園區(qū)如何進行全光技術選型-上篇

  前面幾期我們分別介紹了主流全光技術PON網絡及以太全光網絡的特點，可以說是各有所長。那么結合具體園區(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、業(yè)務需求以及最佳方案選型。

  “十四五”期間，我們進入全面建設社會主義現代化國家的進程，高等教育也邁入了現代化發(fā)展與建設的新階段，隨著教育信息化2.0時代的到來，大數據、云計算、VR、AR、區(qū)塊鏈、人工智能、物聯網等新興技術在教育行業(yè)的逐漸普及，“數字校園”正在向“智慧校園”升級。云上辦公、教育資源共享、遠程課堂、多媒體教學、高清視頻會議等各種依托于新興技術的創(chuàng)新教學業(yè)務已經實現傳統教育向智慧教育轉變。而隨著這些創(chuàng)新業(yè)務的應用普及，對校園網絡也提出了更高的要求。針對校園網絡目前隨著各種新業(yè)務的升級導致的帶寬不足、組網架構逐漸復雜、運維工作量日益增加的困境，全光網絡的部署能夠幫助其完美應對業(yè)務升級帶來的這一系列問題。目前全光網在校園的應用主要集中于教室、宿舍、辦公樓、會議室等重點場景，本期將首先為大家?guī)斫淌覉鼍跋氯绾芜x擇合適的全光技術方案。

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

  普通教室及多功能教室具備如下特點：

  1、終端種類多，包含攝像頭、AP、中控設備、廣播設備、教學PC、教學大屏等（如圖1），業(yè)務復雜，水平布線子系統多。

圖1 普通教室/多功能教室終端分布

  2、未來業(yè)務升級，例如Wi-Fi 6甚至Wi-Fi 7的普及、AR/VR/3D教學等對帶寬需求變大，對網絡性能、上行質量保障要求高。

  3、從流量模型上看：

  教學系統之間的聯動以教室內部設備之間橫向流量為主，交互持續(xù)且頻繁

  教學內容如教學視頻、課件文件等下載以數據中心到教室內終端縱向流量為主，由于上課時間同步，具有多教室高并發(fā)、瞬時流量大等特點

  教室監(jiān)控視頻數據保存以教室內終端向數據中心方向為主

  再來看計算機教室，除了以上和普通教室共有的特點之外，計算機教室還有以下特點：

  1、單教室除了教學PC、電子班牌、中控設備、攝像頭、廣播設備等多種終端，還需要部署數十臺學生用PC，終端的種類和數量眾多（如圖2）；

圖2 計算機教室終端分布

  （圖片來源于網絡，如有侵權，請聯系我們）

  2、隨著計算機教室業(yè)務逐漸云化，多采用VDI或VOI方案，若采用VOI架構，開機短時間內需拉取鏡像，瞬時并發(fā)流量高，同樣若采用VDI架構，所有的桌面以虛擬機的方式運行在數據中心服務器硬件的虛擬化層上，桌面以圖像傳輸的方式發(fā)送到客戶端，多教室與數據中心交互縱向并發(fā)流量高（如圖3），對網絡性能、質量保障要求高。

圖3 教室流量模型變化趨勢

  分析了教室場景下的業(yè)務特點及流量模型，我們據此來給教室匹配最合適的全光技術方案。

  傳統的教室網絡部署一般采用以太網三層組網架構，從入室交換機到樓層匯聚再到教學樓樓棟匯聚都采用銅纜網線傳輸，距離一般不超過100米。隨著教學業(yè)務的不斷升級，教室流量規(guī)模不斷增加，傳統以太網絡的部署已經逐漸難以滿足教學業(yè)務的需求，教室采用全關網絡方案部署，勢在必行。

  那么以太全光網絡和PON網絡方案，哪個才是在教室場景下的最佳選擇呢？

  基于當前教室場景的特點，我們分別來了解下教室場景下以太全光網絡部署和PON網絡部署的優(yōu)勢。

  以太全光網絡部署

圖4 教室場景以太全光網絡組網示意圖

  首先，采用以太全光、光纖入室的方式，這種方式能夠為教室提供千兆網絡多類型有線信息點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，同時還能夠實現教室內有線、無線、監(jiān)控、廣播、物聯網、中控等設備多網合一，上課過程中教學視頻、課件文件的能夠高速下載，外網訪問流暢，有效提升師生上課網絡體驗和減少教學事故。室內采用無風扇靜音接入交換機，無噪聲干擾學生上課。

  其次，取消傳統以太網絡的樓層匯聚，利用樓棟全光交換機滿足多教室直播上課等東西向流量模型需求，保障多課堂互動實時性。在一棟教學樓只需要建設一個樓棟弱電間即可滿足全樓接入需求，管理點及故障點減少了，大大減少教學樓網絡的部署成本和維護成本。

  最后，隨著教學業(yè)務升級，后續(xù)教室存在更高帶寬的需求時，僅需要更換樓棟全光交換機，甚至僅是在已有樓棟交換機上增加高速以太全光插卡，即可完成網絡擴展升級。

  PON網絡部署

圖5 教室場景PON網絡組網示意圖

  首先，采用1:8分光比，可實現千兆帶寬入室，通過動態(tài)帶寬調整，極限情況下可達萬兆，保障VR/AR 課堂能夠提供沉浸式教學體驗，同樣可實現教室內有線、無線、IOT設備一網融合。

  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、濕度等復雜環(huán)境對網絡影響，提升網絡穩(wěn)定性，同時能夠節(jié)約光纖資源及減少匯聚設備，此外入室ONU即插即用，方便管理。

  最后，隨著教學業(yè)務升級，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，由于前期光纖鋪設一步到位，可通過調整分光比實現1Gbps~10Gbps的帶寬升級，無須更換前端設備。

  顯而易見，較于傳統以太網絡來說，以太全光網絡和PON網絡部署都有較為明顯的優(yōu)勢。兩者相對來說，也各有所長，PON網絡設備維護和管理成本更低，擴展升級成本也更少，而以太全光網絡在面對多業(yè)務的時候，能夠做到全網絡一致的QoS，為多業(yè)務場景下的各種業(yè)務提供更優(yōu)的流量帶寬保障，故針對目前教室場景終端種類多、業(yè)務復雜、上下行帶寬大，時延要求高的特點，我們當前更推薦采用以太全光網絡方案。