专栏介绍

在高校，网络就像人类的神经系统一样，触达、链接到校园的每一处，助推高校从“信息化”向“数字化”、“智能化”的更高形态进阶发展。在“光进铜退”加速的背景下，全光网在筑牢高校智慧校园基础“底座”以支撑高校高质量内涵式发展上发挥了重要的作用。

《育光而行•新华三智融全光校园网》是《高校信息化应用》与新华三集团共同推出的特色专栏，新华三立足“云智原生”战略和全面升级的“数字大脑”全栈实力，为高校的智慧教育建设提供完整前瞻的数字化解决方案，专栏全面聚焦全光网技术、建设与运维，全景展现高校全光网建设实践经验。 

全光网是一种新的校园网组网模式，可以采用多种技术路线实现，这些技术各有优势，不能简单评价哪个技术方案更好，必须要结合建设场景综合分析。相比传统以太网，全光网没有特殊的场地要求和环境要求，甚至对场地和环境要求更低。一般情况下，能够采用以太网组网就能采用全光网方式组网。然而，对于数据机房、服务器机房、IDC 这些场景，全光网组网就不合适了。

因此，全光网建设总体上还需先通过网络建设需求分析、总体技术方案确定、逻辑网络设计及设备选型、布线及设备安装调试、测试验收等过程，才能进入网络运维管理生命期。在整个过程中，有以下几个方面需要着重考虑。

组网场景及网络需求

校园网络需求比较复杂，一方面要为师生提供网络接入服务，另一方面需要为学校网站、业务系统等应用系统提供网络接入服务。这两种网络接入服务在上下行带宽、延迟等网络质量需求上存在巨大差别，但在以太网技术中没有本质区别。因此，组网场景和网络需求分析对选择全光网技术路线至关重要。

从组网场景看，高校大体上可以划分为办公场景、多媒体教学场景、专业实验室场景、宿舍场景、场馆及公共区域场景、服务器和IDC 场景、专网场景等。不同场景下，上下行带宽、延迟性、连接数、接入方式、稳定用户及终端数量、突发用户及终端数量、用户认证及计费、布线难度、取电方式、设备防盗防损保护各不相同。因此，在选择网络技术方案、规划组网方案、制定实施方案时，需要对场景和需求认真分析，并要综合考虑学校建设经费预算、后期运维成本、建设项目主责部门、实际使用的现场管理部门等非技术因素，才能制定出更符合学校期望、满足师生需要的组网方案。

目前，市场上有两套主流方案，即“以太全光网”与PON 网络。PON 网络的优势是实现了光纤入室，节省线缆资源，弱电间无源免维护；劣势是独立的技术架构，不同的网络协议，学校面临着一张网两套运维方式，增加了信息网络中心的学习负担和运维难度，并对带宽有一定限制。而“以太全光网”可实现光纤入室，弹性扩展，弱电间简化管理，并能兼容学校现有的校园网络，统一协议，零学习成本，且不限制带宽。学校需要结合自身的网络建设现状与运维习惯，根据需求选择合适的网络技术路线。

全光网物理拓扑设计要点

校园网络设计包括逻辑拓扑设计和物理拓扑设计两大方面。

逻辑拓扑规划主要涉及VLAN 规划、子网规划、路由规划、访问控制规划等要素。

物理拓扑规划主要是线路走向、线缆类型、线路汇聚点位置、线路配线和跳接方式等要素。

全光网作为一层、二层技术，对逻辑拓扑规划没有根本性变革，但是对物理拓扑规划会产生很大影响。

传统以太网物理拓扑常见模式是校内网络机房存在一个或多个核心交换机，通过光纤级联不同楼宇的汇聚交换机，各楼宇的汇聚交换机采用光纤或六类线级联不同楼层的接入交换机，接入交换机采用六类线入户连接用户侧设备（个人计算机、交换机、路由器、无线AP）。

而以光纤入户为特征的全光网物理拓扑设计，在充分考虑皮线光纤千米级传输距离的优势，综合入户带宽需求、整体建设成本、二层网络传输质量保障要求、弱电间环境、设备耗电及电路安全等要求后，可以提出两种设计方案：

第一种，采用楼层汇聚点方案，从汇聚设备到楼层汇聚点以普通多芯光缆作为主干，从楼层汇聚点到室内采用皮线光纤入户，汇聚点采用分光器或交换机进行线路复用。一般房间密集的楼宇，如宿舍楼、办公楼适合采用此方式；

第二种，汇聚交换机端口直接入户，即充分利用皮线光纤传输距离优势，终端设备至汇聚交换机中间只有线路，不存在线路复用和带宽共享。这种方式适合展馆、体育馆等空旷楼宇。

由于校园全光网刚刚起步，线路汇聚点规划方法还需要结合更多案例和经验加以总结。

二层带宽控制技术

如果确定采用皮线光纤入户，校园全光网目前存在二种建设方式，即10GEPON、GPON，分别对应二种不同的二层传输标准，均能不同程度实现二层带宽控制。

标准以太网二层带宽控制基于802.1q 优先级，从0（最低）到7（最高）共8 个优先级，作用对象为VLAN。

在具体操作时，首先需要确定全光网覆盖范围内存在哪些业务，并对业务规划VLAN，再通过对VLAN 定义优先级来保障重要业务的优先处理，同一业务内部不同用户只能共享优先级。

在10GEPON 和GPON 组网方案中，需要使用分光器代替标准以太网的交换机入户光纤到主干光纤的复用。而光信号目前无法保存和控制，不可能采用以太网交换机的“存储转发”线路复用机制，因此这两种方案需要采用动态带宽分配（DBA）的线路复用机制。

在10GEPON 方案中，DBA 原理和处理过程较为复杂。DBA 对带宽控制的作用对象是ONU设备，能够基于不同ONU 实现固定带宽、保证带宽、尽力而为带宽的服务质量，控制和保证的用户范围相比标准以太网更精准。

在GPON 组网方案中， 由于GPON 继承了ATM 的一些技术优势， 其DBA 机制通过采用GEMPort、T-COUT、Mapping 等配置， 可以针对特定PON 端口下的特定业务实现五种不同带宽控制能力，同时结合GPON 本身的多业务承载能力，对IP、语音、闭路等业务提供更强大的保障。如果采用10GEPON、GPON 组网方案，DBA 规划应当作为前期网络设计的重要内容。

相比传统以太网组网，全光网作为新的组网方式，在整体方案、配置规划、布线设计方面与其有较大区别，除以上几点外，还需要注意光纤不能供电。因此，POE（有源以太网）设备的使用在全光网环境下会受到很大限制，可以考虑安装本地供电插座供电，或者采用新华三公司提供的光电复合缆配合供电管控设备实现远程供电。

此外，全光网运维工作，需要配备打光笔、光功率计作为巡线和线路故障排查工具，要求线路维护工作人员掌握光纤熔接等技能；宿舍区因房间密度大，用户终端多，无线网管理必须加强，否则可能出现由于无线网不稳定导致用户对全光网质量的误解。