中南大學打造湖南首個F5G全光高校

  跨湘江兩岸，依巍巍岳麓，臨滔滔湘水，中南大學坐落于歷史文化名城湖南長沙，是教育部直屬全國重點大學、國家"985工程"部省重點共建高水平大學和國家"2011計劃"首批牽頭高校，是求知治學的理想園地。

  中南大學學科門類齊全，擁有完備的有色金屬、醫(yī)學、軌道交通等學科體系，涵蓋哲學、經(jīng)濟學、法學、教育學、文學、理學、工學、醫(yī)學、管理學、藝術(shù)學等10大學科門類。以國際一流的"地、采、選、冶、材、工"有色金屬學科體系鏈，引領(lǐng)和支撐了國家有色金屬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；完備的軌道交通學科體系群，支撐我國鐵路的六次大提速，助力城市軌道交通發(fā)展領(lǐng)跑世界；同時，作為我國創(chuàng)辦最早的西醫(yī)高等學校之一，醫(yī)療學科體系集群享譽中外。

  中南大學歷經(jīng)百年辦學積淀，為國家培養(yǎng)了16位院士、1884名教授及相應正高職稱在內(nèi)的無數(shù)優(yōu)秀人才。諸多輝煌成績的背后，除了堅持以"知行合一、經(jīng)世致用"為核心的大學精神，也離不開中南大學順應中國高等教育體制改革大勢，依托校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡設施并持續(xù)演進，實現(xiàn)教學模式改革創(chuàng)新、追求卓越的辦學理念。

  打造智慧校園信息高速路，校園網(wǎng)絡尋新機

  據(jù)了解，中南大學校園網(wǎng)從1996年開始建設，已建成連接分布在長沙市區(qū)的多個校區(qū)和3個附屬醫(yī)院的跨城域的千兆光纖網(wǎng)。2012年10月，中南大學開始建設"數(shù)字中南"，建設了教學辦公網(wǎng)、學生宿舍網(wǎng)、無線示范網(wǎng)三張網(wǎng)。經(jīng)過多年的建設與發(fā)展，校園網(wǎng)的規(guī)模與網(wǎng)絡應用已達到較高水平，為教學科研、學科建設、人才培養(yǎng)、管理后勤提供全面的服務。

  為加快推進"互聯(lián)網(wǎng)+教育"的步伐，給師生教學科研、學習生活提供更加高速便捷、個性化的信息化環(huán)境，中南大學信息化建設開始探索智慧校園的"中南模式"。經(jīng)過多次調(diào)研，比較與一流大學網(wǎng)絡建設上的差距，并結(jié)合目前網(wǎng)絡建設實際情況，中南大學以政府工作報告中提出的"加大5G網(wǎng)絡和千兆光網(wǎng)建設，豐富應用場景"為方針，規(guī)劃以"三個千兆"網(wǎng)絡（千兆光網(wǎng)、5G、Wi-Fi 6）為載體，以"F5G+5G+物聯(lián)網(wǎng)"為核心技術(shù)在三年時間（2021~2023）構(gòu)建一個全聯(lián)接、全感知、全智能的智慧校園一張網(wǎng)。實現(xiàn)人人、時時、處處的泛在智慧教育目標。

  首期工程便是統(tǒng)籌規(guī)劃建設學生宿舍區(qū)網(wǎng)絡。目前，中南大學有5個校區(qū)，面積共計317萬平方米，擁有教職工5925多人，全日制在校學生5.9萬人，幾乎每人一部手機，若以"筆記本電腦+手機+PAD"組合套裝來評估網(wǎng)絡，其承載能力就需要達到18萬；而學生宿舍區(qū)往往用戶密集，現(xiàn)行網(wǎng)絡用戶平均帶寬低于10M，且故障頻發(fā)，難于維護，用戶體驗差。

  同時，智慧校園生活場景日益增多，學生對宿舍區(qū)的網(wǎng)絡質(zhì)量要求不斷提高，一卡通、智能水電表、熱水、洗衣機、充電樁等大量物聯(lián)網(wǎng)終端亟待網(wǎng)絡資源整合。

  中南大學信息與網(wǎng)絡中心副主任黎胤認為，校園網(wǎng)絡建設既要滿足廣大師生當前業(yè)務接入和承載需求，也要為未來的新業(yè)務部署留有空間和余量。在光進銅退的大趨勢下，考慮到面向未來網(wǎng)絡的演進性、可靠性、施工維護等因素，最終選擇F5G技術(shù)加持的全光園區(qū)解決方案構(gòu)建學生宿舍的基礎(chǔ)網(wǎng)絡。

  F5G全光網(wǎng)登場校園，架構(gòu)創(chuàng)新降本增效

  2020年我國已邁入第五代千兆全光時代。第五代固定網(wǎng)絡(F5G)包括以 10G PON、Wi-Fi 6 為基礎(chǔ)的千兆寬帶接入網(wǎng)絡，和以 200G/400G 單載波技術(shù)為基礎(chǔ)的全光傳送交換網(wǎng)絡。F5G大帶寬、低時延、高穩(wěn)定全光聯(lián)接的特性，能夠充分滿足高校校園對網(wǎng)絡的使用需求，因此，F5G也是智慧校園網(wǎng)絡發(fā)展的不二之選。

  本次鐵道校區(qū)、湘雅新老校區(qū)的宿舍網(wǎng)絡建設，選擇部署了華為F5G全光園區(qū)解決方案，全光園區(qū)方案具有以下幾個核心價值：

  1. 高體驗：基于上下對稱萬兆 PON網(wǎng)絡，支持DBA動態(tài)帶寬調(diào)整，每用戶平均帶寬可達1000M，最大可實現(xiàn)萬兆接入，大大改善學生上網(wǎng)體驗。

  2. 高可靠：全光網(wǎng)絡兩層極簡架構(gòu)，業(yè)務一跳入云，網(wǎng)絡時延降低50%，無源光網(wǎng)絡安全可靠，故障率降低80%，保證高效可靠數(shù)據(jù)傳輸。

  3. 綠色環(huán)保：光纖介質(zhì)低碳環(huán)保，生命周期長，面向未來可持續(xù)，同時基于無源光網(wǎng)絡技術(shù)，減少了機房、橋架、暖通、防災等配套設施，整網(wǎng)能耗降低30%。

  4. 易運維：網(wǎng)管集中運維，統(tǒng)一管理配置下發(fā)，末端ONU即插即用，即換即通，降低運維難度與成本，實現(xiàn)60%運維效率提升。

  5. 物聯(lián)網(wǎng)：中南大學信息與網(wǎng)絡中心副主任黎胤表示，"中南大學希望通過'一張網(wǎng)'建設實現(xiàn)有線、無線、物聯(lián)網(wǎng)、5G在內(nèi)的多網(wǎng)校內(nèi)高速有機融合，并且將多種職能網(wǎng)絡統(tǒng)一承載，將人、事、物互聯(lián)，終端可以隨時隨地接入網(wǎng)絡，提升師生的使用體驗和運營效率，最終實現(xiàn)業(yè)務、數(shù)據(jù)、運營的深度融合。"

  6. Wi-Fi 6全覆蓋：中南大學全新的Wi-Fi 6+萬兆上行解決方案，使無線信號覆蓋提升20%；更高速的帶寬和更全面的覆蓋，更精細化的管理和更簡單的運維；為校園帶來更加流暢和便捷的無線網(wǎng)絡。更高速的帶寬，為校區(qū)網(wǎng)絡帶來大帶寬、高并發(fā)、低時延、低功耗的特點。帶寬提升了4倍，相比較上一代Wi-Fi 技術(shù)并發(fā)用戶數(shù)提升4倍，時延平均降低了50%，業(yè)務時延降低至20ms，使用華為SmartRadio智能應用加速技術(shù)后，業(yè)務時延可再降低至10ms，功耗可以降低30%。更全面的覆蓋，華為Wi-Fi 6搭載領(lǐng)先的智能天線，可像探照燈一樣隨用戶而動，Wi-Fi信號覆蓋無死角。

  7. 網(wǎng)絡自動駕駛：整體網(wǎng)絡基于SDN+Vxlan的自動駕駛設計架構(gòu)；通過SDN技術(shù)進行設備橫向整合，構(gòu)建"融合安全、應用交付、接入控制、業(yè)務隔離、統(tǒng)一應用"的一體化安全接入交付平臺，能夠讓校園網(wǎng)更好地滿足各項信息化業(yè)務的需求。使用VXLAN技術(shù)，將原幾大校區(qū)網(wǎng)絡邏輯化成"一張網(wǎng)"，保證數(shù)據(jù)安全性，極大地節(jié)省了專網(wǎng)建設成本，新架構(gòu)提供精細化和可視化運維，將網(wǎng)絡管理人員從繁雜的網(wǎng)絡配置工作中解放出來，降低運維人力，故障響應時間減少至分鐘級。

  數(shù)字化轉(zhuǎn)型，中南大學一直在路上

  "雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越"，站在新的歷史起點，F5G全光園區(qū)解決方案從學校管理者、學生和教師的使用需求出發(fā)，點亮師生用網(wǎng)體驗，全面聯(lián)接校園數(shù)據(jù)與應用，建設面向未來的校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡，夯實智慧校園建設的根基。通過此次智慧校園一期建設，將中南大學建成湖南首個全光高校樣板點。

  同時，華為F5G全光園區(qū)解決方案超長距傳輸滿足軌道交通實驗室?guī)浊总壍谰W(wǎng)絡輕松部署，數(shù)據(jù)實時管控；大帶寬使能湘雅學院臨床試驗超清遠程教學；防電磁干擾、抗老化等獨特價值保證實驗工廠網(wǎng)絡應用高安全可靠，實現(xiàn)教學基礎(chǔ)網(wǎng)絡與中南大學鐵道、醫(yī)療、金屬冶煉等特色專業(yè)深入融合，將在中南大學二期建設中幫助學校建設成教學、科研及管理于一體的智慧校園。