校園網(wǎng)綜合布線改造工程方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施探究

管彤

關(guān)鍵詞：校園網(wǎng)；綜合布線；設(shè)計(jì)方案

隨著多媒體教學(xué)手段在各大高校的常態(tài)化應(yīng)用，越來越多的智能化設(shè)備進(jìn)入校園，極大地豐富了教師的教學(xué)手段，極也大大提升了學(xué)生知識(shí)接受度。貴州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院貴陽校區(qū)，其前身為貴州省經(jīng)濟(jì)學(xué)校（茶校），在升格成為高等院校后，該校區(qū)的發(fā)展迎來了新的機(jī)遇。然而，新的教育教學(xué)需求，特別是辦學(xué)水平從中職到高職教育的轉(zhuǎn)變以及學(xué)生人數(shù)基數(shù)的擴(kuò)大，對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)的承載力提出了更高的要求。該校區(qū)原有校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)承載力在新興教學(xué)手段、學(xué)生訪問需求不斷增加的現(xiàn)實(shí)情況下日益不堪重負(fù)。因此，對(duì)原有校園網(wǎng)絡(luò)的提升改造迫在眉睫，設(shè)計(jì)一套合理的綜合布線改造工程方案對(duì)校園網(wǎng)升級(jí)更新，以提高校園網(wǎng)絡(luò)高效、安全、可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)水平，滿足教育教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)的業(yè)務(wù)需求更是當(dāng)務(wù)之急[1]。

1 校園網(wǎng)現(xiàn)狀分析

貴州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院貴陽校區(qū)建立于20世紀(jì)50年代，位于貴陽市白云大道229號(hào)，占地面積201 畝。學(xué)校在校生有3000余人，校園主體建筑有一棟綜合辦公樓，一棟實(shí)驗(yàn)中心，四棟教學(xué)實(shí)訓(xùn)樓、六棟學(xué)生宿舍樓、大禮堂和食堂若干。建筑物均為早期建筑，在20世紀(jì)90年代校園進(jìn)行了基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，僅能夠滿足基本的網(wǎng)絡(luò)辦公需求。

目前校園網(wǎng)絡(luò)采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，整體網(wǎng)絡(luò)可靠性較差，如果關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)故障可能就會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行[1]。樓宇間采用的老舊低速的雙絞線作為傳輸介質(zhì)，并且網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件均存在老化現(xiàn)象，僅可支持百兆網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代高速傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求。目前學(xué)院擁有一臺(tái)Web服務(wù)器，主要用于學(xué)校網(wǎng)站運(yùn)營，有容量大小限制的FTP 服務(wù)器一臺(tái)，用于教師的文件存儲(chǔ)，隨著學(xué)校規(guī)模在不斷壯大，加上整個(gè)校區(qū)都是在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，經(jīng)常受到ARP的攻擊威脅，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)速度異常的慢，學(xué)院網(wǎng)站、FTP服務(wù)等在校園辦公和教育教學(xué)方面網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)延遲，用戶體驗(yàn)感較差[2]。這不僅增加了網(wǎng)絡(luò)管理員的維護(hù)工作量，同時(shí)也大大地增加了學(xué)院的維護(hù)成本。隨著智能設(shè)備的迅速發(fā)展，智能手機(jī)和平板電腦在很多應(yīng)用中都取代了個(gè)人電腦，能夠擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積的無線網(wǎng)絡(luò)組建也呼之欲出，一個(gè)高效安全的校園網(wǎng)的改造工程被逐步提上了日程。

2 校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能需求分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求

校園網(wǎng)用戶較多，為適應(yīng)將來網(wǎng)絡(luò)信息化、智能化發(fā)展的需要，校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求包括以下幾點(diǎn)：

1）資源共享：能夠提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和校內(nèi)信息共享服務(wù)；2）教學(xué)服務(wù)：能夠提供電子備課、線上考試、多媒體教學(xué)資源共享、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)開展等；3）學(xué)生服務(wù)：能夠進(jìn)行自主網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中進(jìn)行提交作業(yè)、成績查詢、教師評(píng)價(jià)等；4）學(xué)院管理：能夠?qū)崿F(xiàn)教師智能化辦公、進(jìn)行無紙化學(xué)生學(xué)籍管理和成績管理、圖書館管理、后勤管理、財(cái)務(wù)管理等[3]。

2.2 網(wǎng)絡(luò)性能需求

在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，根據(jù)我校網(wǎng)絡(luò)主要業(yè)務(wù)需求，在網(wǎng)絡(luò)綜合布線中應(yīng)考慮教學(xué)樓安裝智能化多媒體教學(xué)系統(tǒng)、在辦公樓安裝遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化考場及校園無線網(wǎng)等建設(shè)[2]。前述業(yè)務(wù)的增加及融合，必然需要對(duì)骨干網(wǎng)絡(luò)和接入層設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造。骨干網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)，將使得我校校園網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更加清晰、性能更加穩(wěn)定可靠。同時(shí)，還將具有更好的可擴(kuò)展性[3]。根據(jù)當(dāng)前主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)情況，改造后的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)具備支持IPv6、IPv4的雙棧能力，同時(shí)支持扁平化網(wǎng)絡(luò)的身份認(rèn)證需求。

2.3 網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)需求

與學(xué)院負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的信息部門進(jìn)行溝通后，明確校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的整體需求，了解現(xiàn)有校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)硬件規(guī)模大小，確定校園網(wǎng)改造總體目標(biāo)：整網(wǎng)核心、萬兆骨干改造，實(shí)現(xiàn)匯聚核心萬兆鏈路，接入?yún)R聚千兆鏈路，并實(shí)現(xiàn)千兆端口到桌面[3]。具體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

1）完成學(xué)院所有建筑網(wǎng)絡(luò)覆蓋。包括學(xué)生宿舍網(wǎng)建設(shè)，校園網(wǎng)辦公區(qū)建設(shè)、數(shù)據(jù)中心建設(shè)，同時(shí)部署網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理系統(tǒng)。學(xué)生宿舍網(wǎng)絡(luò)與教學(xué)辦公網(wǎng)絡(luò)相對(duì)獨(dú)立，之間一般不可相互訪問。學(xué)生宿舍可以訪問互聯(lián)網(wǎng)和校內(nèi)服務(wù)器，教學(xué)辦公網(wǎng)保證網(wǎng)絡(luò)出口在1000M以上，同時(shí)出口與學(xué)生宿舍網(wǎng)區(qū)別開來。

2）完成學(xué)院無線校園網(wǎng)建設(shè)。在校園、教室、圖書館、宿舍區(qū)、體育館、食堂等區(qū)域安裝無線路由器，實(shí)現(xiàn)校園Wi-Fi信息全覆蓋，實(shí)現(xiàn)無線高速上網(wǎng)。

3）完成校區(qū)內(nèi)互聯(lián)互通建設(shè)。為了安全起見，采用用戶上網(wǎng)認(rèn)證平臺(tái)，提供基于Web認(rèn)證和客戶端認(rèn)證兩種方式，所有用戶不能通過代理或路由的方式接入網(wǎng)絡(luò)。

4）所有建筑敷設(shè)24芯以上光纜。在學(xué)生宿舍區(qū)和教學(xué)辦公區(qū)分別設(shè)置光纜匯聚點(diǎn)，再由匯聚點(diǎn)光纜引入網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房。同時(shí)，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備預(yù)留足夠光纖資源，為逐步開放物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供基礎(chǔ)資源保障[3]。

調(diào)研校園網(wǎng)用戶，確定網(wǎng)絡(luò)功能應(yīng)用需求后，整理資料并制定完善的網(wǎng)絡(luò)需求分析文檔。

2.4 網(wǎng)絡(luò)安全需求

網(wǎng)絡(luò)安全需求包括系統(tǒng)軟硬件安全需求、數(shù)據(jù)安全需求、網(wǎng)絡(luò)可靠性需求和網(wǎng)絡(luò)管理需求等。這里對(duì)校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)核心層及匯聚層進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳?jí)改造， 采用復(fù)合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得校園網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)層次清晰穩(wěn)定可靠并且具備良好的可擴(kuò)展性支持IP協(xié)議棧的演進(jìn)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃方面配備兩級(jí)防火墻確保網(wǎng)絡(luò)安全、流控設(shè)備和負(fù)載均衡保證網(wǎng)速。優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)路由、對(duì)軟硬件進(jìn)行冗容備份、增加入侵檢測等方面的支持極大地增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性[4]。

2.5 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需求

前期組網(wǎng)所使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已不再滿足現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)需求，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求進(jìn)行分析，可以得出校園網(wǎng)改造工程建設(shè)所需的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有核心交換機(jī)、匯聚交換機(jī)、接入交換機(jī)、防火墻、服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、流量控制等設(shè)備等[4]。

按照網(wǎng)絡(luò)改造需求，經(jīng)過市場調(diào)查和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析可以得出校園網(wǎng)改造所需的布線器材有光纖跳線、24芯光纜、機(jī)柜、雙絞線、信息面板等。按照用戶需求，前期學(xué)生宿舍無網(wǎng)絡(luò)覆蓋，需要對(duì)學(xué)生宿舍網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線，以學(xué)生宿舍樓綜合布線為例，所需設(shè)備表如表1所示。

3 綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)校園網(wǎng)需求分析進(jìn)行總結(jié)，對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì)，確定網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為大型局域網(wǎng)，各大個(gè)節(jié)點(diǎn)分散且間隔很遠(yuǎn)，在設(shè)計(jì)上分將它分為核心層、匯聚層和接入層3層來考慮。在綜合布線工程設(shè)計(jì)中按照國家標(biāo)準(zhǔn)《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50311-2016）分為七個(gè)子系統(tǒng)部分，校園網(wǎng)涉及信息點(diǎn)，情況較為復(fù)雜，這里以其中一棟學(xué)生宿舍樓為例進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。其中女生1號(hào)宿舍樓有5層，每層10間宿舍，每個(gè)宿舍4個(gè)信息點(diǎn)，2個(gè)語音點(diǎn)。具體詳細(xì)設(shè)計(jì)如下：

3.1 工作區(qū)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)校園網(wǎng)布線需求，將每個(gè)單獨(dú)宿舍劃分為一個(gè)工作區(qū)，按照需求分析要求，每個(gè)工作區(qū)包含4個(gè)信息點(diǎn)，2個(gè)語音點(diǎn)，其中105房間為宿管員房間，要求有信息點(diǎn)2個(gè)，語音點(diǎn)2個(gè)，106房間為設(shè)備間，有1個(gè)語音點(diǎn)，1個(gè)信息點(diǎn)。做出本棟樓綜合布線信息點(diǎn)點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表，如圖2所示。

由圖可知，整棟宿舍共需要294個(gè)信息點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)場使用情況設(shè)計(jì)信息點(diǎn)插座位置和數(shù)量，改造工程中線路安裝方式易采用PVC線槽進(jìn)行明裝布線，每個(gè)房間分別安裝86系列標(biāo)準(zhǔn)面板雙口插座2個(gè)，單口插座2個(gè)，101宿管員房間安裝2個(gè)雙口插座即可，注意安裝位置應(yīng)高于地面30cm以上。

3.2 水平子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水平子系統(tǒng)是一個(gè)使用材料最多，建設(shè)工期最長，資金投入最大的綜合布線子系統(tǒng)，每個(gè)信息點(diǎn)的穩(wěn)定性和傳輸速度也依賴于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[2]，本次設(shè)計(jì)主要涉及布線的距離、材料的選擇及布線方式和路徑，這對(duì)后期規(guī)范施工提供了有力的技術(shù)支持。在本宿舍樓改造工程中，走廊采用橋架或PVC線槽方式布線，安裝時(shí)橋架應(yīng)緊靠墻面，注意安裝高度應(yīng)高于地面2.2米以上。傳輸線纜選用24芯室內(nèi)光纜布線。

3.3 管理間子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

管理間子系統(tǒng)承擔(dān)著各個(gè)樓層相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和相應(yīng)通信線路的連接任務(wù)[4]。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，還應(yīng)考慮到學(xué)校未來的業(yè)務(wù)需要，所以在本工程中，管理間主要配置了垂直主干的光纖配線架和跳線架，每層樓設(shè)置一個(gè)管理間，可將機(jī)柜明裝在樓道內(nèi)，位置可選擇5號(hào)房間或6號(hào)房間外墻墻壁上。

3.4 垂直子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求，各樓層電信間內(nèi)的交換機(jī)以千兆每秒速率接入設(shè)備間的核心交換機(jī)[5]，因此干線線纜選擇多模光纖進(jìn)行布線，干線線纜先從樓層電信間線槽布設(shè)至垂直線纜管口，再從垂直線纜管道垂直布入至一樓的設(shè)備間。根據(jù)樓層接入點(diǎn)信息，每層樓電信間應(yīng)配置2個(gè)24口以太網(wǎng)交換機(jī)和1個(gè)24口程控交換機(jī)。

3.5 設(shè)備間子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)備間是建筑物的程控交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及BD（建筑物配線設(shè)備）安裝的場所，可根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)和規(guī)模的大小選擇設(shè)備間位置及大小。一般而言，設(shè)備間考慮在綜合布線水平子系統(tǒng)的中間位置，且靠近網(wǎng)絡(luò)進(jìn)出口位置。按照女生1號(hào)宿舍樓建筑物的實(shí)際情況，可以將靠近樓梯口的106房間設(shè)備間，這樣既不影響學(xué)生生活，也方便網(wǎng)管員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，同時(shí)也方便建筑物入口線纜的接入[6]。

3.6 進(jìn)線間子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

進(jìn)線間一般是用來安裝外接線纜的入口設(shè)備和配線設(shè)備的場地，大多數(shù)用于電信業(yè)務(wù)開展使用[7]。在本工程中因宿舍樓規(guī)模較小，從實(shí)際情況出發(fā)，將進(jìn)線間與設(shè)備間合并使用，為了功能劃分，可劃出部分區(qū)域隔斷作為進(jìn)線間使用。

4 方案實(shí)施效果

該綜合布線工程方案已應(yīng)用于貴州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（貴陽校區(qū)）的網(wǎng)絡(luò)改造工程建設(shè)中，目前校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，網(wǎng)絡(luò)速率較高，完全滿足了學(xué)院幾千名師生教學(xué)辦公、智能應(yīng)用等方面的網(wǎng)絡(luò)需求，也為將來更為高效的智慧校園建設(shè)打下了非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

校園綜合布線改造工程是老舊校區(qū)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造的必然趨勢，這也是現(xiàn)代智慧校園的發(fā)展必要選擇，優(yōu)化綜合布線系統(tǒng)規(guī)劃，提高學(xué)校網(wǎng)絡(luò)智能化建設(shè)迅速發(fā)展，以適應(yīng)時(shí)代網(wǎng)絡(luò)需求，達(dá)到校園網(wǎng)安全、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的網(wǎng)絡(luò)需求目標(biāo)。