校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)升級改造

引言： 我市各校基本都是在2003開始建設(shè)校園網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)時弱電綜合布線使用的都是五類雙絞線、百兆網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，樓宇互聯(lián)一般采用“光纖+百兆收發(fā)器”的模式。而預(yù)估今后五至十年可能推行的業(yè)務(wù)，大都需要網(wǎng)絡(luò)高帶寬的支撐，需要升級改造。

實(shí)施校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)升級改造的必要性分析

當(dāng)前校園網(wǎng)絡(luò)主體帶寬是百兆，教師人均可用網(wǎng)絡(luò)帶寬低，教師以時間換效率嚴(yán)重影響教學(xué)業(yè)務(wù)開展。我市各校基本都是在2003開始建設(shè)校園網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)時弱電綜合布線使用的都是五類雙絞線、百兆網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，樓宇互聯(lián)一般采用“光纖+百兆收發(fā)器”的模式。教師辦公大都集中在一個辦公樓，教師人均可用帶寬非常低。在教學(xué)活動中，教師需要上網(wǎng)搜索整理教案、學(xué)案、圖片、課件、微課資源、優(yōu)質(zhì)課資源、試題等網(wǎng)絡(luò)資源，也需要向教室、錄播室傳送課件、視頻資源，甚至需要在線點(diǎn)播或直播課堂教學(xué)，這些都需要較大帶寬的支撐才能順利完成。線路老化，網(wǎng)絡(luò)故障頻發(fā)。由于建設(shè)年限較早，很多五類網(wǎng)線外皮已嚴(yán)重老化，稍微拖動就會出現(xiàn)裂口，甚至?xí)霈F(xiàn)線路短路導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障。教育云平臺及各類新興網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)都需要大帶寬。由上級教育主管部門主推的教育資源云平臺，高清視頻資源所占比例超過七成，教師、學(xué)生在觀看學(xué)習(xí)時，都需要占用較大網(wǎng)絡(luò)帶寬。預(yù)估今后五至十年可能推行的業(yè)務(wù)，大都需要網(wǎng)絡(luò)高帶寬的支撐。

校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)升級改造整體架構(gòu)

在本次校園網(wǎng)絡(luò)改造中，根據(jù)業(yè)務(wù)需要對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行了重新規(guī)劃，設(shè)計(jì)了兩種網(wǎng)絡(luò)：學(xué)校教學(xué)辦公網(wǎng)絡(luò)、校園視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，兩種網(wǎng)絡(luò)在物理鏈路上互相獨(dú)立。

1.學(xué)校核心節(jié)點(diǎn)

學(xué)校指定一個房間作為機(jī)房，建設(shè)校級網(wǎng)絡(luò)中心，此處做為整個校園網(wǎng)絡(luò)星形拓?fù)浼軜?gòu)的中心節(jié)點(diǎn)，放置核心交換機(jī)、光纖配線柜，以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

2.學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心與教育局信息中心互聯(lián)

上鏈至教育局核心設(shè)備的的光纖鏈接到學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心，接到核心交換機(jī)的萬兆光模塊上，實(shí)現(xiàn)萬兆到校的建設(shè)目標(biāo)。

3.學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心與各類功能室互聯(lián)

各類功能室指教室、辦公室、會議室、圖書室、傳達(dá)室等各類需要連通網(wǎng)絡(luò)的房間。學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心與各類功能室之間的鏈路，全部采用裸光纖直聯(lián)。

學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心與樓宇互聯(lián)。學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心與樓宇之間一般以192芯光纜互聯(lián)（光纖芯數(shù)根據(jù)樓內(nèi)功能室數(shù)量來確定），在大樓合適位置放置光纖交接箱，一部分光纖與功能室的光纖直接熔接，另一部分光纖熔接至法蘭盤中待用。

每個功能室通一條8芯或更高芯數(shù)的光纖。連接大樓光纖交接箱的一端，以其中的兩路與主干光纖直接熔接，另兩路熔接至法蘭盤中待用。接功能室的一端直接熔接至相應(yīng)規(guī)格的光纖跳纖，如SC光纖跳纖，用于連接接入端設(shè)備。這樣共計(jì)組成四路光纖網(wǎng)絡(luò)信號線，目前暫時啟用其中的兩路，另兩路備用。

每個功能室放置接入端交換機(jī)，可以是帶光模塊的千兆二層交換機(jī)，也可以是一光轉(zhuǎn)四電（RJ45千兆電口）的光纖收發(fā)器。基于成本核算以及物理鏈路相互獨(dú)立的要求，目前暫時選用一光轉(zhuǎn)四電的光纖收發(fā)器，普通教室、錄播室、辦公室每屋放置兩個，其他室放置一個，直接連到SC光纖跳纖上，這樣就實(shí)現(xiàn)了多路千兆網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)入各類功能室。

功能室內(nèi)的其他設(shè)備可直接或間接接至光纖交換機(jī)（或光纖收發(fā)器）上。

各類功能室內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，暫時保持現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不變，繼續(xù)使用現(xiàn)有的交換機(jī)、五類線，基本實(shí)現(xiàn)百兆到桌面，最大程度實(shí)現(xiàn)設(shè)備利舊。今后隨著設(shè)備的淘汰更新，逐步更換為性能更好的設(shè)備。

如果需要在功能室內(nèi)部部署無線網(wǎng)絡(luò)，則啟用一路備用線路，為無線AP提供獨(dú)立的千兆網(wǎng)絡(luò)信號。

在網(wǎng)絡(luò)中心（機(jī)房）端的核心交換機(jī)上，以千兆光接口板匯聚各類功能室的網(wǎng)絡(luò)信號，通過劃分Vlan、配置DHCP、ACL策略等對各類功能室進(jìn)行管理。

4.學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心與各個視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)互聯(lián)

固定在樓宇外側(cè)的視頻監(jiān)控設(shè)備入網(wǎng)方式。可以在就近的教室的設(shè)備箱里放置一個帶POE供電的千兆光纖收發(fā)器，再通過六類網(wǎng)線將其連接入網(wǎng)。也可用一對一口光端機(jī)將光纖網(wǎng)絡(luò)信號直接送至監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。

固定在樓道頂部的視頻監(jiān)控設(shè)備入網(wǎng)方式。可以在就近的教室的設(shè)備箱里放置一個帶POE供電的千兆光纖收發(fā)器，再通過六類網(wǎng)線將其連接入網(wǎng)。也可用一對一口光端機(jī)將光纖網(wǎng)絡(luò)信號直接送至監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。

固定在教室內(nèi)的視頻監(jiān)控設(shè)備的入網(wǎng)方式。在教室的設(shè)備箱里放置一個帶POE供電的千兆光纖收發(fā)器，再通過六類網(wǎng)線將其連接入網(wǎng)；也可以通過光端機(jī)將其連接入網(wǎng)。

所有視頻監(jiān)控最終匯聚到監(jiān)控室，通過光端機(jī)連接至硬盤錄像機(jī)上，不占用核心交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源。即：根據(jù)學(xué)校監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，從機(jī)房到監(jiān)控室通接一根適當(dāng)芯數(shù)的光纜；樓宇光纖交接箱處，使用一路直接熔接的光纖通至機(jī)房；學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心處，將這一路光纖與監(jiān)控室的光纖直接熔接。

這樣實(shí)現(xiàn)了從監(jiān)控節(jié)點(diǎn)→功能室→光纖交接箱→網(wǎng)絡(luò)中心→監(jiān)控室光端機(jī)→硬盤錄像機(jī)的直接連通，將監(jiān)控信號送至硬盤錄像機(jī)。如果監(jiān)控設(shè)備直接放置到機(jī)房內(nèi)，則從機(jī)房端直接熔接至光端機(jī)，再將監(jiān)控信號送到硬盤錄像機(jī)。

對外公開的監(jiān)控資源，主要有兩種情況：一是學(xué)校內(nèi)部的傳達(dá)室需要查看監(jiān)控信號；二是教育局例行抽查需要查看監(jiān)控信號。針對這種需求的處理方式是：由硬盤錄像機(jī)以千兆光纖直接接至核心交換機(jī)上，配置IP后，通過賬號控制對特定部門開放指定的監(jiān)控。

學(xué)校基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)改造優(yōu)點(diǎn)分析

本次網(wǎng)絡(luò)改造，以裸光纖直鏈至各類功能室，在技術(shù)上采用了成熟的光纖以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，在架構(gòu)上采用了“核心層+接入層”的兩層架構(gòu)。這種設(shè)計(jì)方案優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)管理更加便捷、高效。綜合看，主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

1.因其為全光纖主干網(wǎng)絡(luò)，能確保通信質(zhì)量，提高網(wǎng)絡(luò)利用效率。也能確保在今后的業(yè)務(wù)拓展中不會淘汰重建。如因業(yè)務(wù)需要擴(kuò)展帶寬，除了可啟備用線路外，還可通過單纖EPON/ GPON組網(wǎng)技術(shù)，或者更換兩端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以提高網(wǎng)絡(luò)帶寬。

2.因其使用光纖進(jìn)行綜合布線，有效降低了施工難度，降低了改造費(fèi)用。若是用六類線布線，需要在樓道內(nèi)架設(shè)布線橋架，然后再打通墻體將六類線送入教室內(nèi)部，施工難度大。

3.不受網(wǎng)線不能超過百米的限制，在校園內(nèi)任何一個節(jié)點(diǎn)均可以光纖直達(dá)。

4.網(wǎng)絡(luò)管理簡捷方便，技術(shù)難度也大幅降低。所有節(jié)點(diǎn)均直連到核交換機(jī)，可以在核心交換機(jī)上很方便地實(shí)現(xiàn)跨樓層、跨樓宇配置VLAN管理同一年級的各類功能室，或者是同一學(xué)科的辦公室。如果采用三層架構(gòu)，每幢樓放置一臺匯聚層交換機(jī)，則網(wǎng)絡(luò)管理員還在要這些匯聚層交換機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的配置以實(shí)現(xiàn)相同目標(biāo)。這對于網(wǎng)絡(luò)管理員技術(shù)要求較高，配置難度大增。

圖1 學(xué)校網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡圖

5.網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本大幅下降。因光纖采用的是無源方式，只要光纖不斷，網(wǎng)絡(luò)方面基本不用進(jìn)行太大的維護(hù)。

6.業(yè)務(wù)擴(kuò)展升級空間大。隨著今后基于光纖的設(shè)備研發(fā)、上檔升級，我們可以很方便地實(shí)現(xiàn)光纖直接到終端。比如今后出現(xiàn)能直接連接光纖的無線AP，則可以直接接到各類功能室的光纖上，為這些屋提供無線網(wǎng)絡(luò)信號；再如，今后教師新購辦公電腦可能會配備光纖網(wǎng)卡，那么我們的系統(tǒng)只要更換接入層設(shè)備為一分八或一分十六的分光器，可實(shí)現(xiàn)光纖直連PC等終端設(shè)備。

校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)升級改造工程建設(shè)成本低，管理、維護(hù)容易，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)擴(kuò)展空間大。除了可以強(qiáng)有力地支撐“教育資源云平臺”，為學(xué)校、教師、學(xué)生提供流暢的視頻類點(diǎn)播資源外，還可以實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)、帶寬要求較高的其他業(yè)務(wù)，比如網(wǎng)絡(luò)教研、VOIP、視頻會議等。