南京工業(yè)大學(xué)是首批國家“高等學(xué)校創(chuàng)新能力提升計劃”牽頭高校、江蘇高水平大學(xué)建設(shè)高峰計劃A類建設(shè)高校。為更好對接學(xué)校十四五發(fā)展規(guī)劃，體現(xiàn)智慧校園建設(shè)專項(xiàng)規(guī)劃“九個一”的主體內(nèi)容，學(xué)校啟動了“九個一”中的“一張網(wǎng)”——全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目，它承載著支撐教育信息化和推動學(xué)校內(nèi)涵式發(fā)展的重要任務(wù)。此次全光網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)是：有力保障、適度領(lǐng)先，采用性能可靠、易于管理的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，旨在構(gòu)建一個高效、穩(wěn)定、智能化的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以支持學(xué)校的高質(zhì)量發(fā)展。

找準(zhǔn)問題，對癥下藥

學(xué)校校園網(wǎng)始建于1995年，經(jīng)過近30年的建設(shè)，已成為具有超大規(guī)模的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)。隨著教育新基建和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入，傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)的局限性凸顯，已成為師生關(guān)注的焦點(diǎn)問題。

終端數(shù)10倍增長，原無線網(wǎng)難承載，師生用網(wǎng)體驗(yàn)不佳

自2015年起，學(xué)校開始建設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)建設(shè)初衷是有線網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充，經(jīng)過一期和二期工程，教學(xué)辦公的公共區(qū)域部署了2000多個無線AP，解決了校園內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)有無問題。隨著信息技術(shù)飛速發(fā)展和移動終端普及，目前校園內(nèi)無線上網(wǎng)終端數(shù)量相較2015年已增加近十倍，移動終端成為用網(wǎng)主力，無線上網(wǎng)也演變成校園上網(wǎng)最主要途徑，師生對無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的期望隨之提高，這對原有無線網(wǎng)絡(luò)的承載能力提出了巨大挑戰(zhàn)，提升無線用網(wǎng)體驗(yàn)成為師生訴求的焦點(diǎn)。

多階段建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管道橋架資源緊張

多年來隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)展，校園主干環(huán)網(wǎng)管道和各樓宇橋架資源緊張，特別是在學(xué)生宿舍區(qū)，樓內(nèi)橋架和線槽幾乎都已經(jīng)滿載。目前學(xué)校有線網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)超過5萬個，規(guī)模龐大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于分階段建設(shè)，部分遠(yuǎn)離校園網(wǎng)核心的區(qū)域還存在單點(diǎn)故障，缺乏線路冗余，有帶寬和性能瓶頸。以上現(xiàn)象對校園網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患，網(wǎng)絡(luò)改造勢在必行。

宿舍樓房間密集，弱電間供電穩(wěn)定安全需要關(guān)注

學(xué)校共有學(xué)生宿舍約9500間，宿舍樓宇房間密集，共158間弱電間，大多空間狹小，供電穩(wěn)定性較差，對于擴(kuò)展星型形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪碚f，供電不穩(wěn)定會直接影響到關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)下游所有設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，嚴(yán)重時會造成整個片區(qū)網(wǎng)絡(luò)中斷。作為網(wǎng)絡(luò)、通信和安全系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施部署場所，宿舍區(qū)弱電間供電穩(wěn)定安全一直是我們關(guān)注的問題。

網(wǎng)絡(luò)故障定位繁瑣，運(yùn)維手段落后

學(xué)校多階段的校園網(wǎng)建設(shè)造成各階段網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠家，型號，性能各不相同，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而我們的運(yùn)維手段大部分還停留在人工完成，效率較低。由于缺少智能網(wǎng)管軟件的主動報警機(jī)制，面對報修需要手動進(jìn)行逐級排查，從核心設(shè)備到匯聚層，再到接入層，這不僅影響了網(wǎng)絡(luò)的快速恢復(fù)，也增加了運(yùn)維負(fù)擔(dān)。面對視頻會議、線上直播等高帶寬低延時場景保障時，運(yùn)維工作壓力大。

多方論證，尋求創(chuàng)新解法

基于學(xué)?！吨腔坌@建設(shè)專項(xiàng)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》中“一張網(wǎng)”建設(shè)目標(biāo)和師生對網(wǎng)絡(luò)使用的需求和期待，信息管理中心面向全體師生開展調(diào)研。通過“i南工”平臺進(jìn)行了線上用網(wǎng)需求調(diào)研，并通過“智慧南工”網(wǎng)上辦事大廳向各二級單位發(fā)放核驗(yàn)表，以確認(rèn)各樓宇房間的用網(wǎng)場景。同時走訪兄弟學(xué)校，學(xué)習(xí)新一代校園光網(wǎng)技術(shù)的建設(shè)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，邀請同行專家進(jìn)行論證，為全光網(wǎng)建設(shè)提供建議指導(dǎo)。經(jīng)過半年多的深化設(shè)計，綜合考慮了現(xiàn)狀、未來發(fā)展、萬兆時代遠(yuǎn)距離傳輸需求以及施工成本、安全性、維護(hù)成本和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理性等因素，最終我們決定采用極簡以太彩光方案，對江浦校區(qū)的宿舍區(qū)及辦公區(qū)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面升級，覆蓋14000多個房間，涉及23種房間使用功能，10個網(wǎng)絡(luò)建設(shè)場景，以實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)的高帶寬承載和優(yōu)化管理維護(hù)。

圖1：南京工業(yè)大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

學(xué)校整網(wǎng)采用大二層結(jié)構(gòu)，辦公區(qū)和宿舍區(qū)核心側(cè)分別采用VSU技術(shù)異機(jī)房各部署兩臺超聚合核心交換機(jī)，與接入層設(shè)備全光互聯(lián)；宿舍區(qū)及辦公區(qū)各選取5個分匯聚機(jī)房按照管理的樓宇范圍內(nèi)的終端設(shè)備數(shù)量部署對應(yīng)的超聚合交換機(jī)；各樓棟內(nèi)的匯聚采用無源透明匯聚設(shè)備部署在大樓的光纖匯聚節(jié)點(diǎn)；末端接入設(shè)備由原來傳統(tǒng)部署在樓宇弱電間遷移到用戶室內(nèi)成為入室設(shè)備，入室設(shè)備通過光纖連接到樓棟無源匯聚設(shè)備，每8臺接入設(shè)備匯聚成一芯主干光線到分匯聚機(jī)房。接入層依據(jù)不同場景的用網(wǎng)需求部署對應(yīng)的入室設(shè)備（如圖2所示），無論哪種類型的入室設(shè)備都采取統(tǒng)一供電方案，其中宿舍區(qū)采用集中降壓后為入室光AP供48V直流電；教室等光交換機(jī)入室的場景則采用集中供220V交流電；其他辦公科研場景采取集中供交流電入室或在交流電入室前降壓為直流兩種方式靈活組合供電。

圖2：南京工業(yè)大學(xué)各場景實(shí)際部署效果

一張無源彩光網(wǎng)，構(gòu)建高速、安全數(shù)字底座

這次全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是學(xué)校近10年來建設(shè)規(guī)模最大、投資金額最大的單體信息化建設(shè)項(xiàng)目。經(jīng)過半年的建設(shè)，校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了主網(wǎng)扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，江南江北校區(qū)間資源跨江互聯(lián)共享。目前運(yùn)行效果良好，主要表現(xiàn)在以下4個方面：

一纖一室，一室一設(shè)備，高性能Wi-Fi 全覆蓋

校園網(wǎng)絡(luò)升級實(shí)現(xiàn)了資源優(yōu)化，顯著提升了網(wǎng)絡(luò)性能?？缃^(qū)互聯(lián)帶寬從40G增至400G，主網(wǎng)核心至匯聚點(diǎn)主干從10G提升至200G，教學(xué)辦公區(qū)互聯(lián)網(wǎng)出口帶寬也從8G擴(kuò)容至12G，確保了網(wǎng)絡(luò)的高速互聯(lián)和穩(wěn)定運(yùn)行。

光纖入室，為每個房間提供了現(xiàn)階段至少獨(dú)享千兆的網(wǎng)絡(luò)接入，為未來高帶寬的應(yīng)用場景打下了基礎(chǔ)。全光網(wǎng)升級支持Wi-Fi 6和Wi-Fi 7的部署，特別是在教學(xué)辦公區(qū)和高密度場所，提供了充足的帶寬和穩(wěn)定的無線接入保障，校內(nèi)手機(jī)Wi-Fi在線已成為常態(tài)。智慧教室享有萬兆光交換入室，可以隨意增加或改變終端，構(gòu)建了持久耐用、易于擴(kuò)展的高帶寬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。宿舍區(qū)通過"一室一光纖、一室一設(shè)備"的極簡部署，完成宿舍網(wǎng)速300%的大幅度提升，室內(nèi)AP安裝也更簡潔美觀，極大改善了學(xué)生的上網(wǎng)體驗(yàn)。

全光網(wǎng)絡(luò)，弱電間無源，主干光纖1:8收斂

全光網(wǎng)建設(shè)引入以太彩光技術(shù)對校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行革新升級。使用了超聚合彩光交換機(jī)搭配彩光模塊，將8對不同波長的光信號通過一根光纖傳遞到各樓宇，有效節(jié)省骨干光纜資源，鏈路效率和帶寬性能得到雙重提升；各樓宇內(nèi)采用無源的透明匯聚設(shè)備，再將一根光纖上8個波長的光信號分開到不同房間，這樣每棟樓宇內(nèi)實(shí)現(xiàn)全鏈路光電分離，從各區(qū)域匯聚點(diǎn)到入室實(shí)現(xiàn)中間鏈路無源，有效減少因鏈路中間節(jié)點(diǎn)斷電帶來的連環(huán)網(wǎng)絡(luò)故障，同時也大大降低了弱電間的消防安全隱患。

圖3：超聚合彩光交換機(jī)及無源透明匯聚部署效果

接入層集中供電，光電分離，安全可靠

全光網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目中，供電設(shè)計方面的創(chuàng)新尤為突出。我們根據(jù)不同場景，定制了三種供電方案：220V交流集中供電，末端降壓、220V交流集中供電+PoE供電、集中降壓后48V直流供電。其中，集中降壓后48V直流供電的方式是非常值得推廣。這種供電方式主要適用于宿舍場景和部分公共場所。它的部署方式是在樓宇弱電間部署無源的透明匯聚，強(qiáng)電間部署集中降壓供電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)與供電分離部署，數(shù)據(jù)走弱電間鏈路，全程無源，供電走強(qiáng)電鏈路，學(xué)校交由后勤統(tǒng)一管理，以確保供電的可靠安全。此供電方案的優(yōu)勢是降壓后入室供電為48V直流電，相對比220V交流供電更安全，同時可避免學(xué)生宿舍內(nèi)違規(guī)用電的風(fēng)險。在宿舍場景，我們一共部署了600多個集中供電設(shè)備，單個設(shè)備的輸出功率是 600 瓦，可以給24個宿舍間的面板AP提供48V直流電。在公共區(qū)域比如食堂，圖書館、報告廳等部署高密 AP 的場景，單個供電設(shè)備可以支持8臺左右高密AP的供電需求。

智能運(yùn)維，全網(wǎng)一張圖，無感處理，師生體驗(yàn)好

本次全光網(wǎng)建設(shè)搭配的SDN智能運(yùn)維工具是INC（意圖網(wǎng)絡(luò)指揮官），可以提供有線無線全網(wǎng)一體化可視智能運(yùn)維，支持接入設(shè)備即插即用、免配置上線，故障檢測最多只需查鏈路、看狀態(tài)、換設(shè)備3步，即可完成。新設(shè)備接入光網(wǎng)后配置自動下發(fā)，無需人工干預(yù)，讓我們信息化部門的運(yùn)維重心從設(shè)備端轉(zhuǎn)向客戶端。根據(jù)學(xué)校要求，SDN工具配置了定制功能，實(shí)現(xiàn)原學(xué)校有線網(wǎng)絡(luò)也一并納管，全網(wǎng)一張圖，師生獲得“無感處理”的網(wǎng)絡(luò)保障體驗(yàn)。

全光網(wǎng)建設(shè)讓校園網(wǎng)迎來了真正意義上的整網(wǎng)升級改造。全光網(wǎng)絡(luò)是學(xué)校信息傳輸?shù)摹案咚俟贰?，它的建成并投入使用，為學(xué)?？蒲袆?chuàng)新、教學(xué)改革和管理服務(wù)提供了堅實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺，標(biāo)志著學(xué)校在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型征程上邁出了關(guān)鍵一步，助力學(xué)校辦學(xué)提質(zhì)升級，加速教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程，以數(shù)字化大動脈賦能學(xué)校高質(zhì)量內(nèi)涵式發(fā)展。