以太全光网在校园网的应用

在《教育信息化2.0行动计划》中提出，到2022年要基本实现“三全两高一大”的发展目标。教育信息化被提升到新的战略高度。其中，数字校园建设是教育信息化建设的重要内容，而校园网已成为数字校园建设的基石。面向未来，校园需要怎样的一张网呢？让我们一起走进以太全光网解决方案。

打造全新校园网

随着校园入网业务的持续增加，从最基本的教师办公、平安校园业务，到现在需满足数字广播、校园文化、三个课堂、视频会议、物联网等多业务承载。传统校园网络面临两难选择，若采用不同业务建设专网，则存在重复建设成本高的问题；而采用融合组网方式，则将面临配置复杂，维护繁琐的困境。同时，在网络扩展方面，传统以太方案通常采用弱电间接入网络，涉及业务扩展，需要从弱电间重新布线，网线越来越多，导致桥架压力大。部署新业务需要全网改造，成本高，施工周期长，导致新业务上线慢。部分业务，例如Wi-Fi 6业务性能已经突破千兆，普通网线无法做到平滑升级。在网络运维方面，传统校园网的物联终端通常需要手工准入网络，人和物共享网络，面临故障定位难，用户体验差等问题。

而融合极简光多速率交换机和SDN技术全新定义的以太全光网方案能够很好地解决传统校园网的问题，提供一张多业务泛载网，支持业务灵活扩展、教室独享带宽，同时满足人和物融合认证、业务灵活隔离、设备即插即用等功能，打造一个可视化、自动化、智能化的网络平台。

以太全光网原理

如图 1-1 所示，以太全光网采用以太网三层网络结构，从逻辑上看，分为核心层、汇聚层和接入层；从物理上看，分别部署在核心机房、弱电间和室内，详细说明如下：

核心层：包括服务器区、出口区和核心交换机。其中，服务器区部署SDN控制器，对全网设备统一管理；两台核心交换机通过VSU组网虚拟成一台逻辑设备管理和使用，以简化运维设备和网络拓扑。汇聚层设备可以通过聚合链路连接到VSU系统中的不同成员设备，实现跨设备链路冗余，以提升网络可靠性和扩展性。同时，核心交换机部署全网业务网关、统一认证和多业务承载等功能。

汇聚层：包括全光汇聚交换机和全光无线智分主机，通常按每楼栋部署1台，无需楼层接入交换机和PoE交换机。全链路采用光纤部署，上行100G直连核心交换机，下行万兆连接到室内的接入交换机。

接入层：包括各类网络接入终端和极简光多速率交换机。其中，接入终端主要有教师电脑、教室大屏、无线全光微AP、数字广播和视频监控等。按信息点数量规划，教室通常采用4~8口交换机，办公室和微机室则部署高密度端口接入交换机。接入交换机通常支持千兆下行和万兆上行，以实现千兆到桌面的网络接入要求；同时支持2.5G多速率接入的扩展需求，满足Wi-Fi 6的AP接入场景；而且支持PoE+供电，满足无源终端接入场景。

图1-1 以太全光网组网图

以太全光网的校园网应用

在现在新型的智慧校园中，一般都会上线校园广播、班班通、网上阅卷和精品录播教室等几十个智慧校园业务。平均每个教室会有6-8个信息点，过去教室采用预埋内线方式进行布线，每个教室只规划2个信息点。近几年，先后上线无线校园、平安校园等系统，每个新业务上线都需要新增一批信息点，原有预埋点位无法支撑业务扩展。故采用明线和走线槽形式布线，每个明线槽空间有限，只能够支撑2-3根普通网线，而普通教室目前至少6个信息点，录播教室至少需要8个以上点位，所以每个教室至少2个走线槽，造成教学楼走廊上部署多个走线槽，有的走线槽由于布线太多，甚至盖子和线槽都开裂，存在安全隐患且影响美观，经历多次改造后，效果依旧。

另外由于宿舍终端持续增多，对于在线学习、实验、娱乐的需求越来越多，宿舍网带宽不够，总是遭投诉，带宽升级改造重新布线非常麻烦，狭长走廊会影响传统网线供电，网络极不稳定。

方案设计

通过对校园网的网络拓扑、应用功能、建网诉求的分析，结合学校的投资预算以及未来的发展要求，提出了采用以太全光网方案，如图 1-1 所示，首先完成校内全光主干网络建设，然后将有源接入交换机从楼层弱电间释放出来，通过光纤进班，将接入交换机部署在室内，室内的接入交换机全部通过光纤上联到楼栋以及核心机房。方案情况如下：

• 核心层：核心机房复用客户原有的核心交换机，保留核心VSU部署，新增部署一台SDN控制器，实现多业务泛载、安全准入、零配置上线和可视化运维等功能。
• 汇聚层：楼宇弱电间新增全光汇聚交换机和全光无线智分主机，无需楼层接入交换机和PoE交换机，按每楼栋新增部署1台，通过100G接口上联到核心设备，功能和特性上兼容客户已有的网络，也为将来改造老旧网络预留了空间。通过全光无线智分主机集中供电，以解决无线微AP连接的有源设备单点故障导致的网络不稳定问题。
• 接入层：室内放置接入交换机和全光微AP，根据室内信息点数量选择对应端口数的设备，满足灵活扩展需求。全部改用万兆光纤上联，大幅地减轻桥架压力；且支持2.5G多速率接口和PoE+供电，满足Wi-Fi 6以及无源接入需求；满足高带宽应用教学需求。在宿舍网改造方面，通过部署全光微AP入室，支持独享万兆带宽，满足宿舍网带宽平滑升级需求，无需重新布线改造。

应用效果

• 整洁美观：通过建设骨干网光纤部署，且全光纤入室，不占桥架空间，业务可以就近接入灵活扩展，避免私接乱拉，建网后效果整齐划一，呈现出整洁美观校园网环境。
• 扩展灵活：实现信息点数弹性扩展，信息点扩展无需重新网络改造，建网后比传统以太网使用年限更长，整体成本投入降低。
• 高带宽：实现百G到楼，万兆入室。能够很好支持未来的教学需求，满足多媒体教室、智慧教室、VR/AR教室、云实训室等对于带宽的要求。同时，也能够满足宿舍网日益剧增的多终端、高带宽需求。
• 简运维：实现有线无线一体化管理，全流程Web图形化界面操作，降低运维人员技术能力。故障检测、实时告警和可视化管理，不再需要运维人员现场检测，降低运维人员工作量和缩短排障周期，保障教学业务不中断。新增设备或新业务部署可以通过SDN控制器标准模板实现即插即用，完成业务快速上线，承载多业务灵活隔离。支持物联终端轻量级安全准入，不再需要人工收集MAC地址且操作一系列繁琐配置的工作。
• 更安全：宿舍光AP部署，一根线支持12个AP供电，一层楼只需4根线缆，整体简洁美观，56V安全用电，降低安全风险

未来校园网

未来校园网络建设将集连接、感知、计算和数据服务为一体。它将具备大带宽、大连接、高可靠、低时延的基本特征，同时也需具备易扩展、易管理、更安全的概念特征。以太全光网方案将引领校园网建设趋势，为实现数字校园建设提供坚实的基础。

以太全光网方案不仅应用于校园网建设，面向教育、商旅、办公等园区应用场景，用以太网架构+全新光纤入室的部署方式，通过架构简单的组网和SDN技术，在万物互联时代为园区业务提供高带宽、低延时、高度灵活、简单运维的网络承载，支撑未来十年业务演进，保障应用体验和投资价值。