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如今，教育信息化建设已然迈入新阶段，校园网作为校园信息化建设的数字底座，是支撑校园信息化建设的基础设施。 而且，随着教育信息化进程的不断演进，校园网需要支持的业务更加繁多，构建高性能、高效率的校园网络成为打造高质量教育的关键。 此外，“十四五”规划与2021年《政府工作报告》都明确提出，要推广加大千兆光纤网络建设。教育部联合工信部发布的《关于提高高等学校网络管理和服务质量的通知》也着重提到了光纤网络。由此可见，当前“全光网”已成为校园网建设的新方向。 华南农业大学（以下简称“华南农大”）是广东省“211工程”“广东省高水平大学建设”的重点高校。《华南农业大学“十四五”智慧校园发展规划》中提出，逐步实现校园接入网全光网络改造，一步到位光纤入室；建设高速、稳定、符合未来发展的网络。 通过以太全光网改造后的华南农大校园网已经实现了“建设高速、稳定、符合未来发展的网络，提升学生用网体验，提高网络运维效率”的初衷。通过本次分享，以期对全国高校提升校园网服务质量提供助力。 新目标： 高性能，高效率 近年来，采用传统以太方案布网的宿舍区在网络的实际使用中暴露出了诸多弊端，一直困扰着学校信息中心。这也是华南农大率先开启校园网改造的契机之一。 一方面，校园中的湖泊、试验场地等客观因素，造成部分建筑长期处于一个相对湿润的环境，从而导致铜缆双绞线的接头受潮，许多千兆线路实际可用的只有百兆甚至十兆。 由于并未断网，所以网络中心很难快速定位故障，排查工作量大，即使中心的各位老师持续加班，也很难彻底改善网络质量。 华南农大总面积达8199亩，是全国高校中单体校园面积最大的大学之一。如此庞大的校区面积，对于网络运维本身而言就是巨大的挑战。同时，早期无线网络建设的标准也早已不能满足今天校园网使用的需求。 华南农业大学 另一方面，作物学、生命科学、农业工程等是华南农大的重点学科，学术资料、实验报告“专而多”是典型特色。因此，校园网是否好用，直接影响到师生的日常学习和工作。 针对此，信息网络中心研究后制定了校园网改造升级的目标：要建设高速、稳定、符合未来发展的网络，提升学生用网体验，提高网络运维效率。 经过研究，这一目标又可细化为这两个方面：第一，采用最新的WiFi6标准建设高速无线；第二，采用全光网进行网络部署，做到光纤入房间，零网线使用。 新架构： 切合实际，面向未来 相比于铜缆，“全光”似乎能够更直观地克服华南农大特殊的地理环境问题，而且材质的变化所带来的收益远不止于此，大带宽、低时延、高速率、低成本的特点让整个校园网得到了质的提升。 目前，市场上有两套主流方案，即“以太全光网”与PON网络。那么两套方案对华南农大环境特色的适用性如何？ 研究发现，PON网络的优势是实现了光纤入室，节省线缆资源，弱电间无源免维护；其劣势是独立的技术架构，不同的网络协议，学校面临一张网两套运维方式，增大了信息网络中心的学习负担和运维难度，同时对带宽有一定限制。 而“以太全光网”可实现光纤入室，弹性扩展，弱电间简化管理，并能兼容学校现有的校园网络，统一协议，零学习成本，且不限制带宽。 因此，结合学校的网络建设现状与运维习惯，我们认为“以太全光网”方案当前更适合华南农大的网络建设情况。华南农大以太全光网宿舍架构如图1所示。  图1 华南农大以太网宿舍架构 建设成效： 高质量、易管理、可推广 共享千兆高速率 华南农大全光网建设完成后，高质量的网络大幅提升了师生的体验感。 光纤+WiFi6等新技术的运用，给师生带来了大带宽、低时延的高速网络通路，宿舍单间实际测速最大可达1775Mbps（如图2），极大地提升学生上网体验感。  图2 宿舍单间速率示例 在提供高速无线的同时，师生可灵活选择接入方式。很多校园线上应用，如数字图书馆、平安校园、智慧门禁等，也都能更好地发挥其作用。 单独供电更安全 华南农大的校园网建设也时刻考虑着安全问题，采用集中低压直流供电的设计。所有AP均从弱电间设备低压集中供电（如图3），设备供电与学生用电完全隔离，避免了本地取电的不便和混合供电的不安全因素，进而保障了学生安全。  图3 弱电间设备低压集中供电示意 一网统管，极简运维 华南农大采用的以太全光方案建设的全光网可以和传统以太网在同一界面下进行统一管理，不存在PON方案需要维护两张网的情况，对未来扩容也非常友好，学校能够便捷实现校园网的统一管理。 全光网的建设，也实现了更为简易、迅速的管理维护效果。方案支持SDN技术，若在使用中出现故障，只需要拔掉网线、更换设备就可以快速恢复网络。光纤的管理也可利用SDN控制器等系统实现光链路、光模块的故障告警与定位，方便学校及时发现问题并快速响应。 根据华南农大现有的建设经验，以太全光网适合全校区推广，可适用于多业务应用场景，为高校信息化建设提供有力的支撑。 实践要诀： 重质量、抓工艺 全光网的传输介质是光纤，故光纤的质量直接影响网络传输速率。因此，选择高质量的光纤，在实施过程中严格把控施工工艺及光信号质量，是全光网建设成败的关键因素之一。 不同类型的光纤，质量差异巨大（如图4），G.652D是城域网中使用最广泛的光纤类型。但它的弯曲半径和附加衰耗已经很难满足现代校园全光网的实际需求。  图4 光纤参数对比 本次华南农大全光网建设选择的G.657A2弯曲损耗不敏感光纤，最小弯曲半径为7.5mm，抗弯折性能是G.652D的4倍。采用G.657A2能够极大提升链路的稳定性，在部署和使用过程中降低光纤意外损坏的风险。 施工工艺方面，光纤冷接方式虽然便于维护，但光衰较大。本次华南农大全光网建设的所有光纤都采用热熔的方式进行对接，由专业的熔接人员进行熔纤，确保熔接质量，熔接后用专业光衰检测设备进行测光，检测是否有断纤或光衰过大的情况，保障链路质量。施工部署后，从光主机端到AP端的光衰，施工单位输出检测报告（如图5），保障接收光强小于-13dbm。  图5 检测报告 设备方面，考虑到无线连接常存在覆盖、干扰、接入、认证、漫游等问题，使得网络不确定性较高，较之有线也更为复杂。全光网络作为新方案，对于运维人员提出了新的要求。 因此我们要求设备厂商提供针对无线终端的体验追踪管理，让无线访问体验的问题能够被快速锁定，快速排查。华南农大无线终端体验追踪管理界面如图6所示。  图6 无线终端体验追踪管理界面 新征程： 多业务融合，服务全局 近年来，随着人工智能、北斗卫星定位与无人驾驶等技术的不断发展，无人农场已实现了水稻等作物的生产耕整、种植、田间管理和收获的全程无人机械化作业能力。 华南农大下一步计划利用全光网、自供电以及WiFi自组网等技术，为物联网田间管理和无人机现场作业等应用提供更高效的网络支撑。 无人农机驾驶对网络速率有较高的指标要求，基于视觉识别的人工智能技术，则对图像画质和网络带宽提出了更高要求。 以太全光网络具有低时延、大带宽、抗腐蚀、易管理等优秀特性，在稻田等潮湿环境中，比传统网络的适应性强，相信未来在农田科研场景中，以太全光网将发挥更大价值。 于高校而言，校园网的升级改造应基于信息化主管部门的充分调查论证，不可盲目跟风上项目。而且，高校在部署全光网之前，一定要做好统筹规划，对学校网络条件、业务特点进行深入研究，了解现状，才有助于找到最合适的部署方案，从而有效提升高校的网络服务质量。 校园网是校园信息化建设的高速公路，承载着校园内各项业务的运行，是支撑数字校园、智慧校园的基础设施。 随着教育信息化进程的不断发展，有线无线网络、平安校园监控专网、高清直播录播、校园广播专网、校园卡系统专网、智慧教室、门禁等，跑在校园网上的业务也越来越多。 全光网络让信息高速公路快速运转起来，能有效提高高校网络管理和服务质量，为智慧校园新基建打造稳固的网络信息化底座，从而让师生在网络安全和信息化方面享有更多的获得感、幸福感和安全感。 作者：张波（华南农业大学信息网络中心） |
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