校园无线一体化方案 -黑龙江大学全光校园网络建设方案

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黑龙江大学全光校园网络建设方案 黑龙江大学全光校园网络 建设方案 黑龙江大学全光校园网络建设方案 目录 一、 全光校园网概述.............................................................................................................................3 二、 项目背景及建设目标.....................................................................................................................4 三、 设 计 原 则.........................................................................................................................................4 四、 方 案 设 计.........................................................................................................................................5 4.1. 方 案 设 计 概 述.............................................................................................................................5 4.2. 方 案 特 点.....................................................................................................................................6 4.3. 校园骨干网络设计.....................................................................................................................7 4.3.1. 网络安全规划设计.........................................................................................................7 4.3.2. BRAS认证设备设计......................................................................................................12 4.3.3. 核 心 层 设 计...................................................................................................................14 4.3.4. 园区网络管理设计.......................................................................................................16 4.4. 校园园区网络设计...................................................................................................................19 4.4.1. 园区综合布线设计.......................................................................................................19 4.4.2. 汇 聚 层 设 计...................................................................................................................21 4.4.3. 接 入 层 设 计...................................................................................................................24 4.4.4. 校园园区无线网络设计...............................................................................................25 4.4.5. 无线覆盖区设计........................................................................................................... 34 4.5. 方案亮点总结...........................................................................................................................51 4.5.1. 方 案 先 进 性...................................................................................................................51 4.5.2. 方 案 性 能 高...................................................................................................................51 4.5.3. 经济性与实用性结合...................................................................................................51 4.5.4. 无线漫游覆盖............................................................................................................... 51 4.5.5. 融合OLT设备具备超强能力........................................................................................51 4.5.6. 统一管理的PON和无线设备.......................................................................................51 4.5.7. BRAS可靠性架构和一体化认证..................................................................................51 4.5.8. 同一品牌的全光无线网设备........................................................................................52 五、 方 案 预 算.......................................................................................................................................52 黑龙江大学全光校园网络建设方案 一、 全光校园网概述 光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。由于激光具有高方向性、 高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光-光纤 通信。 光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调 制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过 光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信 息。 学校校园网的网络建设与网络技术发展几乎是同步进行的。学校不仅承担着教书育 人的工作，而且承担着一些教研任务，同时考虑未来几年网络平台的发展趋势, 为了充分 满足学校骨干网对高速，智能，安全，认证计费等的需求，可以利用全光网络技术构建 教学办公区域校园网络。 全光网是通过光纤/光电混合缆入室将全光 AP 部署在每个房间里，房间内的全光设 备与楼宇接入层设备之间的链路均使用光纤/光电混合缆进行互联。通过将光口设备下沉 至房间，采用一室一纤、独享带宽模式，满足高带宽、低时延业务需求。在终端扩展或 者带宽升级时，只需更换设备、无需调整链路，已实现高速率、低成本的要求。 全光网络的兴起的背景可概括为以下六点： 1. 产业驱动：光纤网络相关元器件成本下降，“光进铜退”影响网络升级。 光器件在光设备中占比逐年攀升。在光通信行业的市场产值中，光器件一般占比 20%，光设备占比 40%， 光纤光缆占比 40%。我国目前已经成为了国际上光电子器件主 要生产基地。随着研发能力、生产工艺水平的提高，再加上产品的成本优势，国内光电 子器件厂商综合竞争力日益提高。另外，受产业政策鼓励和人力成本因素影响，国外光 电子器件厂商通过多种方式，如直接投资、购并国内企业、OEM 等，将产业转移到我国； 再者，国内通信设备制造商在全球范围内的综合实力不断加强、市场份额不断扩大，同 样有利于增加国内光电子器件厂商的市场需求。因此，国内外光电子器件厂商参与全球 化竞争的程度越来越高，相互之间的竞争也更为直接。如在 PLC 光分路器领域，无锡爱 沃富、波若威、韩国 Wooriro 等国内外企业均已经参与到市场竞争中来，成为公司的竞 争对手。在 AWG、VMUX 产品领域，光迅科技和美国 Neophotonics 公司则是公司在市场 上的直接竞争者。 2. 运营商影响：宿舍区运营越来越多运营商参与，引入 PON 等光网络技术。 黑龙江大学全光校园网络建设方案 3. 设计院牵引：光网络设计图纸更加简单，只需一根光纤入户进入，大大减低设 计院工作量。 4. 厂商引导：各大厂商均推出全光网络建设方案，作为校园网络改造的新选择。 5. 光线优势：光纤带宽扩展方便、寿命长、轻巧耐用、省空间、传输距离远等。 6. 教育行业需求：智慧教室升级端口灵活扩展，办公室、宿舍一次布线半永久使 用等场景催生光纤入室新需求。 二、 项目背景及建设目标 黑龙江大学校园有线网目前已基本覆盖教学及办公区，校园网已成为学校办公、教 学、科研、生活、交流的重要组成部分，是教职员工和学生获取资源和信息的重要途径 之一，校园网对学校办公、教学、科研起着重要的支撑作用。 随着国家“互联网+”战略及移动互联的兴起，高校 WLAN 无线网络已成为助力建设高 水平大学的重要组成部分。截止目前，超过 1000 所高校已规模部署 WLAN 无线网络。全 国 39 所 985 高校中有 90%的学校已规模部署 WLAN 无线网络。为响应国家信息化发展战 略，满足广大师生移动互联需求及吸引优质生源，建设一张高品质的全校无线校园网已 成为校园信息化建设必须。 为了满足未来 5-7 年学校教学、科研、管理以及其他的各项网络实际需求，应用最 新的、稳定的网络技术建设，此次项目主要为黑龙江大学校园网络有线无线一体化的建 设，同时对于校园网络安全、管理等方面进行升级改造。实现全校师生及外来人员接入 网络有认证机制，对于网络中的终端能够做到精细化管控，信息化安全能够做到等保三 级标准。 三、 设计原则 本次黑龙江大学校园网络建设项目将遵循以下整体原则进行规划与设计：  实用性原则：主要体现在以下方面：以现行需求为基础，适当考虑发展的需要 为依据来确定系统规模；选择成熟、先进、维护量小、使用方便的技术设备和 措施；创造一个开放的网络平台。  安全性原则：网络系统提供多种有效的安全控制机制，以防止机密泄露和影响 正常工作。有线无线网络系统应提供一套完整的安全防范措施，能够有效地防 止系统外部人员的非法侵入。  可靠性原则：系统设计能有效的避免单点失败，在设备的选择和关键设备的互 联时，应提供充分的冗余备份，一方面最大限度地减少故障的可能性，另一方 黑龙江大学全光校园网络建设方案 面要保证网络能在最短时间内修复。  成熟和先进性原则：根据网络应用及重要性，设计时将必需使用成熟商用和领 先的先进技术，保证网络与业务的可靠性。  规范性原则：系统设计所采用的技术和设备应符合国际通用标准，为系统的扩 展升级、与其他系统的互联提供良好的基础。  开放性和标准化原则：在设计时，要求提供开放性好、标准化程度高的技术方 案；设备的各种接口满足开放和标准化原则。  可扩充和扩展化原则：所有系统设备不但满足当前需要，并在扩充模块后满足 可预见将来需求，如带宽和设备的扩展，应用的扩展等。保证建设完成后的系 统在向新的技术升级时，能保护现有的投资。  可管理性原则：整个系统的设备应易于管理，易于维护，操作简单，易学，易 用，便于进行系统配置，在设备、安全性、数据流量、性能等方面得到很好的 监视和控制，并可以进行远程管理和故障诊断。 四、 方案设计 1.1. 方案设计概述 黑龙江大学全光校园网络建设方案 如何交付一张真正可用的 WLAN 网络，从规划设计、部署应用、网络优化、到最后 的管理运维四个方面环环相扣、缺一不可。下面从典型应用对网络的需求来重点说明 WLAN 网络规划的原则： 典型应用 速率需求 用户体验 高质量体验标准 网页 Web 浏览 180~360Kbps 网页大小：100KB 延迟：2~5 秒 网页 Web 教学用 512~1Mbps 网页大小：300KB 延迟：1~2 秒 微信等实时通信 20~50kbps 消息大小：4KB 延迟：0.5~1 秒 微博等社交应用 100~200kbps 消息大小：50KB 延迟：1~2 秒 邮件 Email 300Kbps 网页大小：150KB 延迟：3~7 秒 视频通话 VOIP 256~512kbps 每分钟：2~3MB 通话不卡顿 视频教学 1~4Mbps 视频清晰度 480p~720p 视频不丢帧，不卡顿 王者荣耀等游戏 300~500kbps 消息大小：30KB 延迟：1~2 秒 视频点播 200~600kbps 文件总大小：200~1GB 通话不卡顿 从业务数据来看，保证每用户拥有 4Mbps 带宽，可以利用无线网络进行网络课程教 学；如果每用户能分配到 512Kbps 的带宽，可以基本满足休闲娱乐视频相关的应用，每 用户的带宽在 300kbps 左右，能够满足普通网络使用的需求。因此在对于黑龙江大学未 来信息化发展规划中，提高校园网总出口带宽是提高全校师生网络使用感受的重要环节。 本次黑龙江大学采用新一代校园网架构，即全光校园网架构。整体校园网采用全光 网络设计，光纤覆盖到每个房间，保证高带宽体验。光纤入室这种综合布线方式相较于 传统的双绞线方式具有更加利于施工，节省开支，便于升级等优点。 光纤易于维护。在利用双绞线的场景中，如果升级改造网络带宽，双绞线的种类会 对带宽有所限制。而光纤在这方面具有一定的优势，除非发生大规模破坏情况，一般来 说光纤的综合布线在几年内不会变动。 本次拟建设的黑龙江大学全光校园网络包含宿舍及办公的室内室外区域。 宿舍区、办公区的室内场景采用万兆 EPON 光网络技术架构，减少网络层级，减少 楼宇、楼层弱电间，便于设备维护。无源的 PON 网络故障率和成本低，适合南北向流量 及无线场景，是全光校园网络建设不错的选择。 室外场景由于学校地处我国东北区域，冬天室外温度低，所以采用专业的以太光室 外设备，保障设备高可靠，工作稳定性。 无线设备方面采用行业最新的 WiFi 6 技术产品，通过靠物理层和链路层的优化实现 黑龙江大学全光校园网络建设方案 了更多用户并发效率的改进，对于实际网络环境多用户使用体验改善很大。其关键特性， UL/DL MU-MIMO、OFDMA、1024QAM、BSS color 和空间复用等，对无线网络的带宽和大 并发又有了进一步的提升。 为了应对未来校园网络出口带宽升级需求，本次拟新建出口防火墙、流量控制行为 审计、配套网管系统和日志审计系统。支持扩容需求，符合未来发展趋势。 网络管理方面通过基于通用网络管理协议减少配置维护的麻烦。同时有线无线一体 化的设计更加便于维护。方便为以后的物联校园、智慧校园奠定基础。 1.2. 方案特点  实用性：校园全光网络综合布线成本低，施工方便，利于维护。  安全性：主动安全维护系统结合多种网络安全设备可以做到即时抓取分析网络安全 流量，网络安全态势可知。  可靠性：架构关键位置做到链路、设备冗余设置。配合横向或纵向虚拟化技术可提 高校园网络可靠性。  成熟和先进性：本次将采用业界主流的技术、产品共同搭建校园网，保证成熟先进。  规范性原则：系统设计所采用的技术和设备符合国际通用标准，便于与其他系统对 接互联。  可扩充和扩展性：本次的全光网络具备优秀的扩展性，支持未来 5-7 年设备、链路 升级需求，避免重复建设。  可管理性：设备易于管理，易于维护，操作简单，易学，易用，便于进行系统配置。 有线无线一体化设计，结合网络管理系统方案大大降低运维人员的日常工作复杂程 度。 1.3. 校园骨干网络设计 1.1.1. 网络安全规划设计 1.1.1.1. 设计说明 结合当前黑龙江大学信息网络安全需求，学校以满足三级等级保护需求为目标，同 时结合安全管理方法及运营平台帮助学校更好的实现风险主动发现及风险处理机制闭环， 提升学校安全环境。结合黑龙江大学管理信息系统业务应用流程、网络现状、等级保护 要求及实际的安全需求进行设计，在设计过程中主要遵循以下原则：  综合防范、整体安全原则 坚持管理与技术并重，从人员、管理、安全技术手段等多方面着手，建立综合防范 黑龙江大学全光校园网络建设方案 机制，实现整体安全；  分域保护、务求实效原则 将信息资源划分为计算环境、区域边界、通信网络三个方面进行安全防护设计，以 体现层层递进，逐级深入的安全防护理念；  同步建设原则 安全保障体系规划与系统建设同步，协调发展，将安全保障体