校园基础网络升级改造

引言： 我市各校基本都是在2003开始建设校园网络，当时弱电综合布线使用的都是五类双绞线、百兆网络设备，楼宇互联一般采用“光纤+百兆收发器”的模式。而预估今后五至十年可能推行的业务，大都需要网络高带宽的支撑，需要升级改造。

实施校园基础网络升级改造的必要性分析

当前校园网络主体带宽是百兆，教师人均可用网络带宽低，教师以时间换效率严重影响教学业务开展。我市各校基本都是在2003开始建设校园网络，当时弱电综合布线使用的都是五类双绞线、百兆网络设备，楼宇互联一般采用“光纤+百兆收发器”的模式。教师办公大都集中在一个办公楼，教师人均可用带宽非常低。在教学活动中，教师需要上网搜索整理教案、学案、图片、课件、微课资源、优质课资源、试题等网络资源，也需要向教室、录播室传送课件、视频资源，甚至需要在线点播或直播课堂教学，这些都需要较大带宽的支撑才能顺利完成。线路老化，网络故障频发。由于建设年限较早，很多五类网线外皮已严重老化，稍微拖动就会出现裂口，甚至会出现线路短路导致网络故障。教育云平台及各类新兴网络业务都需要大带宽。由上级教育主管部门主推的教育资源云平台，高清视频资源所占比例超过七成，教师、学生在观看学习时，都需要占用较大网络带宽。预估今后五至十年可能推行的业务，大都需要网络高带宽的支撑。

校园基础网络升级改造整体架构

在本次校园网络改造中，根据业务需要对网络应用进行了重新规划，设计了两种网络：学校教学办公网络、校园视频监控网络，两种网络在物理链路上互相独立。

1.学校核心节点

学校指定一个房间作为机房，建设校级网络中心，此处做为整个校园网络星形拓扑架构的中心节点，放置核心交换机、光纤配线柜，以及其他网络设备。

2.学校网络中心与教育局信息中心互联

上链至教育局核心设备的的光纤链接到学校网络中心，接到核心交换机的万兆光模块上，实现万兆到校的建设目标。

3.学校网络中心与各类功能室互联

各类功能室指教室、办公室、会议室、图书室、传达室等各类需要连通网络的房间。学校网络中心与各类功能室之间的链路，全部采用裸光纤直联。

学校网络中心与楼宇互联。学校网络中心与楼宇之间一般以192芯光缆互联（光纤芯数根据楼内功能室数量来确定），在大楼合适位置放置光纤交接箱，一部分光纤与功能室的光纤直接熔接，另一部分光纤熔接至法兰盘中待用。

每个功能室通一条8芯或更高芯数的光纤。连接大楼光纤交接箱的一端，以其中的两路与主干光纤直接熔接，另两路熔接至法兰盘中待用。接功能室的一端直接熔接至相应规格的光纤跳纤，如SC光纤跳纤，用于连接接入端设备。这样共计组成四路光纤网络信号线，目前暂时启用其中的两路，另两路备用。

每个功能室放置接入端交换机，可以是带光模块的千兆二层交换机，也可以是一光转四电（RJ45千兆电口）的光纤收发器。基于成本核算以及物理链路相互独立的要求，目前暂时选用一光转四电的光纤收发器，普通教室、录播室、办公室每屋放置两个，其他室放置一个，直接连到SC光纤跳纤上，这样就实现了多路千兆网络信号进入各类功能室。

功能室内的其他设备可直接或间接接至光纤交换机（或光纤收发器）上。

各类功能室内部网络，暂时保持现有结构不变，继续使用现有的交换机、五类线，基本实现百兆到桌面，最大程度实现设备利旧。今后随着设备的淘汰更新，逐步更换为性能更好的设备。

如果需要在功能室内部部署无线网络，则启用一路备用线路，为无线AP提供独立的千兆网络信号。

在网络中心（机房）端的核心交换机上，以千兆光接口板汇聚各类功能室的网络信号，通过划分Vlan、配置DHCP、ACL策略等对各类功能室进行管理。

4.学校网络中心与各个视频监控节点互联

固定在楼宇外侧的视频监控设备入网方式。可以在就近的教室的设备箱里放置一个带POE供电的千兆光纤收发器，再通过六类网线将其连接入网。也可用一对一口光端机将光纤网络信号直接送至监控节点。

固定在楼道顶部的视频监控设备入网方式。可以在就近的教室的设备箱里放置一个带POE供电的千兆光纤收发器，再通过六类网线将其连接入网。也可用一对一口光端机将光纤网络信号直接送至监控节点。

固定在教室内的视频监控设备的入网方式。在教室的设备箱里放置一个带POE供电的千兆光纤收发器，再通过六类网线将其连接入网；也可以通过光端机将其连接入网。

所有视频监控最终汇聚到监控室，通过光端机连接至硬盘录像机上，不占用核心交换机网络资源。即：根据学校监控节点的数量，从机房到监控室通接一根适当芯数的光缆；楼宇光纤交接箱处，使用一路直接熔接的光纤通至机房；学校网络中心处，将这一路光纤与监控室的光纤直接熔接。

这样实现了从监控节点→功能室→光纤交接箱→网络中心→监控室光端机→硬盘录像机的直接连通，将监控信号送至硬盘录像机。如果监控设备直接放置到机房内，则从机房端直接熔接至光端机，再将监控信号送到硬盘录像机。

对外公开的监控资源，主要有两种情况：一是学校内部的传达室需要查看监控信号；二是教育局例行抽查需要查看监控信号。针对这种需求的处理方式是：由硬盘录像机以千兆光纤直接接至核心交换机上，配置IP后，通过账号控制对特定部门开放指定的监控。

学校基础网络改造优点分析

本次网络改造，以裸光纤直链至各类功能室，在技术上采用了成熟的光纤以太网组网技术，在架构上采用了“核心层+接入层”的两层架构。这种设计方案优化了网络结构，使网络管理更加便捷、高效。综合看，主要有以下几点优势：

1.因其为全光纤主干网络，能确保通信质量，提高网络利用效率。也能确保在今后的业务拓展中不会淘汰重建。如因业务需要扩展带宽，除了可启备用线路外，还可通过单纤EPON/ GPON组网技术，或者更换两端网络设备以提高网络带宽。

2.因其使用光纤进行综合布线，有效降低了施工难度，降低了改造费用。若是用六类线布线，需要在楼道内架设布线桥架，然后再打通墙体将六类线送入教室内部，施工难度大。

3.不受网线不能超过百米的限制，在校园内任何一个节点均可以光纤直达。

4.网络管理简捷方便，技术难度也大幅降低。所有节点均直连到核交换机，可以在核心交换机上很方便地实现跨楼层、跨楼宇配置VLAN管理同一年级的各类功能室，或者是同一学科的办公室。如果采用三层架构，每幢楼放置一台汇聚层交换机，则网络管理员还在要这些汇聚层交换机进行相应的配置以实现相同目标。这对于网络管理员技术要求较高，配置难度大增。

图1 学校网络拓扑结构简图

5.网络维护成本大幅下降。因光纤采用的是无源方式，只要光纤不断，网络方面基本不用进行太大的维护。

6.业务扩展升级空间大。随着今后基于光纤的设备研发、上档升级，我们可以很方便地实现光纤直接到终端。比如今后出现能直接连接光纤的无线AP，则可以直接接到各类功能室的光纤上，为这些屋提供无线网络信号；再如，今后教师新购办公电脑可能会配备光纤网卡，那么我们的系统只要更换接入层设备为一分八或一分十六的分光器，可实现光纤直连PC等终端设备。

校园基础网络升级改造工程建设成本低，管理、维护容易，网络业务扩展空间大。除了可以强有力地支撑“教育资源云平台”，为学校、教师、学生提供流畅的视频类点播资源外，还可以实现基于网络、带宽要求较高的其他业务，比如网络教研、VOIP、视频会议等。