文/周  鹏  黄淮学院信息化办公室主任

摘  要：黄淮学院采用以太全光为核心技术的组网方案，构建多网融合、高速、安全、泛在、绿色的新一代校园网络，推进学校物理环境与网络空间一体化建设。新一代校园网不但保障了学校大带宽业务传输的需求，而且还实现了带宽无感扩容，同时降低了校园网运维成本，提升了网络整体运维效率和新业务上线效率，为学校各项业务高质量开展提供了快速、便捷、高效的网络基础设施支撑，助推学校数字化转型。

关键词：校园网；全光网；SDN；智能运维

黄淮学院是河南省本科高校信息化发展水平评估优秀高校和河南省智慧校园试点高校，连续五年荣获河南省教育系统网络安全和信息化工作先进集体称号，“十四五”期间，学校着力构建新一代校园网，加速推进教育教学和管理服务数字化转型。

一、工作背景

黄淮学院校园网始建于2009年，经过十几年建设，逐步建成了覆盖全校的“万兆到主干、千兆到桌面”的有线无线一体化网络。截至2023年初，学校已安装数据信息点达25163个（其中无线AP6377个），铺设各类光纤长度195.2km，实现了校园室内外有线无线全覆盖和IPv4、IPv6双栈运行，出口总带宽达到34700Mbps。校园网出口带宽和覆盖范围均居河南省高校前列。然而，随着学校数字化转型工作不断推进，在线学习、虚拟仿真、直播录播、数字孪生、元宇宙等新业务大量应用，原有校园网在传输速度、新业务保障、连接数量、网络运维等方面越来越显得力不从心。如何为学校的教学、科研、办公、生活等提供强有力的网络基础设施支持，高质量推进学校各项业务数字化转型，成为了黄淮学院信息化建设亟待解决的关键问题。

二、建设目标

１.建设目标：构建多网融合，高速、安全、泛在、绿色的新一代校园网络，推进物理环境与网络空间一体化建设，为学校各项业务高质量开展提供快速、便捷、高效的网络基础设施支撑。

２.技术路径：采用以太光网交换机为核心技术的“以太全光”组网方案，逻辑架构采用扁平化设计，以光纤作为传播介质，通过光纤入室的部署方式，结合以太网的架构组网，整合5G网络、物联网络和教育科研网络，打造绿色、灵活、高效的新一代校园网络。在新一代校园网的无线覆盖方面，将现有各校区的楼宇进行详细的功能分解和区域划分，根据不同区域进行针对性的无线网网络设计。设计采用主流的无线技术（802.11AX、802.11BE），确保全校室内外各区域无线信号无盲区覆盖，满足师生便捷接入、泛在访问和大规模接入的需求，支撑学校各种业务数据的高效传输需求。

三、业务支撑

新一代校园网的建设，将对以下学校核心业务提供关键支撑。

１.支撑信息化基础设施平台构建

支撑依托互联网、校园网、物联网和运营商网的多网融合的基础网络和数据中心构建。全面实现IPv6部署和多校区互联互通，支撑学校各种业务数据传输特别是跨校区跨部门的数据传输需求。促进网络接入方式的便利性，确保互联网访问速度和带宽满足学校教学、科研、管理与服务的需求，实现网络接入与应用体验一致，打造绿色高效的信息化基础设施平台。

２.支撑一体化数字治理体系构建

支撑信息化智能运维与数字决策体系构建。凭借全光网高速率、易扩展的特性，利用大数据、人工智能等技术，实现全校数据的深度集成与管理应用深度融合，实现管理智能化和决策智慧化，构建线上线下相结合的“一网通办，最多跑一次”治理秩序，面向学校发展、业务域管理、人才培养、教师发展、能源能耗、科学研究等多层级、多业务域进行大数据分析、服务、智能预警和决策支持相结合的综合指挥体系建设，提升学校治理现代化水平。

３.支撑智慧学习空间构建

支撑基于新一代信息技术的智慧学习空间建设。充分利用全光网大带宽、快接入的特性，依托云计算、物联网、5G、大数据、人工智能等技术，创新人才培养模式和智慧化教学应用的深入实践，建成人人可学、处处能学的环境，加强沉浸性、互动性、感知性、开放性、易用性建设，不断推进新一代智慧教室和共享学习空间的建设，促进创新智慧教与学模式探索，支持现代教学制度的探索、变革及师生能力与素养的提升。

４.支撑智慧生活空间构建

支撑资源智能管控和服务智能提供的一体化智慧生活空间构建。依托SDN和智能运维系统，实现校园资源的集中管理和智能监控，结合智能感知设备，实现无感知认证和一键报警，搭建绿色、平安、和谐的校园环境，并根据能源消耗与教学、生活等社会行为建立大数据分析模型，实现智能的能源预警，充分应用人工智能技术实现智能的能源控制，利用物联网技术实现设备与设备、人与设备、环境与设备的互联，构建万物相连、处处可感的校园环境。

四、关键挑战

挑战一：如何支撑业务数字化转型，提升新业务上线效率

随着教学数字化转型的快速推进，黄淮学院的教学工作也由传统教学业务向更加丰富的智慧课堂、虚拟仿真、直播录播、AR教学、视频会议等业务扩展。校园网建设初期预留的网络接口已无法满足新型教学业务的开展，而现有的桥架空间和承重又无法承载新业务部署的需求，无法通过继续铺设网线满足点位的扩展。因此，如何满足学校教学业务数字化转型的需求，实现新型教学业务的快速上线，是本次校园网支撑能力提升的关键目标。

挑战二：如何保障大带宽业务传输需求，实现带宽无感扩容

随着大带宽业务需求（如直播、同步课堂、虚拟仿真、数字孪生、元宇宙等）出现，校园网络带宽需要频繁升级提速。而传统以太网部署大量使用双绞线，最高传输速率只能到千兆，每次网络升级都需要对现网的线路改造替换一次，升级成本高，带宽扩容周期长。因此，如何尽量减少网络升级带来的影响，响应业务需求快速提升网络传输速率，也是本次校园网支撑能力提升的关键目标。

挑战三：如何降低校园网运维成本，提升网络整体运维效率

黄淮学院占地2760亩，包括南北校区及医学院校区所有教学楼、办公楼、宿舍楼等楼宇，偌大的校区对于学校网络运维工作是不小的挑战。传统网络架构中出现了网络故障，需要运维人员赶往现场进行故障定位和处理，耗时耗力，运维成本大，运维效率低。因此学校亟需一套能够提升整体运维效率，降低运维成本的智能化运维解决方案。因此，如何降低能源成本和运维成本，提升校园网整体运维效率，使得校园网络更加环保和可持续，同样是本次校园网支撑能力提升的关键目标。

五、建设情况

遵循高速、安全、泛在、绿色的校园网构建理念，学校和企业技术团队采用先进的以太全光网网络技术和SDN技术，构建了有线无线一体化的黄淮学院新一代校园网。实现学校开源路南北校区、医学院校区骨干80G、万兆独享光纤入教室，全校无线WiFi6覆盖，教室和宿舍2.5G AP上联，充分满足了学校智慧教学、智慧管理、智慧服务、智慧科研以及AR/VR/MR、元宇宙等高带宽业务承载需求，并持续提供高品质网络服务和应用服务，满足师生多样化用网需求。

１.建设方案

在光进铜退的大趋势下，此次建设数据传输介质由铜缆网线入室升级为光纤入室，大幅提升校园网接入带宽承载水平。教室场景设计最高支持有线网络带宽能力提速10倍，有效保障智慧课堂、虚拟仿真、直播录播、远程巡课、视频会议等高带宽业务开展；宿舍场景实现有线网络光纤入室，学生人均带宽提升2.5倍，满足学生宿舍内直播听课、在线学习、远程互动、大容量文件下载等高并发活动；全网无线接入能力提升2倍，实现南北校区、医学院校区无线终端无感漫游，覆盖范围将充分考虑偏僻区域，力争实现全校室内外无缝覆盖目标，并对迎新业务、中大型校内活动等大用户并发场景，提供应急无线接入扩充能力。此外，全网采用SDN软件定义，并配套智能运维软件，实现运维智能化。

２.网络拓扑

学校新一代校园网网络拓扑图如下所示。

图 黄淮学院新一代校园网网络拓扑图

３.技术创新

学校新一代校园网建设应用了业界先进的组网技术，在四个方面进行了创新与改变。

（1）链路层：整网有线无线全光接入，每个房间光纤入室，室内信息点就近接入室内交换机1:1独享带宽。

（2）设备层：一个楼栋仅需要放置一台汇聚交换机，取消楼层接入交换机，减轻弱电间有源设备数量并降低能耗和运维压力。

（3）多业务承载：一张物理网络承载校园网有线、无线、专网业务，亦能平滑过渡到校园网、物联网、科研网这样的多网共存的理想规划，整体灵活可落地。

（4）运维管理层：全网采用SDN软件定义，前端设备即插即用，运维智能化。

４.建设成效

成效一：易扩展，新业务上线快

黄淮学院以太全光方案，采用光纤入室，交换机下沉到办公室、教室的组网方式，后期扩展方便灵活。终端增加不用像传统的铜缆那样从弱电间开始敷设，直接从室内交换机布线到桌面即可。如果入室交换机的端口不够用，可直接选择端口更多的入室交换机进行零配置替换，无需对应端口，接线即可完成更换和入网，部署简单，大大减少了信息点扩展的工作时间，使新型业务部署上线效率得以成倍提升。

成效二：高带宽，独享千兆/万兆到桌面

黄淮学院以太全光网方案架构设计，与传统铜缆方案相比，骨干带宽升级到40/100G到楼，有线网独享万兆速率入教室，无线独享2.5G上行接入，充分释放WiFi6性能。此外，在保证有充足带宽满足学校日常业务开展的同时，本次建设也进行了前瞻技术探索，在教师发展中心和智慧校园体验中心部署了基于WiFi7技术标准的无线高密AP，实现1次部署，全生命周期无忧，满足多媒体教室、智慧教室、VR/AR教室、云实训室等所有类型房间对大带宽的需求，显著提升师生用网体验。

成效三：简运维，运管/故障处理智能可视

以太全光方案的应用使得校园网整网的运维难度大大降低。凭借SDN技术的应用创新，终端可即插即用，业务故障恢复时间缩短至分钟级；方案自带的智能链路监测功能，除了在物理线路中断之后能够快速确定故障源之外，还支持手机扫描、一键恢复。学校还采用可视化综合运维管理平台，实时监测业务系统运行状态，能够及时发现各类问题并向运维人员告警，达到状态可视、业务可管、故障可控，整体运维效率提升了70%以上。

六、综述

黄淮学院采用先进的以太全光和SDN技术构建的高可靠、可管理、安全可靠、绿色节能的校园网络，为师生创造了一个更加数字化、智能化的学习环境，提高师生的学习效率和学习质量。基于新一代校园网开展的高校教育教学数字化转型工作，也将显著提升学校的现代化治理能力和人才培育水平，帮助学生更好地适应数字化时代的发展，为同学们的未来职业生涯打下坚实的基础。此外，黄淮学院探索出来的新一代校园网建设经验、标准和行动路径，对其他高校校园网络与智慧校园的建设也将有着重要的借鉴意义。