概 述
随着云计算、大数据、物联网、人工智能等新技术迅速发展和普及,智慧校园建设已迈向应用融合创新不断深化新阶段,网上课堂、VR沉浸式教学、智慧教室、物联感知等新型智慧应用不断涌现,教学场景不断丰富,业务接入要求越来越高,面对校园网络生态的全新变化,网络基础设施已经成为制约学校教学、办公以及科研业务开展的因素。如何满足多样化的教学场景,有效提升教学体验,推动高校教育方法的创新,对高校教育数字化转型工作提出了更高要求。
国家《“十四五”数字经济发展规划》中强调,要有序推进骨干网扩容,协同推进千兆光纤网络和5G网络基础设施建设。当前,“新基建”已经按下了快进键,在教育领域同样如此。光纤网络基础设施已跻身于“新基建”之列,成为教育新基建的结构化力量。网络基础设施建设是教育数字化战略的基础支撑,也是教育新基建的重点。在教育部等六部门印发的《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》等政策文件的指导下,高校要以信息化为主导,面向教育高质量发展需要,聚焦信息网络、平台体系、数字资源、智慧校园、创新应用、可信安全等方面的新型基础设施体系,提升校园网络质量,向师生提供高速、便捷、绿色、安全的网络服务,进而推动学校高质量内涵式发展。
威努特全光网络解决方案打造的校园全光网,可以实现高速率、低延迟,满足高清视频、虚拟现实、在线教学、VR教学、3D建模技术实训、材料模拟技术等大量数据传输,为智慧校园提供坚实的技术支撑,助力校园数字化和智慧化建设,提高学校教育质量、提升学校竞争力。
现状和需求
智慧校园网络建设现状
智慧校园业务场景丰富多样,涵盖教学、管理、生活、安防等多个方面,包括多媒体教学、在线教学与学习、虚拟现实(VR)/增强现实(AR)教学、智慧实验室、智能排课与选课、教学评估与质量监控、办公自动化、校园一卡通和校园安防等场景。智慧校园网网络建设过程中,如何满足这些多样化的业务场景,有效提升教学体验,推动高校教育方法的创新,对高校教育数字化转型工作提出了更高要求,高校校园网现状如下:
图1 智慧校园建设网络现状
智慧校园网络建设需求
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。而随着教育数字化进程的不断演进,校园网需要支持的业务更加繁多,尤其ChatGPT、AI应用等人工智能新技术横空出世,前沿技术给高校带来了巨大影响,因此构建一张能够满足新技术和新场景下科研实验、实训课程等业务需求的高带宽、低延时、易扩展、好运维、安全可控的校园网络,成为新一代校园网建设的重要目标。
针对目标,智慧校园的建设对基础网络建设提出了以下几个方面的要求:
01
网络高带宽和低延迟需求
智慧校园中需要处理大量的数据传输和实时通信,因此,网络需要具备高速和稳定的特性。高速网络可以确保数据传输的效率,而稳定的网络可以保证各个系统和设备的正常运行。智慧校园的应用涉及到各种多媒体教学、VR沉浸教学、智慧教室、大规模在线课程等,需要网络拥有足够的带宽能力,同时保证低延迟,以提供流畅的用户体验。
02
网络多场景覆盖需求
智慧校园网络需要覆盖教学楼、宿舍区、图书馆、体育场等多个场景,应满足语音、数据、视频等多类业务的接入需求,确保学生和教师在任何地方都能够无缝地获取网络资源。
03
网络灵活易用需求
智慧校园建设需要易于扩展的网络架构、兼容新技术升级等,能够更好地适应教育领域的快速变化和信息技术的持续发展,通过网络灵活性以及简单易用性方面的建设,满足智慧校园不同的需求,为师生营造良好、便捷的网络环境,助力智慧校园各项功能的实现。
04
网络易于管理和运维需求
智慧校园需要建设一个集中管理设备、用户和流量的平台,通过平台可以方便地配置网络设备、监控设备运行状态、查看用户行为和网络流量分布等。当网络出现故障时,能够快速定位故障点并方便进行快速修复,满足良好的可管理性和运维简单的需求。
解决方案
威努特智慧校园全光网解决方案为高校打造智慧校园基础底座,配合威努特接入层网络、汇聚网层网络、核心网层网络到管理平台在内的全栈式产品,为智慧校园各种场景的用户快速搭建智慧校园业务,为智慧校园创新业务的落地提供先进的网络支撑。
智慧校园全光网解决方案架构
图2 威努特智慧校园全光网络架构图
威努特智慧校园全光网解决方案是基于光纤的设备进行组网的校园网,提供可靠安全的宽带通信。威努特智慧校园全光网由光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)组成,使用无源光缆、单模光纤和无源分光器连接。OLT部署在高校的通信机房,ONU则可在校园内任意地点部署,包括实验室、教室、礼堂、办公室、宿舍、运动场和食堂。每个ONU都支持语音、数据、视频等多种业务和功能。
威努特智慧校园全光网解决方案具有架构扁平高效、容量平滑升级、全业务承载、运维高效以及绿色节能的优势。它能提供高速稳定的网络连接,满足智慧校园中大量数据传输和实时通信的需求;高宽带能力可以支持多媒体教学、智慧教室等高带宽需求;通过简化网络层级,实现更为简便、高效的运维管理;仅需一根光纤,便可承载所有业务需求,实现高效数据传输。解决方案不仅包含灵活的全光组网能力,还能够提供有线、无线、IoT等丰富的接入形态及统一的智能运维管理平台,为智慧校园打造全面升级的校园未来网络。
01
核心层
核心层承载着整个网络的主要数据流量,通过部署威努特WES8510旗舰机框式交换机,可达到422.4Tbps的交换容量,满足10000人同时上网的需求,并确保数据在网络中的高效传输,是网络连接的关键枢纽。
02
汇聚层
汇聚层负责将接入层的数据汇聚并传输到核心层。通过部署WGP63系列OLT,起到数据汇聚和转发的作用,减少核心层的负担,提高网络的整体性能。
03
接入层
接入层直接面向学生提供网络接入服务。通过部署无线AP、ONU和有线接入设备,确保学生在宿舍内部和公共区域都能获得稳定、高速的网络连接。
通过威努特智慧校园全光网解决方案,可以取得以下成效:
01
高带宽低延时全光网络
威努特智慧校园全光网络各层之间全部采用光纤互联,利用多条不同路径的光缆实现10G/40G/100G高带宽高速率网络冗余互联,满足智慧校园各种业务应用系统对网络的高带宽需求。使用2台高端交换机作为校园网核心,采用VSS虚拟化部署组成双核心,保证整个校园网核心的高可靠,使故障恢复时间缩短到毫秒级。
02
高性能Wi-Fi 6无线连接
威努特智慧校园全光网络使用支持Wi-Fi 6的高性能无线AP安装,支持多种无线协议,具有吞吐量高,稳定性好等特点,最大可满足128用户带业务接入,并发能力极强。有线信息点通过双绞线从AP侧延伸布放,光纤信息点支持千兆以上带宽。校园网中的有源设备大幅减少,实现了网络架构的简化,而且光纤替代网线,减轻桥架负担和公共空间的占用。针对电脑、手机、平板等多种终端提供丰富而实用的多元化认证功能,为用户提供便捷的接入服务。
03
感知整网态势,实现智能运维
威努特智慧校园全光网络在智能运维方面,实现一网统管,从被动响应转为主动发现问题。通过威努特WNT-NSMS网络管理软件平台,对运维资源进行整合集中管理,提供多元化、智能化的运维管理服务,并提供数据的分析、挖掘和整合。对设备上报数据、网络指标、流量等多维度的提炼和聚合,实现网络的智能诊断,为故障定位提供精准有效的信息,助力业务快速响应,节省人员投入和运维成本。还能做到智能网优,通过从接入、认证、覆盖、漫游等多个维度分析优化网络体验不好的原因,做到主动监控信号覆盖盲区、无线连接异常、上网体验异常等问题,提前预防网络风险。
04
用户体验质量大幅提升
威努特智慧校园全光网解决方案帮助学校师生教学体验大幅提升改善。全光校园网络,网速提升数倍,真正实现桌面独享千兆带宽,且大大降低了其它设备的干扰,保障了业务的稳定高效。学生无线上网体验丝滑,可随时使用在线视频教学等应用,学习资料的上传和下载速度快,实现多种人工智能创新教学应用沉浸式体验。
威努特智慧校园全光网解决方案从全局和战略角度推进高校全光网络建设,建设内容涉及到学校每个角落和不同应用的每个角色,兼顾了网络升级、原有设备利旧、用户上网体验提升、网络运维管理能力提升,夯实了智慧校园新基建的数字化底座,为智慧校园建设提供了强大的基础支撑,为师生提供了随时随地高品质的网络接入服务。
智慧校园全光网解决方案场景
针对校园内不同应用场景,威努特智慧校园全光网解决方案提供了丰富且合适的产品,主要应用在以下几个场景:
场景一
智慧教室/办公:光纤直达教室,ONU承载多业务
一根光纤直达教室/办公,无需楼道弱电间,节省布线,减少配套设施和安全隐患;
一台ONU设备视频、数据、语音等全业务承载,部署灵活,新增和调整业务更加便捷;即插即用、即换即通,免维免配,降低运维难度;
基于不同业务分配不同带宽,关键业务质量有保障;端口之间可隔离、可互通,基于业务诉求灵活配置;
ONU提供POE功能,灵活支持室内无线AP、摄像头等接入;
低用户密度教室/小型办公场景,可采用ONU内置Wi-Fi,替代无线AP。
图3 威努特智慧教室/办公全光网络场景
场景二
全光宿舍:光纤直达宿舍,有线无线全覆盖
一房一纤一张网,节省TCO投资;
宿舍区免机房部署,避免网络受到外在破坏和干扰,减少消防隐患;
ONU-WIFI统一配置管理,运维简单高效,支持漫游和信道自适应调节;
光电复合缆入室,宿舍断电不断网,远程集中供电更加稳定可靠,更加安全,混合缆供电距离可达200m+。
图4 威努特宿舍全光网络场景
场景三
无线校园:灵活组网方案,无线校园全覆盖
针对不同场景提供不同的带宽承载方案,未来带宽平滑升级;
室内/外、一体化等多种规格产品匹配,支持PoE+/PoE++供电规格;
AP、天线、防雷一体化设计,辅材连接损耗小,施工难度和成本低;
光纤下沉,无末端传输距离限制,20KM距离无源覆盖,无线AP和摄像头海量接入;
支持统一云管,路由、交换、无线等混合组网与管理;
AC统一管理,运维简单高效,流控、行为管理、网络安全、VPN隧道、无线AC等多合一。
图5 威努特无线校园网络场景
智慧校园全光网解决方案优势
威努特智慧校园全光网使校园网更加扁平化,减少了业务转发节点,降低了时延,提高了传输质量,提升网络教学和科研体验。极简的架构也带来了网络建设与维护成本的降低。技术架构上,PON技术已非常成熟,演进路线清晰,从GPON、10GPON到未来的50GPON万兆接入,架构稳定,平滑演进,可满足高质量视频直播、VR教学等高带宽业务需要。全光网方案既节省了设备资源,又能随时按需调整以适应网络使用需求的变化,做到了多业务的融合承载。以下几点是威努特智慧校园全光网解决方案的优势:
图6 威努特智慧校园全光网络极简优势
威努特智慧校园全光网其扁平化的网络架构简化了管理和运维。在传统园区网络中,存在多层级的机房和交换机,这要求维护多台设备和管理多层网络。而威努特智慧校园全光网仅使用OLT和ONU,通过集中管理简化了网络架构,可实现集中配置和平滑升级,同时省去了汇聚设备,节省弱电机房、配电以及运维人力,从而实现更高效的网络管理和服务发放。
图7 威努特智慧校园全光网络极宽优势
威努特智慧校园全光网在网络升级方面具有巨大优势,与传统铜缆网络需频繁更换线缆以提升速率相比,全光网技术只需一次部署,即可实现网络容量的无限升级。铜缆网络每次升级都需要更换线缆,如从Cat3(10M)到Cat5(100M)再到Cat6(1G),而全光网技术通过简单的光模块更换即可平滑升级10G/2.5G,甚至更高速率的40G和100G,无需重新施工,凸显了光纤网络的巨大带宽潜力和长期成本效益。
图8 威努特智慧校园全光网络融合优势
威努特智慧校园全光网通过一根光纤实现对所有业务的承载能力。在这种架构中,从核心层到用户端的整个传输过程仅使用光纤网络,包括OLT和ODN。无论是传统电话、电视、办公室用PC、摄像头监控,还是视频会议和办公室的无线网络需求,所有的服务都可以通过更换不同类型的ONU来实现,这能够简化布线需求并提高灵活性,使得房间用途的变更变得简单,只需根据用途选配相应的ONU即可,可以实现全业务接入和高效利用光纤网络的巨大带宽潜力。
图9 威努特智慧校园全光网络优势
威努特智慧校园全光网在重量、空间、使用寿命、传输距离和性能上都展现出了其无可比拟的优势,是构建未来高校校园网络的必然选择。
与传统的双绞线相比,光纤网络在重量和空间占用上具有明显的优势。使用光纤的POL系统重量仅为142公斤,而同等条件下的双绞线重量高达2597公斤,可以大大减轻布线系统的负担。
光纤使用寿命可达30年,远超铜缆弱电的10年,且耐腐蚀,可以减少老化和重新部署的需求。
在传输性能方面,光纤网络的传输距离可达20公里,远超过铜线网线的100米限制,这使得光纤成为构建大规模校园网络的理想选择。
图10 威努特智慧校园全光网络成本优势
威努特智慧校园全光网显示出显著的成本优势。
威努特智慧校园全光网解决方案的成本优势主要来自于其简化的网络架构。在有源设备对比中,光纤到桌面方案的POL成本节约为8%左右,这主要得益于全光网方案可以减少汇聚设备和机房等成本。在无源ODN的对比中,包括机房、水平布线和工程等端到端成本,光纤到桌面方案的整体TCO优势更为显著,可以降低47%。
威努特智慧校园全光网解决方案不仅能够提供更高效的网络性能,还能在长期运营中实现显著的成本节约。方案通过减少物理设备和布线需求,可以优化网络的总体成本效益,使其成为现代网络布线的理想选择。
总 结
教育数字化是数字中国战略的重要组成部分,对于实现科教兴国、人才强国和创新驱动发展等国家战略具有重要意义。威努特智慧校园全光网解决方案为师生提供无缝、高质量的网络接入服务,为学校当下和未来的各项业务提供坚实的基础,将有力推动智慧校园建设与教学、科研、学科及管理服务等主流工作的深度融合,让学校的教育方法和体制都能得到改进和深化,给学校的高质量发展添砖加瓦,同时也为中国的现代化贡献力量。
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。未来,威努特将继续坚持深耕细作,将持续创新智慧校园全光网技术方案,建设面向未来的校园基础网络,夯实智慧校园建设的数字底座。
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