过滤，仅保留该光模块需要通道的光，然后转发给设备。
多通道光模块四个为一组，四个光模块标签颜色不同，每种颜色对应不同的中心波长。光模块使用时，同一组内不能出现相同标签颜色的光模块。
多通道以太光方案基于单纤多波长并行传输技术，通过一根光纤承载多个独立数据通道，实现超高密度接入和大带宽传输。其核心技术包括：
· 多波长复用：采用WDM（波分复用）技术，在单根光纤上同时传输八个波长通道信号，即下行四个波长通道、上行四个波长通道。每个通道相邻波长间隔20nm，每个波长对应一路独立数据流，互不干扰。
· 双向通信：利用不同波长实现上下行数据的双向传输，减少光纤数量。
· 无源分光架构：通过2:4无源分光器将汇聚侧信号分发至多个接入点，支持冗余备份，无需额外供电或管理。
信号发射：多通道中心光模块将电信号转换为不同波长的光信号（λ1～λ4），合波通过单根光纤发送给无源分光器。
信号分发：光信号传输至无源分光器后，按光功率1:4比例将光信号分配至各多通道接入光模块。
信号接收：多通道接入光模块解波特定波长信号，转换为电信号供终端设备使用。
图5 多通道以太光方案下行方向波长传输方式
信号发射：多通道接入光模块将电信号转换为指定波长的光信号（λ5～λ8），通过单根光纤发送至无源分光器。
信号合并：光信号传输至无源分光器后，无源分光器将光信号合并发送至多通道中心光模块。
信号接收：多通道中心光模块将四路光信号解波，转换为四路电信号供汇聚层设备使用。
图6 多通道以太光方案上行方向波长传输方式
多通道以太光方案相对传统以太方案有明显优势，重要差异请参见表2。
表2 传统以太方案VS多通道以太光方案
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特性 |
传统以太网方案 |
多通道以太光方案 |
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汇聚层设备数量 （接入点数相同时） |
多 |
少（为传统以太方案的25%） |
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接入密度 |
低（需多设备堆叠） |
高（1U支持120+房间） |
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线缆复杂度 |
高（网线数量多，部署复杂） |
低（全链路单纤，部署简单） |
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部署复杂度 |
高（有源网络，部署复杂，桥架压力大） |
低（无源ODN网络，部署简单，无需弱电间） |
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维护难度 |
难（有源网络，机房数量多，故障点多） |
易（无源汇聚，机房数量少，故障点少） |
常规无源以太光与多通道以太光方案均采用无源网络，多通道以太光方案优势主要体现在：
· 带宽升级：常规无源以太光只支持有限的速度升级，通常最大为10G，升级空间有限。而多通道以太光方案支持2.5G和10G，未来支持向25G速率平滑演进，一次部署长期受益。
· 网络架构：常规无源以太光采用双纤入室，而多通道以太光方案全链路采用单纤部署。在同等接入规模的情况下（以3000个房间接入为例），常规无源以太光和多通道以太光方案使用的设备、光纤芯数、光模块数量见表3。由表3所知，多通道以太光方案相对常规无源以太光，汇聚交换机使用数量减少25%，光纤芯使用量减少50%，光模块种类减少50%。
表3 常规无源以太光VS多通道以太光方案（以3000个房间接入为例）
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方案类型 |
汇聚交换机数量 |
光纤数 |
光模块种类 |
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常规无源以太光 |
32台 |
6375芯 |
8种 |
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多通道以太光方案 |
25台 |
3750芯 |
4种 |
· 运维难度：常规无源以太光由于设备多、线路复杂，并且采用双纤入室，TX/RX易插错，运维难度大。而多通道以太光方案，使用设备数量相对较少，并且全链路采用单纤部署，线路简单，故障点少。多通道接入侧光模块种类少，支持组内盲插，安装部署简单，且备件少、易维护。
· 光模块封装类型：常规无源以太光通常需要厂家定制光模块，光模块结构比较大，并且与厂商指定设备深度绑定。而多通道以太光方案汇聚侧采用标准的QSFP28/QSFP+，接入侧采用SFP28、SFP+封装的光模块，光模块较小，与设备解耦。
PON方案是一种基于光纤的接入网络技术，该方案与多通道以太光方案类似，采用的是无源分光设计，通过分光器实现为多个终端用户提供带宽服务。主要差异如下：
· 相同点：PON方案与多通道以太光方案的主要相同点是都采用无源分光设计，该设计使得PON方案可以高效切换到多通道以太光方案。旧PON网络升级改造为多通道以太光方案时，利旧ODN（Optical Distribution Network，光分配网络）网络，改造周期短。
· 不同点：
¡ 数据传输方式：
- PON方案：采用点到多点的数据传输方式，所有接入设备共享带宽。下行OLT广播数据，上行ONU在TDMA（时分多址）时隙内突发传输，接入设备共享OLT接口带宽，ONU获得的带宽低。比如GPON（2.5G下行）在1:64分光下，理论单ONU峰值仅39Mbps，实际因协议开销会导致ONU峰值更低。
- 多通道以太光方案：采用点到点的数据传输方式，接口独占带宽，接入设备获得的带宽即为汇聚设备分发的带宽。
¡ 最高接入速率：PON方案ONU最高支持50Gbps总带宽，由多用户共享；而多通道以太光方案最高支持单独通道25G带宽，且支持多通道绑定，可为单用户提供更高独享带宽。
H3C多通道以太光方案是新建园区网络的理想选择。随着联网终端数量的快速增长和智能业务的快速发展，传统以太网络难以满足“高速率接入、高密度接入、简单运维、平滑升级”的要求。H3C多通道以太光方案能够满足这些需求，实现快速可靠的网络部署，降低部署和维护成本。该方案支持高密度2.5G、10G、25G多种速率接入，满足未来服务带宽需求，同时通过标准接口，允许灵活的网络扩展。图7以学校网络组网图为例对新建园区网络进行介绍，设备配置及物料选择如表4所示。
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设备 |
部署位置 |
部署说明 |
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核心交换机 服务器 无线AC 出口路由器 防火墙 BRAS |
核心机房 |
核心交换机负责连接多通道交换机、BRAS、无线AC、网络出口区、运维管理区、教育资源区 根据需求配置相关设备 |
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区域汇聚交换机 |
区域汇聚机房 |
多通道盒式交换机 |
方案支持：多通道盒式交换机同时支持多通道方案+普通以太方案 数量：1U多通道盒式交换机可支持120+房间接入，多通道盒式交换机与入室设备数量为1:4或2:4。可根据接入交换机数量选择部署的多通道盒式交换机数量。当入室设备数量过多时，为简化运维，建议选择多通道板卡+框式交换机 |
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多通道板卡+框式交换机 |
方案支持：框式设备兼容多种全光接入，即普通以太、多通道以太和PON。若未来有同时多种方案需求，建议选择本设备组合 数量：框式设备单板支持144个万兆接入，整机最大1728个万兆接入 |
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主干链路光纤 |
区域汇聚机房至园区楼栋 |
光纤 |
根据接入房间数量及未来需要扩展的部署规模： · 常规部署：主干路采用单纤部署，即按照主干路1:4接入设备的方式部署，不备份主干路光纤 · 高可靠部署：主干路采用主备方式部署，即1根主干路光纤，支持4个房间接入。采用高可靠性部署时，主干路光纤与接入设备的部署比例为2:4 |
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多通道无源分光器 |
园区楼栋的弱电间/信息箱 |
多通道无源分光器 |
多通道无源分光器，无需电源。 设备数量：按照1U机架支持安装4个分光器、1个多通道无源分光器支持16个接入设备计算（即1U机架满配分光器，可支持64个入室设备接入），可根据计划入室设备数量及未来预计扩展的接入设备规模部署 |
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入室设备 |
房间信息箱 |
全光交换机/静音交换机/影终端 |
根据入室设备可支持接入端口数量以及终端接入数量计算数量 因为需要入室，设备选择无风扇静音款型 |
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终端部署 |
房间内 |
可根据需求部署终端设备 |
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传统园区网络多为三层网络，即园区核心层、园区汇聚层、园区接入层。当终端数量快速增长，传统以太网络的应对方式往往是增加接入层设备，当接入层设备过多时，进而增加汇聚层、核心层设备。当汇聚层和核心层设备数量多、网络拓扑庞大时，三层网络会升级为四层网络，如图8所示。传统以太网网络随着设备数量增加，光纤/网线用量指数级增长，并伴随施工周期长、费用过高等问题。
H3C多通道以太光方案可以解决这些问题，实现快速可靠的网络部署，降低部署和维护成本。H3C多通道以太光方案提供两种方案：
· 传统以太网方案全新升级为多通道以太光方案：部署方案请参见4.1 新建园区网络场景。
· 传统以太网方案与多通道方案共存：传统以太光方案与多通道方案共存，组网如图9所示。传统以太网方案与多通道方案共存时，仅需将园区汇聚交换机更换为多通道盒式交换机或者多通道板卡+以太板卡+框式交换机。当传统以太网方案的汇聚层设备较多，建议采用多通道板卡+以太板卡+框式交换机组合，该组合设备相对多通道盒式交换机可支持更多接入设备，减少汇聚交换机数量，降低运维难度。
H3C多通道以太光方案与PON方案都采用无源ODN网络、使用无源分光器进行分光，天然具备改造为多通道以太光方案的便利性。H3C多通道以太光方案针对旧PON网络改造提供高效升级改造解决方案，该方案既支持PON方案和多通道以太光方案共存，也可将PON方案升级改造为多通道以太光方案。相较于传统PON改造方案，H3C多通道以太光方案具有接入密度更高、施工周期短、接口速率灵活扩展、带宽独享等优势。
对于旧PON网络改造为多通道以太方案和PON方案共存场景时，仅需更换OLT为多通道板卡+OLT板卡+框式交换机组合机型。多通道板卡+OLT板卡+框式交换机的组合使得一台汇聚交换机既能作为PON方案的OLT，也能作为多通道以太光方案的多通道交换机，可帮助用户简化网络运维。
PON方案组网如图10所示，PON方案和多通道以太方案共存组网如图11所示。多通道以太光方案的部署方案，请参见4.1 新建园区网络场景。
图10 PON方案组网图
图11 PON方案和多通道以太光方案共存组网图
当园区同时存在PON方案和多通道以太光方案时，会存在如下问题：
· 因需要管理两套系统，导致管理难度增加，运维成本上升。
· PON方案无法实现真实承诺带宽接入，导致无法满足高带宽要求应用场景（如4K/VR教学、AIoT管理、多屏4K家庭影院、VR/AR直播、云游戏与实时交互、全屋智能等）。
H3C多通道以太光方案支持PON方案高效改造为多通道以太光方案，组网图如图12所示。升级时可利旧ODN网络（图12中蓝色线条框起部分），省去大量布线工作，仅需替换设备（OLT为多通道盒式交换机或多通道板卡+以太板卡+框式交换机、无源分光器替换为多通道无源分光器、ONU/ONT替换为入室交换机），施工周期可缩短90%以上。
图12 PON方案升级为多通道以太光方案组网图
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