 欄目介紹 伴隨“光進(jìn)銅退”時(shí)代的到來，基于新一代信息技術(shù)演化生成的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施——全光網(wǎng)的建設(shè)，對(duì)促進(jìn)各領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展起到關(guān)鍵的支撐作用。尤其是在高教領(lǐng)域，當(dāng)“光”與教育信息化相遇，便一拍即合地碰撞出無限的智慧創(chuàng)新火花。為此，《高校信息化應(yīng)用》聯(lián)合銳捷網(wǎng)絡(luò)共同推出“全光網(wǎng)會(huì)客廳”欄目，邀請(qǐng)作為高教領(lǐng)域全光網(wǎng)探索者、參與者、建設(shè)者的專家和學(xué)者，分享以往的建設(shè)實(shí)踐和成功經(jīng)驗(yàn)，探討未來的建設(shè)規(guī)劃和發(fā)展方向，為以全光網(wǎng)為堅(jiān)實(shí)“底座”的高校智慧校園建設(shè)獻(xiàn)策獻(xiàn)力。 自2008年開始，中國(guó)移動(dòng)、聯(lián)通和電信接連啟動(dòng)了光接入網(wǎng)的建設(shè)，但由于政策、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)發(fā)展、管理服務(wù)等多種原因，并沒能普及建設(shè)。直到2012年《寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施“十二五”規(guī)劃》發(fā)布，光網(wǎng)絡(luò)開始規(guī)模化在小區(qū)部署，逐步實(shí)現(xiàn)光纖入戶，到2021年我國(guó)固定寬帶光纖入戶占比已達(dá)到94%。 隨著教育部等六部門《關(guān)于推進(jìn)教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見》、教育部《高等學(xué)校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范（試行）》的發(fā)布，高校對(duì)校園信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更加重視，紛紛加大投入，進(jìn)行校園網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)改造，尤其伴隨著校園無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋的進(jìn)程，校園網(wǎng)絡(luò)在FTTB（光纖到樓）或FTTF（光纖到樓層）的基礎(chǔ)上升級(jí)至FTTR（光纖入室）實(shí)現(xiàn)全光校園網(wǎng)的應(yīng)用案例越來越多，不斷有高校宣布在局部區(qū)域或者某個(gè)校區(qū)建成全光校園網(wǎng)。 通過對(duì)全國(guó)高校全光網(wǎng)建設(shè)情況進(jìn)行調(diào)研不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下全光網(wǎng)建設(shè)主要采用兩種模式：一是基于以太網(wǎng)協(xié)議的光網(wǎng)建設(shè)模式，二是基于GPON/EPON協(xié)議的無源光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式。 四川大學(xué)從2020年開始進(jìn)行大規(guī)模無線網(wǎng)建設(shè)，計(jì)劃三年內(nèi)達(dá)到3.5萬個(gè)AP部署，加之新科研大樓、高層公寓乃至新校（園）區(qū)的建設(shè)，都需要我們對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行審慎研究，確定符合學(xué)校實(shí)際的建設(shè)方案。本文嘗試對(duì)上述兩種光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案對(duì)比，及對(duì)高校不同場(chǎng)景的需求進(jìn)行解析，進(jìn)而提出對(duì)校園光網(wǎng)建設(shè)的研究與思考，以期為高校全光校園網(wǎng)建設(shè)提供借鑒和指導(dǎo)。 光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)路線發(fā)展?fàn)顩r 以太網(wǎng)作為一種局域網(wǎng)（LAN）技術(shù)，自1973年發(fā)明以來，已經(jīng)歷40多年的發(fā)展歷程，成為當(dāng)前應(yīng)用最為普遍的局域網(wǎng)技術(shù)。從最初3—10Mbit/s的傳輸速度開始，目前以太網(wǎng)技術(shù)已可支持400Gbit/s的傳輸速度。為了適應(yīng)場(chǎng)景與應(yīng)用的多樣化，以太網(wǎng)技術(shù)也支持2.5Gbit/s、5Gbit/s、25Gbit/s等差異化速率。目前園區(qū)以太網(wǎng)物理架構(gòu)通常由核心、匯聚、接入三層構(gòu)建，基本已實(shí)現(xiàn)FTTF，校園網(wǎng)全光改造將實(shí)現(xiàn)FTTR。體量較小的學(xué)校也可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，由核心、接入兩層構(gòu)建校園網(wǎng)，而體量大的學(xué)校如果條件具備可以將核心和匯聚層放在一起，通過波分技術(shù)提高光纜資源利用率，實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)從核心機(jī)房到接入側(cè)的無源傳輸。在下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)主導(dǎo)完成多項(xiàng)IETF標(biāo)準(zhǔn)，在IPv4/IPv6互通、路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域影響力顯著。 GPON是基于ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）2004年制定的寬帶無源光綜合接入標(biāo)準(zhǔn)，其組網(wǎng)架構(gòu)由局端設(shè)備OLT、用戶端設(shè)備ONU/ONT以及光分配網(wǎng)ODN組成，其上行速率約為1.25Gbps，下行速率約為2.5Gbps；2016年10G GPON(XG-PON)標(biāo)準(zhǔn)通過發(fā)布，其上行速率約為2.5Gbps，下行速率約為10Gbps。2021年4月ITU-T通過了50G PON系列標(biāo)準(zhǔn)。 EPON技術(shù)由IEEE802.3 EFM工作組進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。2004年6月，IEEE802.3EFM工作組發(fā)布了EPON標(biāo)準(zhǔn)——IEEE802.3ah （2005年并入IEEE802.3-2005標(biāo)準(zhǔn)）。在該標(biāo)準(zhǔn)中將以太網(wǎng)和PON技術(shù)結(jié)合，在物理層采用PON技術(shù)，在數(shù)據(jù)鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接入。2020年7月IEEE 802.3ca工作組 25G/50G EPON標(biāo)準(zhǔn)獲得批準(zhǔn)。 光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)比 以太全光網(wǎng)與PON在技術(shù)特性以及管理上，有諸多不同，下面將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比： 多業(yè)務(wù)專網(wǎng)融合 在電話網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)融合上，運(yùn)營(yíng)商在家庭用戶中廣泛使用了PON技術(shù)。相比而言，在校園網(wǎng)中，業(yè)務(wù)需求更為復(fù)雜。以教室為例，教室中設(shè)備繁多，業(yè)務(wù)復(fù)雜，全光網(wǎng)建設(shè)必然需要在一張網(wǎng)絡(luò)上承載多種業(yè)務(wù)與應(yīng)用，目前無論是以太全光網(wǎng)還是PON在功能上均可實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)業(yè)務(wù)的劃分與管理。在實(shí)現(xiàn)方式上PON可以基于ONU設(shè)備、ONU以太網(wǎng)端口以及波長(zhǎng)進(jìn)行專網(wǎng)的劃分，以太網(wǎng)主要以虛擬專網(wǎng)、波分復(fù)用等形式實(shí)現(xiàn)。 寬帶保障 按照目前網(wǎng)絡(luò)主流的帶寬配置，無論以太光網(wǎng)還是PON網(wǎng)絡(luò)都能滿足日常應(yīng)用。以太光網(wǎng)是上下行對(duì)稱，PON中則有上下行對(duì)稱與不對(duì)稱之分，而終端帶寬與分光比相關(guān)。在橫向流量傳輸上，PON因所有流量須繞行OLT，在傳輸效率及帶寬保障上稍遜于以太光網(wǎng)，雖然采用上下行對(duì)稱方案可以解決上行帶寬保障問題，但是建設(shè)成本將大大提升。以太光網(wǎng)的二層流量則可以直接本地轉(zhuǎn)發(fā)，效率更高。 安全性 在限制病毒擴(kuò)散方面，因?yàn)樵谕痪W(wǎng)絡(luò)中以太網(wǎng)相鄰主機(jī)在接入二層交換機(jī)下即可完成互通，PON則須繞行OLT實(shí)現(xiàn)互通，PON更容易管控。在多種不同場(chǎng)景下的安全監(jiān)控方面，以太光網(wǎng)在接入端的安全控制、流量識(shí)別、安全協(xié)防、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)控等功能更加豐富，從而有更多手段進(jìn)行管控。在IPv6環(huán)境下，為了加強(qiáng)源地址驗(yàn)證，以太網(wǎng)中可以進(jìn)行SAVI/SAVA技術(shù)，對(duì)真實(shí)源地址進(jìn)行定位和溯源，但當(dāng)前PON組網(wǎng)下對(duì)IPv6下SAVA與SAVI還無法支持。在不同專網(wǎng)間的隔離方面，PON可以進(jìn)行切片的硬隔離，以太光網(wǎng)主要以虛擬專網(wǎng)和波分復(fù)用的方式實(shí)現(xiàn)。 穩(wěn)定性 PON組網(wǎng)中，由于分光器是無源器件，匯聚穩(wěn)定性上優(yōu)勢(shì)明顯；分光器到OLT采用單條光纖鏈路連接，單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)高、影響面廣，如果進(jìn)行雙歸屬保護(hù)技術(shù)，則會(huì)明顯提高光纖占用以及建設(shè)成本。以太光網(wǎng)可以使用虛擬化技術(shù)，通過端口聚合技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩條光纖同時(shí)工作，在保障業(yè)務(wù)高可用的情況下還增加了帶寬保障。因此在主干鏈路及設(shè)備保障上以太光網(wǎng)更有成本優(yōu)勢(shì)。 配置管理 校園光網(wǎng)建成后，大量的ONU或交換機(jī)如何便捷地管理與維護(hù)就顯得格外重要。PON組網(wǎng)和以太光網(wǎng)均可對(duì)大量的設(shè)備進(jìn)行靈活的管理維護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的批量配置下發(fā)、即插即用、快速替換等。 弱電間管理 EPON和GPON技術(shù)很好地解決了全光網(wǎng)絡(luò)最后一公里問題。主干光纖到小區(qū)或樓棟后，采用分光器分成多根光纖入室，每個(gè)（套）房間共享帶寬，大量節(jié)省了主干光纖資源的同時(shí)還回避了取電難的問題，在設(shè)備匯聚層就可以無源建設(shè)，匯聚機(jī)房將更加綠色節(jié)能。以太光網(wǎng)匯聚機(jī)房仍需有源的交換機(jī)，當(dāng)用電功率大，還需要考慮通風(fēng)、制冷等問題，也可像前面所述采用將核心和匯聚放在一起，通過波分復(fù)用技術(shù)提高光纜資源利用率，實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)從核心機(jī)房到接入側(cè)的無源傳輸，但此種方案相對(duì)PON來說對(duì)核心機(jī)房和管道資源的要求還要高。 建設(shè)成本 隨著現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，新建網(wǎng)絡(luò)基本上都是10G以上匯聚，XGPON建設(shè)成本與以太全光網(wǎng)相差不大，XGSPON的建設(shè)成本還相對(duì)較高。另外，不同廠家的PON產(chǎn)品很難兼容，這將對(duì)用戶的后期設(shè)備更新及擴(kuò)容的成本控制造成很大困擾。 應(yīng)用研究與實(shí)踐 由于高校校園網(wǎng)除了給用戶提供基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，還需支持對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的研究與實(shí)踐，如IPv6下的SAVI技術(shù)研究、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)、反向組播業(yè)務(wù)等，這些研究與實(shí)踐更多是基于以太網(wǎng)環(huán)境。 校園網(wǎng)不同場(chǎng)景下業(yè)務(wù)需求對(duì)比 高校校園網(wǎng)主要應(yīng)用場(chǎng)景為：教學(xué)、科研、辦公、宿舍等場(chǎng)景，其中，教學(xué)、科研、辦公場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)需求都較為復(fù)雜，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中我們將這三類場(chǎng)景歸為一類。 1. 教學(xué)、科研、辦公場(chǎng)景主要特點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)需求多樣化。教學(xué)場(chǎng)景中，多數(shù)高校已建成規(guī)模化智慧教室，教室內(nèi)部署多種教學(xué)設(shè)備，如中控、攝像頭、大屏、電子班牌，小組互動(dòng)屏等都需要接入網(wǎng)絡(luò)，用于支撐教學(xué)、直播、錄播、遠(yuǎn)程互動(dòng)、教學(xué)督導(dǎo)等業(yè)務(wù)，師生個(gè)人終端也需要隨時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)開展課堂互動(dòng)教學(xué)；科研場(chǎng)景中，則存在有線無線上網(wǎng)、科研設(shè)備入網(wǎng)、共享打印機(jī)入網(wǎng)、科研系統(tǒng)入網(wǎng)等多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需求，以及物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全等專業(yè)基于網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)研究需求等；辦公場(chǎng)景中，除了有線無線上網(wǎng)，也存在特殊業(yè)務(wù)系統(tǒng)入網(wǎng)、打印機(jī)等共享設(shè)備入網(wǎng)、監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)入網(wǎng)等需求。以上需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、時(shí)延、高可靠性、特殊帶寬保障、橫向流量等性能都提出了更高、更多個(gè)性化的要求。 管理維護(hù)難度大。高校里網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及運(yùn)維基本都是由信息化部門統(tǒng)一管理，學(xué)院及業(yè)務(wù)部門眾多，教學(xué)、科研、辦公環(huán)境不定期的改造、裝修甚至是改變布局是常態(tài)，由此對(duì)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)位、功能的需求經(jīng)常變化，網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)難度大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的冗余提出了更高要求。 網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境比較友好。在教學(xué)、科研、辦公樓宇里，基本做到每層樓都有弱電間（井），樓道橋架也基本都有設(shè)計(jì)，房間和公共空間取電也比較便利。 2. 宿舍場(chǎng)景主要特點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)需求相對(duì)單一。和教學(xué)、科研、辦公場(chǎng)景相比，學(xué)生宿舍的網(wǎng)絡(luò)主要需求是個(gè)人有線無線上網(wǎng)，不存在復(fù)雜的教學(xué)、科研、辦公設(shè)備入網(wǎng)需求，而門禁、遠(yuǎn)程抄表等網(wǎng)絡(luò)需求在實(shí)際中一般都由專網(wǎng)負(fù)責(zé)。 管理維護(hù)簡(jiǎn)單。學(xué)生宿舍由學(xué)校宿舍管理部門統(tǒng)一管理，不存在隨時(shí)發(fā)生布局改動(dòng)等可能，網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)位、功能的需求在較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化，管理維護(hù)工作重點(diǎn)在于新生入校前做好全面檢修，以及日常為學(xué)生提供技術(shù)指導(dǎo)。 網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境比較苛刻。在學(xué)生寢室取電涉及學(xué)生電費(fèi)、電路負(fù)載、寢室是否通宵供電等因素而不易實(shí)現(xiàn)，老舊寢室里也不易有合適位置安裝ONU或交換機(jī)，新建學(xué)生宿舍可以在設(shè)計(jì)時(shí)一并解決。 不同場(chǎng)景下光網(wǎng)絡(luò)方案的選擇 基于以上分析及學(xué)校網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，在光網(wǎng)絡(luò)改造實(shí)踐中，我們確定了以下原則： 優(yōu)先選擇以太光網(wǎng)絡(luò)方案，并根據(jù)現(xiàn)有樓宇條件（比如樓宇大小、弱電間條件、主干光纜資源等），結(jié)合核心機(jī)房情況，選擇采用無源或有源的以太光網(wǎng)絡(luò)。新校區(qū)建設(shè)，則采用以太無源光網(wǎng)絡(luò)方案。 已有宿舍樓宇選擇以太光網(wǎng)絡(luò)方案，寢室光AP采取集中供電方式進(jìn)行供電。新建宿舍或整體改造的宿舍場(chǎng)景下，PON網(wǎng)絡(luò)方案與以太光網(wǎng)絡(luò)方案均能滿足需要，學(xué)校將根據(jù)項(xiàng)目體量、區(qū)域環(huán)境、技術(shù)成本等綜合考慮，選擇合適的技術(shù)方案，寢室光AP采取本地取電，對(duì)于非通宵供電寢室，則需單獨(dú)鋪設(shè)電路。  （作者：四川大學(xué) 信息化建設(shè)與管理辦公室 崔亞強(qiáng) 馮雯 姜少杰 顧震蘇） |
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