園區(qū)如何進(jìn)行全光技術(shù)選型-上篇

  前面幾期我們分別介紹了主流全光技術(shù)PON網(wǎng)絡(luò)及以太全光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，可以說是各有所長。那么結(jié)合具體園區(qū)場景，我們又該如何去正確地選擇最適用于該場景的方案呢？接下來讓我們以校園為例，帶大家了解各種常見校園場景的特點(diǎn)、業(yè)務(wù)需求以及最佳方案選型。

  “十四五”期間，我們進(jìn)入全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的進(jìn)程，高等教育也邁入了現(xiàn)代化發(fā)展與建設(shè)的新階段，隨著教育信息化2.0時(shí)代的到來，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、VR、AR、區(qū)塊鏈、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)在教育行業(yè)的逐漸普及，“數(shù)字校園”正在向“智慧校園”升級。云上辦公、教育資源共享、遠(yuǎn)程課堂、多媒體教學(xué)、高清視頻會議等各種依托于新興技術(shù)的創(chuàng)新教學(xué)業(yè)務(wù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教育向智慧教育轉(zhuǎn)變。而隨著這些創(chuàng)新業(yè)務(wù)的應(yīng)用普及，對校園網(wǎng)絡(luò)也提出了更高的要求。針對校園網(wǎng)絡(luò)目前隨著各種新業(yè)務(wù)的升級導(dǎo)致的帶寬不足、組網(wǎng)架構(gòu)逐漸復(fù)雜、運(yùn)維工作量日益增加的困境，全光網(wǎng)絡(luò)的部署能夠幫助其完美應(yīng)對業(yè)務(wù)升級帶來的這一系列問題。目前全光網(wǎng)在校園的應(yīng)用主要集中于教室、宿舍、辦公樓、會議室等重點(diǎn)場景，本期將首先為大家?guī)斫淌覉鼍跋氯绾芜x擇合適的全光技術(shù)方案。

  我們先來分析一下教室的業(yè)務(wù)特點(diǎn)。高校教室一般分為普通教室、多功能教室和計(jì)算機(jī)教室。

  普通教室及多功能教室具備如下特點(diǎn)：

  1、終端種類多，包含攝像頭、AP、中控設(shè)備、廣播設(shè)備、教學(xué)PC、教學(xué)大屏等（如圖1），業(yè)務(wù)復(fù)雜，水平布線子系統(tǒng)多。

圖1 普通教室/多功能教室終端分布

  2、未來業(yè)務(wù)升級，例如Wi-Fi 6甚至Wi-Fi 7的普及、AR/VR/3D教學(xué)等對帶寬需求變大，對網(wǎng)絡(luò)性能、上行質(zhì)量保障要求高。

  3、從流量模型上看：

  教學(xué)系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)以教室內(nèi)部設(shè)備之間橫向流量為主，交互持續(xù)且頻繁

  教學(xué)內(nèi)容如教學(xué)視頻、課件文件等下載以數(shù)據(jù)中心到教室內(nèi)終端縱向流量為主，由于上課時(shí)間同步，具有多教室高并發(fā)、瞬時(shí)流量大等特點(diǎn)

  教室監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)保存以教室內(nèi)終端向數(shù)據(jù)中心方向?yàn)橹?

  再來看計(jì)算機(jī)教室，除了以上和普通教室共有的特點(diǎn)之外，計(jì)算機(jī)教室還有以下特點(diǎn)：

  1、單教室除了教學(xué)PC、電子班牌、中控設(shè)備、攝像頭、廣播設(shè)備等多種終端，還需要部署數(shù)十臺學(xué)生用PC，終端的種類和數(shù)量眾多（如圖2）；

圖2 計(jì)算機(jī)教室終端分布

  （圖片來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們）

  2、隨著計(jì)算機(jī)教室業(yè)務(wù)逐漸云化，多采用VDI或VOI方案，若采用VOI架構(gòu)，開機(jī)短時(shí)間內(nèi)需拉取鏡像，瞬時(shí)并發(fā)流量高，同樣若采用VDI架構(gòu)，所有的桌面以虛擬機(jī)的方式運(yùn)行在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器硬件的虛擬化層上，桌面以圖像傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到客戶端，多教室與數(shù)據(jù)中心交互縱向并發(fā)流量高（如圖3），對網(wǎng)絡(luò)性能、質(zhì)量保障要求高。

圖3 教室流量模型變化趨勢

  分析了教室場景下的業(yè)務(wù)特點(diǎn)及流量模型，我們據(jù)此來給教室匹配最合適的全光技術(shù)方案。

  傳統(tǒng)的教室網(wǎng)絡(luò)部署一般采用以太網(wǎng)三層組網(wǎng)架構(gòu)，從入室交換機(jī)到樓層匯聚再到教學(xué)樓樓棟匯聚都采用銅纜網(wǎng)線傳輸，距離一般不超過100米。隨著教學(xué)業(yè)務(wù)的不斷升級，教室流量規(guī)模不斷增加，傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)的部署已經(jīng)逐漸難以滿足教學(xué)業(yè)務(wù)的需求，教室采用全關(guān)網(wǎng)絡(luò)方案部署，勢在必行。

  那么以太全光網(wǎng)絡(luò)和PON網(wǎng)絡(luò)方案，哪個(gè)才是在教室場景下的最佳選擇呢？

  基于當(dāng)前教室場景的特點(diǎn)，我們分別來了解下教室場景下以太全光網(wǎng)絡(luò)部署和PON網(wǎng)絡(luò)部署的優(yōu)勢。

  以太全光網(wǎng)絡(luò)部署

圖4 教室場景以太全光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)示意圖

  首先，采用以太全光、光纖入室的方式，這種方式能夠?yàn)榻淌姨峁┣д拙W(wǎng)絡(luò)多類型有線信息點(diǎn)接入以及高密無線接入，上行帶寬和下行帶寬均能有效保障，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)教室內(nèi)有線、無線、監(jiān)控、廣播、物聯(lián)網(wǎng)、中控等設(shè)備多網(wǎng)合一，上課過程中教學(xué)視頻、課件文件的能夠高速下載，外網(wǎng)訪問流暢，有效提升師生上課網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)和減少教學(xué)事故。室內(nèi)采用無風(fēng)扇靜音接入交換機(jī)，無噪聲干擾學(xué)生上課。

  其次，取消傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)的樓層匯聚，利用樓棟全光交換機(jī)滿足多教室直播上課等東西向流量模型需求，保障多課堂互動(dòng)實(shí)時(shí)性。在一棟教學(xué)樓只需要建設(shè)一個(gè)樓棟弱電間即可滿足全樓接入需求，管理點(diǎn)及故障點(diǎn)減少了，大大減少教學(xué)樓網(wǎng)絡(luò)的部署成本和維護(hù)成本。

  最后，隨著教學(xué)業(yè)務(wù)升級，后續(xù)教室存在更高帶寬的需求時(shí)，僅需要更換樓棟全光交換機(jī)，甚至僅是在已有樓棟交換機(jī)上增加高速以太全光插卡，即可完成網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展升級。

  PON網(wǎng)絡(luò)部署

圖5 教室場景PON網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)示意圖

  首先，采用1:8分光比，可實(shí)現(xiàn)千兆帶寬入室，通過動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)整，極限情況下可達(dá)萬兆，保障VR/AR 課堂能夠提供沉浸式教學(xué)體驗(yàn)，同樣可實(shí)現(xiàn)教室內(nèi)有線、無線、IOT設(shè)備一網(wǎng)融合。

  其次，樓棟匯聚采用無源分光器，無消防隱患，降低樓棟弱電間溫度、濕度等復(fù)雜環(huán)境對網(wǎng)絡(luò)影響，提升網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，同時(shí)能夠節(jié)約光纖資源及減少匯聚設(shè)備，此外入室ONU即插即用，方便管理。

  最后，隨著教學(xué)業(yè)務(wù)升級，VR/AR課堂、全息課堂的普及，后續(xù)教室存在更高帶寬的需求時(shí)，由于前期光纖鋪設(shè)一步到位，可通過調(diào)整分光比實(shí)現(xiàn)1Gbps~10Gbps的帶寬升級，無須更換前端設(shè)備。

  顯而易見，較于傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)來說，以太全光網(wǎng)絡(luò)和PON網(wǎng)絡(luò)部署都有較為明顯的優(yōu)勢。兩者相對來說，也各有所長，PON網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護(hù)和管理成本更低，擴(kuò)展升級成本也更少，而以太全光網(wǎng)絡(luò)在面對多業(yè)務(wù)的時(shí)候，能夠做到全網(wǎng)絡(luò)一致的QoS，為多業(yè)務(wù)場景下的各種業(yè)務(wù)提供更優(yōu)的流量帶寬保障，故針對目前教室場景終端種類多、業(yè)務(wù)復(fù)雜、上下行帶寬大，時(shí)延要求高的特點(diǎn)，我們當(dāng)前更推薦采用以太全光網(wǎng)絡(luò)方案。