中南財經(jīng)政法大學(xué)邁向全光校園之路

文/吉群

未來中南財大全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將延伸至辦公區(qū)、學(xué)生宿舍區(qū)、家屬區(qū)以及室外公共區(qū)。在全光網(wǎng)的建設(shè)規(guī)劃中，學(xué)校考慮用OTN技術(shù)來建設(shè)全校統(tǒng)一的通訊承載網(wǎng)。

隨著校園業(yè)務(wù)的不斷升級，單一的基礎(chǔ)辦公網(wǎng)絡(luò)獨立運行模式逐步演變?yōu)橐曨l專網(wǎng)、AP專網(wǎng)、標(biāo)考專網(wǎng)、教學(xué)專網(wǎng)等多網(wǎng)并行模式，管理運維成本逐年上升。受業(yè)務(wù)云化、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的驅(qū)動，教育信息化高質(zhì)量發(fā)展訴求激增，防疫常態(tài)化帶來線下到線上的教學(xué)、運維、管理的變革。傳統(tǒng)基于以太網(wǎng)線的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)受限于帶寬、傳輸距離等因素，已無法滿足日益增長的校園應(yīng)用需求。

國家“十四五”規(guī)劃中要求加快建設(shè)新型基礎(chǔ)設(shè)施和推廣千兆光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，武漢市也發(fā)布了《武漢F5G發(fā)展白皮書》戰(zhàn)略部署。推進(jìn)千兆光網(wǎng)在高校的建設(shè)，打造一張融合度高、可靠性強的F5G（第五代固定網(wǎng)絡(luò)）全光網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)化繁為簡，支撐智慧校園建設(shè)，提升信息化教學(xué)體驗，成為廣大高校亟待解決的難題。

中南財經(jīng)政法大學(xué)（以下簡稱“中南財大”）于2001年開始建設(shè)校園網(wǎng)，實現(xiàn)了主辦公樓接入互聯(lián)網(wǎng)；2008年學(xué)校完成有線校園網(wǎng)覆蓋全部樓宇；2012年第三代校園網(wǎng)的構(gòu)建，完成了全校終端由分布式認(rèn)證體系轉(zhuǎn)變?yōu)榧惺剑㈤_始建設(shè)無線網(wǎng)；2016年完成校園核心網(wǎng)絡(luò)的升級改造，實現(xiàn)了線路和設(shè)備雙重保障機制。

中南財經(jīng)政法大學(xué)

縱觀中南財大網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程，校園網(wǎng)可謂起步很早。在整整20年的建設(shè)歷程中，實現(xiàn)了從局部到整體、從有線到無線、從10M接入到1000M桌面的華麗轉(zhuǎn)型。校園網(wǎng)在整個數(shù)字校園的發(fā)展過程中立下了汗馬功勞，它的每一次升級和變革都巧妙地適應(yīng)了時代的發(fā)展需求。

新時代校園網(wǎng)絡(luò)的五大核心需求

智慧校園的深度發(fā)展使傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)顯得有些力不從心。智慧教學(xué)的中控、廣播、監(jiān)控、視頻、有線網(wǎng)等信息點數(shù)量的增加與網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性矛盾凸顯；教室改造，WiFi覆蓋在新增信息點時需要重新布線，缺少靈活性、可擴(kuò)展性；銅纜的老化、水晶頭的氧化、電源故障占報修故障的40%以上；基礎(chǔ)運維工作、設(shè)備更換與管理的成本攀升。

2020年武漢疫情暴發(fā)，線下到線上的教學(xué)、運維、管理的變革，再到大數(shù)據(jù)、云應(yīng)用的數(shù)據(jù)安全，以及WiFi6和5G在各學(xué)校的商用普及，各種挑戰(zhàn)撲面而來，我們發(fā)現(xiàn)摩天大樓建得再高也要有牢固的地基支撐。于是我們思考如何才能建好一張能支撐未來“十四五”教育信息化發(fā)展的承載網(wǎng)？

相對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，我們對新時代校園網(wǎng)絡(luò)有以下幾點核心需求：

1.高帶寬、大流量、多并發(fā)：隨著后疫情時代對教學(xué)的新要求，線上線下融合式教育成為“剛需”，越來越多的直播互動課堂需要高帶寬、高并發(fā)的高速網(wǎng)絡(luò)支撐；

2.穩(wěn)定可靠：資源集中化對校園網(wǎng)的穩(wěn)定性、時效性都提出了巨大考驗，需要在建設(shè)校園網(wǎng)中提供穩(wěn)定可靠的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)；

3.擴(kuò)展性強：新型教學(xué)方式、智能終端接入需求呈幾何式增長，需要一張擴(kuò)展性高、便捷性強的數(shù)據(jù)承載網(wǎng)；

4.多網(wǎng)融合：專網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施重復(fù)性建設(shè)，帶來資源和空間的消耗，對校園網(wǎng)的建設(shè)維護(hù)提出更高要求；

5.節(jié)能環(huán)保：一方面，師生對教學(xué)環(huán)境的要求提高，需要提供靜音的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；另一方面，接入終端的應(yīng)用呈幾何式增加，使能源消耗成倍增長。

全光網(wǎng)建設(shè)勢在必行

在尋找和探索新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時，F(xiàn)5G全光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入了我們的視野。相比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解決方案，它有著靈活擴(kuò)展的架構(gòu)、多網(wǎng)融合的能力、方便演進(jìn)和智能運維的特點，讓學(xué)校逐漸萌生出嘗試建設(shè)“全光校園”的構(gòu)想。經(jīng)過反復(fù)調(diào)研和技術(shù)論證，我們發(fā)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)可以完美地解決建設(shè)成本高、傳輸速率低、使用壽命短、運維與升級難等一系列問題，是學(xué)校校園網(wǎng)建設(shè)的理想方案。

2021年1月，經(jīng)過近兩年研討和論證的中南財大全光網(wǎng)建設(shè)方案落地。通過場景化設(shè)計、全盤頂層設(shè)計、分步分區(qū)域建設(shè)完成教學(xué)區(qū)的校園全光網(wǎng)絡(luò)，將南湖校區(qū)文波、文泰、文添、文瀾四棟教學(xué)樓的有線、無線、標(biāo)考專網(wǎng)、教學(xué)子網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一整改，通過F5G全光園區(qū)方案實現(xiàn)多業(yè)務(wù)專網(wǎng)融合統(tǒng)一。教學(xué)區(qū)全光網(wǎng)絡(luò)的成功部署，實現(xiàn)了以下改變：

1.高帶寬：采用XGS PON技術(shù)，支持上下行對稱10G、DBA動態(tài)帶寬調(diào)整，實現(xiàn)萬兆到教室、千兆到桌面，校園無線帶寬成倍增長；

2.高并發(fā)：目前已經(jīng)改造的4棟教學(xué)樓，上下課高峰期接近8000人，設(shè)備穩(wěn)定，體驗提升明顯；

3.易演進(jìn)：一張物理光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了無線校園網(wǎng)、標(biāo)考專網(wǎng)、教學(xué)專網(wǎng)的多網(wǎng)融合，光纖至教室，支撐10G向50G平滑演進(jìn)，具備極好的業(yè)務(wù)拓展性和帶寬演進(jìn)能力；

4.無源化：由傳統(tǒng)有源接入機房改造為無源光纖網(wǎng)絡(luò)，無需獨立弱電機房，節(jié)電省能、降低安全風(fēng)險；

5.簡化運維：由傳統(tǒng)的單點運維升級至eSight集中式運維管理，統(tǒng)一管理配置下發(fā)，終端上線即插即用，降低運維難度與成本，實現(xiàn)60%運維效率提升。

全光網(wǎng)支持智慧校園建設(shè)

中南財大本次全光網(wǎng)絡(luò)項目建設(shè)，落地在師生強烈反饋的無線網(wǎng)絡(luò)信號差、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備掉線率高、智慧應(yīng)用業(yè)務(wù)暴增的教學(xué)區(qū)。改造方案是光纖入教室，取消以往的視頻專網(wǎng)、AP專網(wǎng)、標(biāo)考專網(wǎng)、教學(xué)專網(wǎng)等多網(wǎng)獨立模式，改為光承載融合網(wǎng)絡(luò)。滿足了視頻直播教學(xué)的大帶寬需求、師生高并發(fā)、大容量的無線接入需求以及多媒體教學(xué)設(shè)備不掉線的需求。

在網(wǎng)絡(luò)運維方面，全光網(wǎng)要有完備的運維管理體系，對接入終端的基礎(chǔ)信息分析要更加全面（如：全網(wǎng)架構(gòu)可視化、硬件的性能可視化、終端配置模板化）。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，全光網(wǎng)絡(luò)的日常運維更簡單、更便捷，其主要體現(xiàn)在以下四個方面：

1.設(shè)備配置運維集中管理：全光網(wǎng)絡(luò)僅需要配置核心OLT設(shè)備，與傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)配置核心、匯聚、接入設(shè)備相比，很大程度上減輕了工作量；

2.線路運維長效管理：全光網(wǎng)絡(luò)采用無源光纖系統(tǒng)，在傳輸距離和帶寬的問題上已不再有局限性。高校僅需提升運維團(tuán)隊對光纖鏈路的管理維護(hù)能力即可；

3.弱電機房運維無源管理：全光網(wǎng)絡(luò)的簡架構(gòu)優(yōu)勢，對接入、匯聚機房的環(huán)境要求降低，且數(shù)量要求減少。此外，對機房用電安全、溫濕度控制上的相關(guān)要求也極低，符合節(jié)能減排、“碳中和”發(fā)展趨勢；

4.業(yè)務(wù)帶寬維護(hù)零感知：全光網(wǎng)絡(luò)P2P的業(yè)務(wù)帶寬資源保護(hù)能力與傳統(tǒng)以太網(wǎng)架構(gòu)相比，顆粒度更加細(xì)膩，規(guī)劃更加方便，并且接入終端即插即用，無需現(xiàn)場配置。帶寬升級僅需對出口進(jìn)行升級，線路、終端可利舊，業(yè)務(wù)用戶無感知。

未來中南財大全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將延伸至辦公區(qū)、學(xué)生宿舍區(qū)、家屬區(qū)以及室外公共區(qū)。在全光網(wǎng)的建設(shè)規(guī)劃中，我們考慮用OTN技術(shù)來建設(shè)全校統(tǒng)一的通訊承載網(wǎng)。融合語音、數(shù)據(jù)、5G、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，構(gòu)建一套100G高帶寬、多業(yè)務(wù)融合、容錯性好的校園骨干傳輸網(wǎng)，真正實現(xiàn)校園“一張網(wǎng)”工程，承載“十四五”智慧校園的發(fā)展需要。