基于賦能三農電商運營的高校全光網絡與雙創線上活動支撐設計

摘要：近年來，高校電子信息化建設發展迅速，校園物聯網建設趨向越來越明顯，互聯網承載的數據業務量也越來越大。高校雙創網絡課程的直播和錄播，需校園網的上千上萬個終端能流暢觀看在線課程，能實時直播、視頻、語音和文字同步互動，而現有校園網的容量、設備性能和網絡傳輸模式還停留在銅纜技術水平，傳輸速率低，很難滿足數字化校園建設需求，也無法賦能三農電商運營。三農電商運營需全光網的技術支持，要求的關鍵技術有全光網絡技術、云計算和大數據技術及人工智能與機器學習技術。高校全光網絡與高校雙創線上活動的有機結合，能為三農電商打造穩定、智能的運營環境，有力推動農產品流通和農村經濟的持續發展。本研究開展高校全光網絡與高校雙創線上活動支撐設計探討，通過優化網絡架構、提升網絡性能和創新網絡應用，可為高校雙創線上活動提供更好的網絡支撐，以推動高校雙創活動深入開展及為三農電商領域發展提供有力支持。

關鍵詞：數字化校園；光網絡；線上活動；賦能三農；電商運營；支撐設計

中圖分類號：S-01

0" 引言

許多高校現有的網絡容量、設備性能和網絡傳輸模式還停留在銅纜技術水平，傳輸速率低[1-3]，數字化校園建設如網絡課程的直播和錄播，需校園網承載上千上萬個終端能流暢觀看在線課程，實現實時視頻、語音和文字同步互動等[4]，但傳統的以太網技術架構很難滿足作為科技創新和人才培養重要基地高校的需求，也在一定程度上限制高校創新和創業（雙創）線上活動的有效開展，急需對網絡基礎設施進行升級改造。應用全光網是對網絡基礎設施進行升級建設的首選方案，要求建設的骨干網絡至少需達10Gbps，甚至達幾百Gbps。因此，需建設100Gbps甚至更大單位量的骨干網絡，以降低造價和維護成本，滿足全校師生對網絡的需求。全光網覆蓋學校已成為促進教育環境質量改善、提高教學資源效率及增強教學靈活性和交流能力的重要途徑[5]，可使校園師生在生活、工作和學習各方面感受無線校園網網絡帶來的便利性、及時性和可靠性，同時，可推動高校網上雙創發展。以賦能三農電商運營為例，全光網絡可為三農電商提供高速、穩定的網絡連接，保障農產品線上銷售和推廣順暢[6]。通過線上活動，農產品可跨越地域限制直接對接消費者，實現產銷對接，促進農民增收。同時，全光網絡還可為三農電商提供大數據分析和智能物流等增值服務，進一步提升電商運營效率和服務質量。因此，在廣西質量工程職業技術學院開展高校全光網絡與雙創線上活動支撐設計，優化網絡架構、提升網絡性能和創新網絡應用，可為高校雙創線上活動提供更好的網絡支撐，對推動高校雙創活動及三農電商運營具有重要意義。

1" 全光網絡與雙創線上活動支撐設計需求及關鍵技術

1.1" 需求分析

新型的全光網具備協議統一、一網多服務、綠化環保、服務價格比高、方便靈活和安全等優點[7]，已成為教育、酒店和電信等行業的數千個工業園區企業上網升級服務的主要選擇對象，也是醫療、中小企業和高校網絡應用的首選。“光進銅退”是一個先進的網絡部署概念，是完成由“窄帶+銅纜”網絡系統向“寬帶+光纖”網絡系統轉型的具體實現，但通過采用黃銅原材料來提高全光網絡傳輸速度的生產成本越來越高，而使用光纜和光收發模塊的價格逐漸下降，同時，隨著寬帶網絡的接入和VOIP服務等行業的技術融合，光纜已逐漸變成能滿足網絡傳輸需要的必然選擇。

網絡工程建設中的網絡線路敷設施工涉及面寬，室內或戶外建設均會對現有的校園秩序產生巨大負面影響。從資金投入、建設周期和網絡維護升級等方面考慮，新校園的網絡建設需要一個更快、更好、更經濟的建設校園網方案，且應注意以下2點。

（1）全光網絡建設維護成本的可控性：校園網結構總體較龐大，建設過程中使用的設備數量非常多，為保障日常工作開展和維修，需建設一個全面的管理網絡平臺，以節約設備運維人員的工作量和管理成本，同時提升設備管理水平。

（2）全光網絡建設成本的增值性：在網絡系統建設初期，需投入大量人力、物力和財力為后續建設打好基礎；在原有基礎上繼續重建，可創造大價值；能在國家鄉村振興戰略背景下服務三農電商運營，發揮三農電商運營作為連接農村與城市、促進農產品流通關鍵環節的作用。

由此可見，高校擁有全光網絡并利用高校豐富的雙創資源，可為三農電商運營提供堅實的技術和網絡保障支撐。

1.2" 技術需求

三農電商運營對全光網的技術有以下3項需求。

（1）穩定可靠的網絡基礎設施：三農電商運營要求網絡基礎設施具有極高的穩定性和可靠性，以確保交易信息準確傳遞和流程順暢進行，而高校全光網絡具備高速和低延遲特點，能滿足這一核心需求。

（2）技術創新與持續支持：電商運營涉及大數據分析、云計算和人工智能等先進技術的運用，高校作為科技創新的源頭，能為三農電商運營提供持續的技術創新支持和解決方案。

（3）專業化人才培養與輸送：電商運營需一支具備專業知識和實踐經驗的專業人才隊伍，而高校通過雙創線上活動，致力于培養并輸送具備創新精神和實踐能力的專業人才，為三農電商提供強有力的人才保障。三農電商運營對全光網要求的關鍵技術有全光網絡技術、云計算和大數據技術及人工智能與機器學習技術。其中，全光網絡技術作為未來網絡發展的重要方向，以其高速傳輸、低延遲和大帶寬等特性為三農電商提供堅實的網絡基礎設施支持；云計算技術可實現資源的集中管理和彈性分配，大數據技術能對海量交易數據進行深度分析和挖掘，為三農電商提供精準的市場預測和決策支持；人工智能與機器學習技術在推薦算法和智能客服領域的應用，能顯著提升電商平臺的用戶體驗和運營效率，為三農電商創造更大的商業價值。

綜上所述，三農電商運營需全光網技術支持，高校全光網絡與高校雙創線上活動的有機結合，能為三農電商打造穩定、智能的運營環境，有力推動農產品流通和農村經濟的持續發展。

1.3" 無源光局域網（POL）和無源光網絡（PON）技術演進分析

全光網絡是基于POL技術的新型局域網組網模式，優化了局域網的基本布線和網絡結構。在POL網絡中，OLT取代了傳統網絡中的匯聚交換機，全光網絡與傳統網絡相比有著非常大的優勢（圖1）。PON網絡的上行方向技術優勢在于OLT設備給每個ONU統一分配了某個時間片，ONU必須嚴格按這個時間片窗口傳輸信息，光端口會在不處于自身的時間片中關閉。而上行時窗調節機制則高度依賴于PON的測距技術。

根據我國傳統的綜合布線體系，銅纜網絡的使用壽命約為10～15年，且該體系在長期使用過程中將逐步被廢棄。但隨著智能建筑技術和網絡的迅速發展與廣泛應用，人們需要再次考慮網絡設計的長期可靠性；在未來，由于終端連接設備數量將呈指數速度增加，這也將對網絡帶寬容量管理造成很大壓力。傳統的綜合布線方式只能減少系統改造的時間，導致網絡資源的嚴重損失；光網光纖系統能提供GPON或10GPON，但未來將可實現50GPON或100GPON的帶寬和速度，以方便系統順利升級，從而可延長園區的使用時間以提高網絡系統的可用性，并保證系統的前瞻性。

1.4" 光網絡與三農電商的設計目標

設計的高校全光網建設目標為：統一學生公寓區與教學區網絡業務，通過一個光纖網絡承載線和無線網絡業務，實現易于部署、易于操作和維護的新一代校園網，實現全校師生網絡在線，方便高校開展雙創活動；統一網絡管理，通過網絡設備管理平臺對每個宿舍的ONU設備及整個網絡的有線和無線設備（包括OLT設備）進行統一管理。設計宗旨是通過高校全光網絡構建和線上活動的支撐，為三農電商運營提供全方位的支持和服務，推動三農電商的健康和快速發展。

1.4.1" 提升網絡性能與穩定性

構建基于全光網絡的高校網絡環境，確保網絡高速度、低延遲和高帶寬，為三農電商平臺穩定運行提供堅實基礎。

1.4.2" 促進雙創教育與電商實踐結合

通過線上活動的設計與實施，使學生能將雙創理念與電商運營實踐相結合，成為具備實際操作能力的電商人才。

1.4.3" 優化三農電商運營模式

利用高校的研究優勢和創新資源，為三農電商提供先進的運營策略和技術支持，提高農產品銷售效率和農民收入。

1.4.4" 擴大三農電商市場影響力

通過線上活動的推廣與宣傳，提高三農電商的品牌知名度和市場占有率，吸引更多消費者關注和支持三農產品。

1.4.5" 實現教育資源共享與協同發展

利用全光網絡實現高校間教育資源共享與交流，促進不同高校在雙創教育和電商領域協同發展。

1.4.6" 構建可持續發展的電商生態

通過高校與三農電商緊密合作，構建一個互利共贏、可持續發展的電商生態，為鄉村振興和農業現代化貢獻力量。

2" 全光網絡的總體設計

2.1" 網絡總體架構

根據高校雙創活動要求，經現場調查，確定采用核心層、匯聚層和接入層3層結構設計高校全光網絡。具體設計流程（圖2）為：先將光纜從機房分布到各學生公寓的弱電井，再通過分光器分到各宿舍，全光網絡的總體設計采用整體為全光網絡系統的建設方案。

2.2" 全光網絡的邏輯層次

本研究進行廣西質量工程職業技術學院10棟公寓樓與教學樓的全光網絡設計。

2.2.1核心層

核心層是整個網絡系統中最關鍵的一層，其交換機的重要性非常突出，關系到整個網絡系統能否順利運轉，因此，構建的核心層必須可靠。本研究設計采用華為s7700系列交換機作為核心交換設備。

2.2.2匯聚層

匯聚層的主要功用是聚集并接入上層的各種數據流量，將其轉送到核心層。匯聚層交換機的主要功能：（1）通過聚合接入層的數據流量，實現數據分組傳輸的聚合、轉發和交換；（2）針對網絡接入層的用戶訪問流量，實施本地路由、濾波、訪問流量平衡及QoS優先管理工作，包括安全性管理機制、IP地址轉換、用戶流量整形和組播管理等處置；（3）根據處理結果，將用戶流量轉送到核心交換層，并在本地實現網絡路由管理；（4）實現所有協定的交換（如路由的匯總和重新發行），并確保在內核層連接執行不同類型協定的區域。匯聚層交換機的作用：可管理來自接入上層設施的全部通信量，以及供給核心層設備的全部上行網絡鏈路；具有較高的轉發特性。本研究設計采用華為Smartax EA5800系列OLT作為匯聚層設備。

2.2.3" 全光網絡的邏輯層次接入層

全光網絡邏輯層次接入層需接入先進的光纖傳輸技術和光模塊技術，以確保數據傳輸的高速和穩定；采用智能化網絡管理系統，對接入層的設備和資源進行實時監控和管理，確保網絡服務的可靠性和安全性；具備強大的擴展能力；隨著網絡技術的不斷發展，可隨時對接入層進行升級和擴展，以滿足未來網絡發展的需求。

3" 全光網絡整體實施

按照近年來國家有關技術主管部門制定的安全建筑設計、施工規范、管理規程和規范，在總結安全設計與施工成功經驗的基礎上，根據安全科技新技術、新產品開發的技術特點，本著服務社會、用戶至上的設計理念，實施全光網絡建設。

3.1" IP地址的規劃

在劃分網絡IP地址時，應考慮網絡拓撲、路由策略、建筑物分布和學生公寓分布等因素。同時，在設計地址規模時，預先考慮地方的數量和種類，并將劃定的范圍作為各地方獲取IP地址段。在本研究的設計中，每棟公寓樓均設計不同的子網，分為無線網段和有線網段。除端口IP地址和網關地址外，在每個區域的子網間還可通過DHCP協議動態分配IP地址。上網的學生和老師通過學籍賬號和密碼登陸網絡，方便進行高校雙創線上活動。

IP地址規劃主要堅持統一性（唯一性）、可擴展性（可延伸性）、連續性和實用性（實際重要性）4項原則。（1）惟一性：IP位置是互聯網中計算機與設備間的標志，IP網絡中的2個服務器間不能使用同樣的IP網址，否則們將無法尋址；（2）可延伸性：在劃分IP地址后，需有相應的余量來適應互聯網發展的要求；（3）連續性：已分發的連續IP網址應便于IP地址信息管理和IP地址匯集，連續的IP位置便于實現路徑匯總，減少路由表，提升路徑效果；（4）實際重要性：在分配IP地址時，盡可能分配帶有特定實際意義的IP地址，以便維護人員能清楚區分各部門獲取IP地址的正確性。

3.2" 核心的配置與實施

3.2.1管理設備vlan

整個網絡設備分層配置，配置管理設備vlan99設備管理IP 10.9.9.1 255.255.255.0，主要是為方便遠程訪問核心交換機。

3.2.2虛擬端口登錄設置

配置交換機管理IP后還應配置遠程管理的虛擬端口登錄設置，使管理員可遠程管理設備。

3.2.3創建業務vlan

給每個宿舍和網絡需求區域創建業務vlan，通過批量創建vlan號，配置如下：vlan batch 33 46 97 to 102 111 to 112 172 201 to 204 211 to 214 301 to 303 311 to 313 401 to 403411 to 413 501 to 504 511 to 514 601 to 603 611 to 613 701 to 703 711 to 713 901 to 902 911 to 912 10001100。

3.3" 邊界網絡的配置與實施

邊界網絡為運營商互聯網接入設備，創建相對應vlan，與運營商通訊接口通過Eth-Trunk模式或Trunk透傳業務vlan到核心設備上，通過全套光纖網絡系統的整體部署、不斷調試和測試，用戶最終可通過無線和有線方式成功接入互聯網，并通過一個光纖網絡任意選擇三大運營商網絡，實現最終目標，開展高校雙創線上活動。

3.4" 全光網絡使用的技術

3.4.1" 光纖通信與光纖熔接技術

光纖主要由纖芯、包層和涂層組成。纖芯直徑一般為幾微米至幾十微米，中間層稱為包層。利用不同纖芯和包層的折射率，實現光信號在纖芯內全反射，即光信號傳輸，而涂層的作用是通過增加光纖的韌性而保護光纖。光纖通信是利用光波為載波、以光纖為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處的通信方式。在多模光纖中，纖芯的直徑是15～50μm，相當于人類頭發的大小。單模光纖芯的直徑為8～10μm，纖芯外包圍著一層折射率比纖芯低的玻璃封套，使光線保持在芯內，玻璃封套外是一層薄的塑料外套，用來保護封套。光纖通常被扎成束，最外層有外殼保護。纖芯通常是由石英玻璃制成，其橫截面很小，形狀為雙層同心圓柱體，質地脆且易斷裂，為此需外加一層保護層。

在熔接工作中，應觀察光纜的截面，初步了解其內部結構，以便于剝離光纜的PE外護套，有效防止損壞纖芯。在了解光纜內部結構后，用刀切斷光纜外層。剝離光纖的長度根據焊接需要確定，一般以30～40cm為宜。光纖太長不容易儲存，太短不容易焊接。逐層剝離光纜，將受拉鋼絲固定在熔合盒的固定點上，取出多余的鋼絲鉗。

3.4.2" 三網融合技術

三網融合技術是指中國電信、中國移動和中國聯通三大運營商共同提供的互聯網有效融合和共同發展服務技術，其核心內容是互聯網技術，能利用一個全光網絡同時傳輸互聯網，實現高清/標清、廣播、IPTV、VOD和VOIP等多項行業應用。

三網融合技術網絡的核心設備制定了相應的先進ACL策略，通過光纖或網線接入設備終端，用戶無需交換線路即可享受三大運營商的互聯網服務。傳統用戶接入互聯網是通過特定運營商提供的網絡系統，三網融合技術則是將多家運營商的互聯網同時接入核心交換網設備，從核心網絡機房到終端用戶通過一套能承載多種業務的光纖網絡傳輸，可減少多套網絡系統建設成本，維護方便。

3.4.3" 無線WiFi技術

WiFi無線是由無線接入點AP（Access point）和站點（Station）等構成的無線。AP平常稱為網路橋接器或連入點，通常用作傳統有線內部局域網和無線局域網絡連接的重要橋段，使得任何一部配備無線網卡的個人電腦均能經AP去共用有線局域網路由或廣域網路資料，其基本原理相當于一條內設無線發射器的HUB或路由，而無線網卡則負責管理接受從AP發出訊號的裝置。

3.5" 全光網絡建設存在問題

在全光網絡系統建設過程中容易疏忽以下三方面問題：（1）未選擇具有IPTV功能的ONU，導致需要觀看IPTV的用戶必須更換支持IPTV的ONU；（2）采購ONU后，未將ONU按條碼錄入系統，并掃描到相應ONU設備的SN碼，安裝后發現ONU故障時無法確定具體位置；（3）光纖施工過程中未貼標簽，導致后期維護時線路混亂。

4" 全光網絡與賦能三農電商運營融合的實施

隨著信息技術的迅速發展及校園全光網絡的建成，我國廣大農村地區也在積極探索電商運營新模式，以推動農業現代化和鄉村振興。全光網絡與三農電商運營的融合，將為農村地區帶來新的發展機遇。

4.1網絡基礎設施建設

農村地區需全面建設全光網絡基礎設施，包括光纖到戶和4G/5G基站建設等，確保網絡覆蓋廣泛、穩定可靠。

4.2 電商平臺優化

針對農村電商特點，優化農產品上行、農資下行和金融服務等電商平臺功能。同時，結合大數據分析，為農戶提供精準的市場信息和營銷策略。

4.3 培訓與指導

開展對農戶的電商知識培訓，提升其電商運營能力和市場意識。同時，為農戶提供電商指導服務，幫助農戶更好地利用電商平臺銷售產品。

4.4 物流體系建設

完善農村地區物流體系，確保農產品能及時、安全地運送到消費者手中。同時，降低物流成本，提高物流效率。

4.5 政策與資金支持

政府應出臺相關政策，鼓勵和支持全光網絡與三農電商運營融合發展。同時，提供資金支持，推動項目順利實施。

以廣西質量工程職業技術學院為例，該地區在全光網絡建設的基礎上，通過優化電商平臺功能、加強培訓與指導和完善物流體系等措施[10]，成功吸引眾多農戶加入電商平臺。農戶利用電商平臺銷售農產品，實現收入快速增長。同時，消費者能通過電商平臺購買到新鮮、優質的農產品。該案例說明全光網絡與三農電商運營融合具有巨大的發展潛力[11]。

5" 結語

與傳統的以太網相比，全光網絡操作更簡單，建設成本更經濟；復雜線路維護工作量、弱電間安全配電、線路老化和漏電現象均減少。高校全光網絡以其高速、穩定和高效特點[12-14]，為三農電商提供前所未有的運營環境，加速了商品信息流通，降低了運營成本，從而提高電商平臺的競爭力。本研究結合高校雙創活動特點，探討一系列雙創線上活動支撐方案，提升活動的吸引力和參與度，促進知識、技能和資源共享，可為三農電商發展注入新的活力。隨著技術的不斷進步，高校全光網絡的建設將更完善和優化，線上活動支撐方案的設計也將不斷創新和升級，能為三農電商領域提供更強大的技術支撐。從全光纖網絡的設計與實施角度看，光纖傳輸運行速度快，建設方便快捷，維護簡單，升級空間大，可為未來全光網絡走向云化和智能化及5G和6G接入統籌發展打下基礎；挖掘全光網絡在智慧城市、遠程醫療和在線教育等方面的應用潛力，可為社會進步和發展做出更大貢獻[15-16]。對實施全光網絡與賦能三農電商運營融合設計與案例的分析結果，可為推動農村地區經濟發展、促進農業現代化和鄉村振興提供技術支持。未來，應繼續加強全光網絡建設和推動三農電商運營融合發展，為農村地區創造更多的發展機遇。

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（責任編輯" 思利華）