校园网综合布线改造工程方案的设计与实施探究

管彤

关键词：校园网；综合布线；设计方案

隨着多媒体教学手段在各大高校的常态化应用，越来越多的智能化设备进入校园，极大地丰富了教师的教学手段，极也大大提升了学生知识接受度。贵州经贸职业技术学院贵阳校区，其前身为贵州省经济学校（茶校），在升格成为高等院校后，该校区的发展迎来了新的机遇。然而，新的教育教学需求，特别是办学水平从中职到高职教育的转变以及学生人数基数的扩大，对校园网络的承载力提出了更高的要求。该校区原有校园网的网络承载力在新兴教学手段、学生访问需求不断增加的现实情况下日益不堪重负。因此，对原有校园网络的提升改造迫在眉睫，设计一套合理的综合布线改造工程方案对校园网升级更新，以提高校园网络高效、安全、可靠的运转水平，满足教育教学及学生学习的业务需求更是当务之急[1]。

1 校园网现状分析

贵州经贸职业技术学院贵阳校区建立于20世纪50年代，位于贵阳市白云大道229号，占地面积201 亩。学校在校生有3000余人，校园主体建筑有一栋综合办公楼，一栋实验中心，四栋教学实训楼、六栋学生宿舍楼、大礼堂和食堂若干。建筑物均为早期建筑，在20世纪90年代校园进行了基础网络建设，仅能够满足基本的网络办公需求。

目前校园网络采用拓扑结构，整体网络可靠性较差，如果关键设备出现故障可能就会影响整个网络运行[1]。楼宇间采用的老旧低速的双绞线作为传输介质，并且网络设备硬件均存在老化现象，仅可支持百兆网络的应用，已经不能满足现代高速传输的网络应用需求。目前学院拥有一台Web服务器，主要用于学校网站运营，有容量大小限制的FTP 服务器一台，用于教师的文件存储，随着学校规模在不断壮大，加上整个校区都是在同一个网段内，经常受到ARP的攻击威胁，导致网络速度异常的慢，学院网站、FTP服务等在校园办公和教育教学方面网络反应延迟，用户体验感较差[2]。这不仅增加了网络管理员的维护工作量，同时也大大地增加了学院的维护成本。随着智能设备的迅速发展，智能手机和平板电脑在很多应用中都取代了个人电脑，能够扩大网络覆盖面积的无线网络组建也呼之欲出，一个高效安全的校园网的改造工程被逐步提上了日程。

2 校园网网络功能需求分析

2.1 网络应用需求

校园网用户较多，为适应将来网络信息化、智能化发展的需要，校园网网络应用需求包括以下几点：

1）资源共享：能够提供互联网服务和校内信息共享服务；2）教学服务：能够提供电子备课、线上考试、多媒体教学资源共享、远程网络教学、网络实训开展等；3）学生服务：能够进行自主网络学习，网络教学系统中进行提交作业、成绩查询、教师评价等；4）学院管理：能够实现教师智能化办公、进行无纸化学生学籍管理和成绩管理、图书馆管理、后勤管理、财务管理等[3]。

2.2 网络性能需求

在现有网络基础上，根据我校网络主要业务需求，在网络综合布线中应考虑教学楼安装智能化多媒体教学系统、在办公楼安装远程会议系统、标准化考场及校园无线网等建设[2]。前述业务的增加及融合，必然需要对骨干网络和接入层设备进行升级改造。骨干网络的升级，将使得我校校园网络的拓扑结构更加清晰、性能更加稳定可靠。同时，还将具有更好的可扩展性[3]。根据当前主流网络技术情况，改造后的网络应当具备支持IPv6、IPv4的双栈能力，同时支持扁平化网络的身份认证需求。

2.3 网络目标需求

与学院负责网络维护的信息部门进行沟通后，明确校园网网络应用的整体需求，了解现有校园网网络硬件规模大小，确定校园网改造总体目标：整网核心、万兆骨干改造，实现汇聚核心万兆链路，接入汇聚千兆链路，并实现千兆端口到桌面[3]。具体网络拓扑结构如图1所示。

1）完成学院所有建筑网络覆盖。包括学生宿舍网建设，校园网办公区建设、数据中心建设，同时部署网络运维管理系统。学生宿舍网络与教学办公网络相对独立，之间一般不可相互访问。学生宿舍可以访问互联网和校内服务器，教学办公网保证网络出口在1000M以上，同时出口与学生宿舍网区别开来。

2）完成学院无线校园网建设。在校园、教室、图书馆、宿舍区、体育馆、食堂等区域安装无线路由器，实现校园Wi-Fi信息全覆盖，实现无线高速上网。

3）完成校区内互联互通建设。为了安全起见，采用用户上网认证平台，提供基于Web认证和客户端认证两种方式，所有用户不能通过代理或路由的方式接入网络。

4）所有建筑敷设24芯以上光缆。在学生宿舍区和教学办公区分别设置光缆汇聚点，再由汇聚点光缆引入网络中心机房。同时，为物联网设备预留足够光纤资源，为逐步开放物联网应用提供基础资源保障[3]。

调研校园网用户，确定网络功能应用需求后，整理资料并制定完善的网络需求分析文档。

2.4 网络安全需求

网络安全需求包括系统软硬件安全需求、数据安全需求、网络可靠性需求和网络管理需求等。这里对校园网的网络核心层及汇聚层进行适当的升级改造， 采用复合拓扑结构，使得校园网拓扑结构层次清晰稳定可靠并且具备良好的可扩展性支持IP协议栈的演进技术，网络安全规划方面配备两级防火墙确保网络安全、流控设备和负载均衡保证网速。优化网络路由、对软硬件进行冗容备份、增加入侵检测等方面的支持极大地增强网络的安全性[4]。

2.5 网络设备需求

前期组网所使用的网络设备已不再满足现在网络需求，通过对网络建设的需求进行分析，可以得出校园网改造工程建设所需的网络设备有核心交换机、汇聚交换机、接入交换机、防火墙、服务器、存储设备、流量控制等设备等[4]。

按照网络改造需求，经过市场调查和网络数据分析可以得出校园网改造所需的布线器材有光纤跳线、24芯光缆、机柜、双绞线、信息面板等。按照用户需求，前期学生宿舍无网络覆盖，需要对学生宿舍网进行网络布线，以学生宿舍楼综合布线为例，所需设备表如表1所示。

3 综合布线系统设计

根据校园网需求分析进行总结，对校园网进行规划与设计，确定网络规模为大型局域网，各大个节点分散且间隔很远，在设计上分将它分为核心层、汇聚层和接入层3层来考虑。在综合布线工程设计中按照国家标准《综合布线系统工程设计规范》（GB50311-2016）分为七个子系统部分，校园网涉及信息点，情况较为复杂，这里以其中一栋学生宿舍楼为例进行详细设计。其中女生1号宿舍楼有5层，每层10间宿舍，每个宿舍4个信息点，2个语音点。具体详细设计如下：

3.1 工作区子系统设计

根据校园网布线需求，将每个单独宿舍划分为一个工作区，按照需求分析要求，每个工作区包含4个信息点，2个语音点，其中105房间为宿管员房间，要求有信息点2个，语音点2个，106房间为设备间，有1个语音点，1个信息点。做出本栋楼综合布线信息点点数统计表，如图2所示。

由图可知，整栋宿舍共需要294个信息点。根据现场使用情况设计信息点插座位置和数量，改造工程中线路安装方式易采用PVC线槽进行明装布线，每个房间分别安装86系列标准面板双口插座2个，单口插座2个，101宿管员房间安装2个双口插座即可，注意安装位置应高于地面30cm以上。

3.2 水平子系统设计

水平子系统是一个使用材料最多，建设工期最长，资金投入最大的综合布线子系统，每个信息点的稳定性和传输速度也依赖于本系统的設计[2]，本次设计主要涉及布线的距离、材料的选择及布线方式和路径，这对后期规范施工提供了有力的技术支持。在本宿舍楼改造工程中，走廊采用桥架或PVC线槽方式布线，安装时桥架应紧靠墙面，注意安装高度应高于地面2.2米以上。传输线缆选用24芯室内光缆布线。

3.3 管理间子系统设计

管理间子系统承担着各个楼层相关网络设备和相应通信线路的连接任务[4]。在网络规划设计中，还应考虑到学校未来的业务需要，所以在本工程中，管理间主要配置了垂直主干的光纤配线架和跳线架，每层楼设置一个管理间，可将机柜明装在楼道内，位置可选择5号房间或6号房间外墙墙壁上。

3.4 垂直子系统设计

根据网络需求，各楼层电信间内的交换机以千兆每秒速率接入设备间的核心交换机[5]，因此干线线缆选择多模光纤进行布线，干线线缆先从楼层电信间线槽布设至垂直线缆管口，再从垂直线缆管道垂直布入至一楼的设备间。根据楼层接入点信息，每层楼电信间应配置2个24口以太网交换机和1个24口程控交换机。

3.5 设备间子系统设计

设备间是建筑物的程控交换机、网络设备及BD（建筑物配线设备）安装的场所，可根据建筑物的结构和规模的大小选择设备间位置及大小。一般而言，设备间考虑在综合布线水平子系统的中间位置，且靠近网络进出口位置。按照女生1号宿舍楼建筑物的实际情况，可以将靠近楼梯口的106房间设备间，这样既不影响学生生活，也方便网管员进行网络维护，同时也方便建筑物入口线缆的接入[6]。

3.6 进线间子系统设计

进线间一般是用来安装外接线缆的入口设备和配线设备的场地，大多数用于电信业务开展使用[7]。在本工程中因宿舍楼规模较小，从实际情况出发，将进线间与设备间合并使用，为了功能划分，可划出部分区域隔断作为进线间使用。

4 方案实施效果

该综合布线工程方案已应用于贵州经贸职业技术学院（贵阳校区）的网络改造工程建设中，目前校园网络规模较大，网络速率较高，完全满足了学院几千名师生教学办公、智能应用等方面的网络需求，也为将来更为高效的智慧校园建设打下了非常坚实的基础。

5 结束语

校园综合布线改造工程是老旧校区进行网络改造的必然趋势，这也是现代智慧校园的发展必要选择，优化综合布线系统规划，提高学校网络智能化建设迅速发展，以适应时代网络需求，达到校园网安全、高效、经济、环保的网络需求目标。