中國藥科大學高校宿舍網運營模式探索

文/常偉鵬 許建真 袁泉

高校宿舍網作為構建于大學生宿舍內的網絡，具有整體體量大、接口數量多、使用頻率高、在線時間長等特點，可供大學生實現在線學習、信息檢索、資源下載、郵件收發、通訊和娛樂等功能，在大學生的學習和生活中占據越來越重要的位置。建設滿足時代發展要求的宿舍網，對促進和改善在校大學生的學習和生活，對高校的信息化建設具有重要的意義。

傳統高校宿舍網運營模式

學校自主建設獨立運營

該模式下宿舍網同教學區的校園網一樣，作為整個校園網的一部分而存在，校方負責宿舍網的管理和運營，宿舍網訪問公網使用校園網的出口。這種模式的優點在于通過宿舍網訪問校園網資源便利，學生使用宿舍網的資費較低，對校方而言宿舍網的可管理性更強。但這種模式的不足在于，學校需購買大量出口帶寬來滿足宿舍網的需求，但效果往往不甚理想，甚至教學區校園網都因出口帶寬遭擠壓而都受到影響，此外高校信息化管理部門的人員配備一般較為緊張，無多余精力承擔宿舍網管理維護的繁重工作。

運營商投資建設運營

宿舍網的基礎設施（含線路和設備）由一家或多家運營商建設，建成后的宿舍網由一家獨立或多家運營商分區域運營。該模式下即便是多家運營商運營，由于某一區域只能接入一家運營商，用戶無法自主選擇，實質上仍是壟斷。該模式的優點在于宿舍網直接接入運營商網絡，出口帶寬不會存在瓶頸；由運營商或專業的運維公司維護，服務效果一般較好。同時不足也明顯表現為由于獨家壟斷，上網資費較高；與校園網對接不充分，從宿舍網訪問校內資源效果不好；校方無法直接管控宿舍網的上網行為；運營商運營宿舍網的目的為盈利，對基礎設施的投入必然是能滿足基本需求即可，不考慮長遠發展。

中國藥科大學

宿舍網建設歷程

中國藥科大學江寧校區于2006年建成，該校區建設時由于資金及當時宿舍網主流運營模式等原因，宿舍網由中國電信建設和運營，學生通過購買電信上網卡的方式使用宿舍網，用戶上網資費高，宿舍網未與校園網對接。隨著2011年2月和2013年3月工信部相繼發文規范電信運營企業校園業務經營行為，明確禁止電信運營企業與學校簽訂排他性協議、禁止強制校園用戶選擇移動業務和寬帶業務等組合類電信資費方案，學校開始籌劃新的宿舍網運營模式。受制于此前合同尚未到期，關于宿舍網新的架構和運營模式的建立，學校采取了分步走的策略，步驟大致如下：

1.2013年完成了對宿舍區域網絡線路的改造。由于電信運營時為節約成本，每個宿舍4個網絡接口僅2個可用，且使用的3類大對數電纜，每個網絡接口僅使用4芯，接口標準為百兆，且大對數線芯之間的串擾無法滿足高速、穩定的網絡傳輸要求。于是學校決定對宿舍網的網絡線路重新布放，線路及接口均采用6類標準，實現每人一個網絡接口，共布放網絡接口1.8萬余個，滿足了1.5萬名在校學生的使用。線路改造完成后，由于與電信的合同仍未到期，因此與電信進行資源置換后，將新線路暫移交電信使用。

2.2015年完成了對宿舍區域網絡設備的升級。2015年學校宿舍網新的管理與運營模式已基本明確，按此模式對宿舍網的架構進行設計，而后以此架構為指導，完成了宿舍網網絡設備的升級部署。設備升級完成后，立即開展了新架構下宿舍網與電信網絡的對接。與此同時，校方就宿舍網運營權開啟了與電信、聯通、移動三家運營商的談判。

3.2016年宿舍網新的運營模式建立，實現三家運營商同時接入。經過與三家運營商近一年的談判，2016年8月學校宿舍網新的運營模式確立，即宿舍網開展與三家運營商的對接，實現在宿舍網任一接口可撥入三家運營商網絡，用戶自主選擇網絡服務商，同時還可免費訪問校園網資源；由校方負責宿舍網底層的管理和維護，運營商保證各自出口可用和用戶賬號的可用。宿舍網與電信網絡近一年的成功對接和穩定運行經驗，為另兩家運營商網絡的順利對接提供保證，至此學校宿舍網開啟了新的運營時代。

管理運營模式

概述

中國藥科大學宿舍網的線路和設備均由校方投資建設，通過核心交換機與運營商BRAS（Broadband Remote Access Server）設備和學校BRAS設備完成二層對接，用戶終端在宿舍網可直接訪問校內資源，如需訪問公網資源，可自行選擇運營商開通相關業務后，在宿舍網接口通過PPPoE（Point to Point Protocol over Ethernet）方式撥入相應的運營商網絡。該模式下網絡端口不與運營商網絡綁定，任一網絡端口可撥入已對接的任意一家運營商網絡。校方負責底層設備及線路的運維，運營商負責其他故障的維護。宿舍網拓撲如圖1所示。

技術架構

1. 宿舍網的網絡架構

宿舍網采用與運營商主流網絡架構相同的扁平化（QinQ）架構，該架構既具有相當程度的安全性，又方便與運營商網絡順利完成對接。采用兩臺園區網核心交換機，作為組團匯聚交換機光纖匯集以及與校園網和運營商網絡對接的核心設備。核心交換機通過雙路由萬兆光纖與宿舍組團匯聚交換機相連，匯聚交換機下連組團內各樓宇的接入交換機， QinQ外層標簽配置匯聚交換機的下連接口上。接入交換機通過千兆光纖與匯聚交換機相連，接入交換機接口劃分不同的Vlan，作為QinQ的內層標簽，通過Vlan之間的隔離，一定程度上保障網絡內部的安全。此外，將學校玄武門校區的宿舍網也納入到了此架構之中，兩校區之間互聯通過運營商提供的多對專用城域網光纖相連，保證了業務的可靠性。

2. 與校園網對接

宿舍網通過一臺某品牌MX960的BRAS設備與校園網對接。用戶在宿舍通過PC等終端接入宿舍網時，首先會獲得MX960下發的IP地址，完成IPoE認證（DHCP+OPTION擴展字段認證）。同時該Mx960與校園網核心交換機相連，通過ACL控制列表的方式，使通過IPoE認證的宿舍網用戶僅可訪問校園網內部資源。

3.與運營商網絡對接

用戶接入宿舍網后，可以在PPPoE撥號客戶端設置不同的運營商服務名稱（Service Name，其中電信為“njxy”,聯通為“njlt”,移動為 “njmobile”），然后根據運營商提供的賬號和密碼即可撥入相應的運營商網絡。在該模式下，同一網絡接口可撥入多家運營商網絡，網絡接口與運營商不是一一對應的關系。

圖2 帶ServiceName的多BRAS設備網絡中PPPoE會話建立過程

其原理為在用戶進行撥號連接的PPPoE Discovery階段，用戶端（PPPoE client）廣播發送的PADI（PPPoE Active Discovery Initiation）報文中包含該賬號所屬的運營商名稱，而運營商寬帶接入服務器（PPPoE Server）在收到PADI報文后，將其中的服務名稱與自己的服務名稱相比較，如果匹配則單播回復PADO（PPPoE Active Discovery Offer）報文，如果不匹配則丟棄。而后PPPoE client單播發送PADR（PPPoE Active Discovery Request）報文請求建立會話，PPPoE Server回復 PADS（PPPoE Active Discovery Session-confirmation）報文，其中包含Session-ID，而后PPPoE 會話建立，寬帶撥號連接建立完成 。會話建立過程如圖2所示。

經驗總結與展望

學校多運營商共同接入的宿舍網自建成并成功運營一年多以來，一方面將每用戶的上網帶寬由4Mbps提升至20Mbps，大大提升了用戶的上網體驗，降低了學生的上網費用和通信費用，另一方面為學校爭取了大量的運營商資源，給學校信息化發展提供充足支持，此外還為各運營商提供了公平競爭、發展用戶的平臺，在保證各方利益的同時，實現了多方共贏。

1.三家運營商共同接入，可提高學生的入網人數和改善用網體驗。在電信獨家運營時宿舍網出口最高下行帶寬僅4.6G，三家運營商共同接入后第二個月（2016年10月）最高下行帶寬已達6.45G，該巨大增長原因一方面在于學生使用宿舍網的人數明顯增加，另一方面在于學生使用網絡的行為大量增多，此外還在于每賬號的網絡帶寬標準獲得提升。

2.宿舍網體量巨大、牽涉利益方多，建設要循序漸進，切忌一蹴而就。學校宿舍網建設采用分步走的戰略，首先升級線路，其次升級設備，最后確定采用的技術架構，與運營商進行合作談判。即便如此，從開始談判到合作合同簽訂，經歷的流程與手續異常繁瑣復雜。

3.宿舍網用戶量大，雖然用戶使用時間較為集中，但空閑時段亦有不少用戶使用，因此要全天候做好宿舍網運維服務工作。學校組織了專門的宿舍網運維團隊，通過電話接障和微信接障多重手段，建立了7×14小時（8∶00～22∶00）可上門、7×24 小時可接障的宿舍網運維服務工作制度。

4.宿舍網的建設和運營過程中，需與運營商保持充分溝通，及時處理各種問題，雙方要有明確的聯絡人，負責相關的對接事務處理。對接人除負責宿舍網的建設和運營中的相關事務外，還負責高校與運營商就信息化合作中其他事務處理，如校園內弱電間和通信基站的管理、運營商在校園內相關活動的監管以及高校辦理運營商相關業務等。建立聯絡人制度可簡化工作流程、提高合作效率。

5.從提供的服務來看，宿舍網除可視作校園網的一部分外，同樣可視作三家運營商接入網的一部分，因此要采取多重技術手段保證宿舍網的穩定運行。在設備選型上，學校宿舍網所選用的網絡設備均為國內外知名品牌的主流產品，設備性能穩定，廠商具有強大、高效的服務保障能力；在網絡架構上，兩臺核心交換機通過虛擬化組成雙機，上行通過雙路由萬兆光纖接口與運營商設備相連，下行通過雙路由萬兆光纖接口與組團匯聚交換機相連，雙核心、雙路由的部署模式，將全網故障的可能性降為零；充足的備件，保證在組團匯聚或接入交換機出現故障的情況下，也可在半小時內將其替換而完成業務恢復。

隨著無線網、大數據等網絡技術的發展，學校宿舍網將在與多家運營商已建立的合作基礎上，探索將多家運營商在校園內的無線網絡（Wlan）合并為一套網絡，開展多運營商共用的宿舍無線網建設，在為師生提供更為便捷的宿舍無線網服務的同時，更大程度地避免重復建設與投資，實現對學校通信基礎設施更強有力的管理。