园区如何进行全光技术选型-上篇

  前面几期我们分别介绍了主流全光技术PON网络及以太全光网络的特点，可以说是各有所长。那么结合具体园区场景，我们又该如何去正确地选择最适用于该场景的方案呢？接下来让我们以校园为例，带大家了解各种常见校园场景的特点、业务需求以及最佳方案选型。

  “十四五”期间，我们进入全面建设社会主义现代化国家的进程，高等教育也迈入了现代化发展与建设的新阶段，随着教育信息化2.0时代的到来，大数据、云计算、VR、AR、区块链、人工智能、物联网等新兴技术在教育行业的逐渐普及，“数字校园”正在向“智慧校园”升级。云上办公、教育资源共享、远程课堂、多媒体教学、高清视频会议等各种依托于新兴技术的创新教学业务已经实现传统教育向智慧教育转变。而随着这些创新业务的应用普及，对校园网络也提出了更高的要求。针对校园网络目前随着各种新业务的升级导致的带宽不足、组网架构逐渐复杂、运维工作量日益增加的困境，全光网络的部署能够帮助其完美应对业务升级带来的这一系列问题。目前全光网在校园的应用主要集中于教室、宿舍、办公楼、会议室等重点场景，本期将首先为大家带来教室场景下如何选择合适的全光技术方案。

  我们先来分析一下教室的业务特点。高校教室一般分为普通教室、多功能教室和计算机教室。

  普通教室及多功能教室具备如下特点：

  1、终端种类多，包含摄像头、AP、中控设备、广播设备、教学PC、教学大屏等（如图1），业务复杂，水平布线子系统多。

图1 普通教室/多功能教室终端分布

  2、未来业务升级，例如Wi-Fi 6甚至Wi-Fi 7的普及、AR/VR/3D教学等对带宽需求变大，对网络性能、上行质量保障要求高。

  3、从流量模型上看：

  教学系统之间的联动以教室内部设备之间横向流量为主，交互持续且频繁

  教学内容如教学视频、课件文件等下载以数据中心到教室内终端纵向流量为主，由于上课时间同步，具有多教室高并发、瞬时流量大等特点

  教室监控视频数据保存以教室内终端向数据中心方向为主

  再来看计算机教室，除了以上和普通教室共有的特点之外，计算机教室还有以下特点：

  1、单教室除了教学PC、电子班牌、中控设备、摄像头、广播设备等多种终端，还需要部署数十台学生用PC，终端的种类和数量众多（如图2）；

图2 计算机教室终端分布

  （图片来源于网络，如有侵权，请联系我们）

  2、随着计算机教室业务逐渐云化，多采用VDI或VOI方案，若采用VOI架构，开机短时间内需拉取镜像，瞬时并发流量高，同样若采用VDI架构，所有的桌面以虚拟机的方式运行在数据中心服务器硬件的虚拟化层上，桌面以图像传输的方式发送到客户端，多教室与数据中心交互纵向并发流量高（如图3），对网络性能、质量保障要求高。

图3 教室流量模型变化趋势

  分析了教室场景下的业务特点及流量模型，我们据此来给教室匹配最合适的全光技术方案。

  传统的教室网络部署一般采用以太网三层组网架构，从入室交换机到楼层汇聚再到教学楼楼栋汇聚都采用铜缆网线传输，距离一般不超过100米。随着教学业务的不断升级，教室流量规模不断增加，传统以太网络的部署已经逐渐难以满足教学业务的需求，教室采用全关网络方案部署，势在必行。

  那么以太全光网络和PON网络方案，哪个才是在教室场景下的最佳选择呢？

  基于当前教室场景的特点，我们分别来了解下教室场景下以太全光网络部署和PON网络部署的优势。

  以太全光网络部署

图4 教室场景以太全光网络组网示意图

  首先，采用以太全光、光纤入室的方式，这种方式能够为教室提供千兆网络多类型有线信息点接入以及高密无线接入，上行带宽和下行带宽均能有效保障，同时还能够实现教室内有线、无线、监控、广播、物联网、中控等设备多网合一，上课过程中教学视频、课件文件的能够高速下载，外网访问流畅，有效提升师生上课网络体验和减少教学事故。室内采用无风扇静音接入交换机，无噪声干扰学生上课。

  其次，取消传统以太网络的楼层汇聚，利用楼栋全光交换机满足多教室直播上课等东西向流量模型需求，保障多课堂互动实时性。在一栋教学楼只需要建设一个楼栋弱电间即可满足全楼接入需求，管理点及故障点减少了，大大减少教学楼网络的部署成本和维护成本。

  最后，随着教学业务升级，后续教室存在更高带宽的需求时，仅需要更换楼栋全光交换机，甚至仅是在已有楼栋交换机上增加高速以太全光插卡，即可完成网络扩展升级。

  PON网络部署

图5 教室场景PON网络组网示意图

  首先，采用1:8分光比，可实现千兆带宽入室，通过动态带宽调整，极限情况下可达万兆，保障VR/AR 课堂能够提供沉浸式教学体验，同样可实现教室内有线、无线、IOT设备一网融合。

  其次，楼栋汇聚采用无源分光器，无消防隐患，降低楼栋弱电间温度、湿度等复杂环境对网络影响，提升网络稳定性，同时能够节约光纤资源及减少汇聚设备，此外入室ONU即插即用，方便管理。

  最后，随着教学业务升级，VR/AR课堂、全息课堂的普及，后续教室存在更高带宽的需求时，由于前期光纤铺设一步到位，可通过调整分光比实现1Gbps~10Gbps的带宽升级，无须更换前端设备。

  显而易见，较于传统以太网络来说，以太全光网络和PON网络部署都有较为明显的优势。两者相对来说，也各有所长，PON网络设备维护和管理成本更低，扩展升级成本也更少，而以太全光网络在面对多业务的时候，能够做到全网络一致的QoS，为多业务场景下的各种业务提供更优的流量带宽保障，故针对目前教室场景终端种类多、业务复杂、上下行带宽大，时延要求高的特点，我们当前更推荐采用以太全光网络方案。