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(wǎng)絡及以太全光網(wǎng)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(xiàn)代化國家的進程，高等教育也邁入了現(xiàn)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(shù)據(jù)、云計算、VR、AR、區(qū)塊鏈、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術在教育行業(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(jīng)實現(xiàn)傳統(tǒng)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(wǎng)絡也提出了更高的要求。針對校園網(wǎng)絡目前隨著各種新業(yè)務的升級導致的帶寬不足、組網(wǎng)架構逐漸復雜、運維工作量日益增加的困境，全光網(wǎng)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(wǎng)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(tǒng)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(wǎng)絡性能、上行質量保障要求高。

  3、從流量模型上看：

  教學系統(tǒng)之間的聯(lián)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)保存以教室內終端向數(shù)據(jù)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(shù)十臺學生用PC，終端的種類和數(shù)量眾多（如圖2）；

圖2 計算機教室終端分布

  （圖片來源于網(wǎng)絡，如有侵權，請聯(lián)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(shù)據(jù)中心服務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(jù)此來給教室匹配最合適的全光技術方案。

  傳統(tǒng)的教室網(wǎng)絡部署一般采用以太網(wǎng)三層組網(wǎng)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(wǎng)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(tǒng)以太網(wǎng)絡的部署已經(jīng)逐漸難以滿足教學業(yè)務的需求，教室采用全關網(wǎng)絡方案部署，勢在必行。

  那么以太全光網(wǎng)絡和PON網(wǎng)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(wǎng)絡部署和PON網(wǎng)絡部署的優(yōu)勢。

  以太全光網(wǎng)絡部署

圖4 教室場景以太全光網(wǎng)絡組網(wǎng)示意圖

  首先，采用以太全光、光纖入室的方式，這種方式能夠為教室提供千兆網(wǎng)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(xiàn)教室內有線、無線、監(jiān)控、廣播、物聯(lián)網(wǎng)、中控等設備多網(wǎng)合一，上課過程中教學視頻、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(tǒng)以太網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡擴展升級。

  PON網(wǎng)絡部署

圖5 教室場景PON網(wǎng)絡組網(wǎng)示意圖

  首先，采用1:8分光比，可實現(xiàn)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(xiàn)教室內有線、無線、IOT設備一網(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、濕度等復雜環(huán)境對網(wǎng)絡影響，提升網(wǎng)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(xiàn)1Gbps~10Gbps的帶寬升級，無須更換前端設備。

  顯而易見，較于傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡來說，以太全光網(wǎng)絡和PON網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡在面對多業(yè)務的時候，能夠做到全網(wǎng)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(wǎng)絡方案。