基于极简以太全光的校园网络规划设计

基于极简以太全光的校园网络规划设计

一、选题简介、意义

根据国家十四五规划，在2021年至2025年要实现高校全光网。为学校设计极简以太全光网络，即对学校进行光进铜退改造，满足学校对于教学场景高带宽的需求。随着学校的业务和流量的不断增多，传统网络已经无法满足学校的未来的发展规划。凭借成本和速率的优势，光纤将逐步代替双绞线，在万兆以太网时代，光纤将成为主流。传统网络架构运维困难，极简以太全光可以基于sdn对网络设备管理，可以快速定位网络故障，让网络运维更简单。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

1. 课题研究及主要研究内容

调查当前中学校园网络现况，传统网络架构下教师，学生，工作人员当前网络所遇到的问题，机房运维人员在运维管理方面的需求。针对遇到的问题，需求对网络进行设计与规划。主要研究内容：

1.从网络架构方面对中学网络进行以太全光设计。

2.对设备进行选型。

3.利用锐捷ONC平台对学校网络进行sdn设计。

4.对当前学校师生所遇到的问题提出解决方案。

5.无线网络的规划设计。

2.预期目标

利用锐捷极简以太全光对中学网络进行设计，通过锐捷ONC平台对网络设备进行批量化配置，让该设计能够满足未来5年甚至10年的需求，同时能够快速定位网络故障的位置。让中学网络的运维变的更简单。

3. 研究步骤

从校园网络需求开始分析，对师生进行调研，根据现阶段所遇到的问题逐步提出解决方案，规划网络拓扑，进行设备选型，搭建合理的网络设计方案，进行网络设备的模拟配置，最后进行模拟配置，以达到预期目标。

4.研究方法、措施

对中学师生进行调研，了解师生遇到的问题。实地勘察中学网络环境，确认设备的安放位置。利用仿真模拟平台对网络设备进行模拟与配置。查找文献，对案例进行分析，逐步完善中学网络的配置。

二、设计（论文）体系、结构（大纲）

1.绪论

1.1研究背景以及意义

1.2国内中学网络现状

2.中学校园网络需求分析

2.1中学状况分析

2.2中学网络需求分析

3.中学网络设计规划

3.1网络拓扑图设计

3.2中学网络布线图

3.3 vlan规划

3.4 IP地址规划

4.设备选型

4.1接入层的设备选择

4.2汇聚层的设备选择

4.3核心层的设备选择

4.4无线接入设备选择

5.锐捷极简以太全光INC平台技术

5.1零配置上线

5.2故障零配置替换

5.3终端接入管控

5.4光链路运维

5.5网络运维

6.配置实现

6.1接入层的设备配置

6.2汇聚层的设备配置

6.3核心层的设备配置

6.4无线接入设备配置

7.测试

7.1内网联通性测试

7.2 IP地址分配测试

7.3外网连通性测试

8.总结与展望

一、绪论

（一）研究背景以及意义

1．研究背景

根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，在2021年至2025年要实现教育行业全光网，“十四五”期间，学校教育新型基础设施建设的发展仍将不断深入。

五年以前，双绞线构架因为其方便部署，结实耐用，带宽充足成为了以太网首选链路介质。随着高学校业务与学校校流量的不断增长和深入，双绞线已经占满了弱电桥架。现有的网络架构将难以适应未来业务的变化。凭借成本和速率的优势，光纤网络将会逐步替代双绞线。高速全光网络，时当今高校信息化的一个明确方向，重点是在全光以及高速。

2．现有以太全光实现技术

以太全光的实现技术，主要有三种：

GPON (Gigabit-Capable Passive Optical Networks) 技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准。

EPON (Ethernet Passive Optical Network, 以太网无源光网络)，是基于以太网的PON技术。它采用点到多点结构、无源光纤传输，提供多种业务。EPON技术由IEEE802.3 EFMI作组进行标准化。

光纤以太网，光纤以太网指利用在光纤上运行以太网LAN数据包，接入现有网络。底层连接可以以任何标准的以太网速度运行，包括10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps、100Gbps、甚至400Gbps。IEEE802.3标准制定了以太网的技术标准。

3.以太全光技术与极简以太全光

PON方案虽然成本较低，技术较为成熟，但是带宽变化需要PON方案重新规划分光比，重新部署光纤。随着教室的增多，教室业务的增加，PON需要对教室进行分光，实际上到每一间教室带宽是很低的，本质上没有解决带宽增长的需求。只是满足了全光的特点，没有解决高速的需求。同时使用PON网络进行运维时。核心，出口数据中心以太组网，汇集，接入PON需要使用两套系统，管理复杂，PON也不支持SDN的特性，网络设备无法被灵活控制和调度，无法被统一的SDN管纳。PON网络也无法实现SDN的高级特性，例如：安全服务链，业务保障等等。许多运维人员是学习数通专业知识，没有接触PON网络，运维起来也较为困难，运维人员学习及运维成本高。

传统以太网虽然技术成熟，运维成本也低，设备兼容性也强，但是其业务扩展能力差，新业务上线复杂，上线周期长，弱电间设备多，设备维护复杂，有一定的安全隐患。不能迅速的解决故障点。

那有没有结合两种方案的长处，之长避开两种方案的短处的方案呢？那便是锐捷的极简以太全光的设计方案。极简以太全光可以根据应用灵活的带宽选择1G/10G/40G/100G完美支持教育行业的应用场景，例如视频会议，校园广播等等。且极简以太全光技术成熟成本低，设备的兼容性更强，可以选择的范围更大，信息点也容易扩展。同时也支持SDN特性，新业务上线容易周期短，每栋楼所需维护的设备也少。极简以太全光采用了全光交换技术，可以实现高速数据传输和低延迟，支持多种网络协议，包括以太网、IP、MPLS等，可以满足不同应用场景的需求。同时，它还支持多种QoS策略，可以保证网络的高效运行，采用了多种冗余技术，包括链路聚合、双机热备、路由器冗余等，可以保证网络的高可靠性和可用性。采用了统一的网络管理平台，可以实现对整个网络的集中管理和监控。同时，它还支持自动化配置和故障诊断，可以大大减少网络管理员的工作量。

综上，锐捷极简以太全光是-种高速、高效、高可靠性和易于管理的方案。

（二）国内中学校园网络现状

1．国内校园网现状

在国内，校园网络的建设，最早可以追溯到一九九四年的中国教育科研网示范工程，经过二十多年教育信息化的快速发展，我国在校园网络的建设上面已经发生了巨大变化。在校园的信息化技术的发展已经由简单的应用走向了与教育的深度融合，已经发生了量的改变。

校园网络的发展可分为三个阶段，第一个阶段是大多部分的学校没有网络设备的阶段，我国过基本上已经渡过了这个阶段。第二个阶段是学校网络设备比较杂乱，学校校园网络已经实现了通过校园网络进行校园的办公，教务的管理等功能。第三个阶段则是中学网络可以提供一个安全，高校的的平台，为学校的教育事业发展提供良好的条件。现国内仅有小部分中学处于这个阶段。我国大部分学校属于第二阶段。

2.国内校园网络面临的问题

目前在我国校园网络的建设面临以下问题：

（1）校园领导者建设网络观念陈旧，应用网络的意识淡泊。

在教育信息化的时代，利用信息化设备配合教学共同教育已成为主流。但是部分高校的领导者认为校园网络可有可无。认为校园网络的建设并不能辅助学校的管理和教师的教育教学。

（2）校园领导者对校园网络建设的目的不明确，不清晰。

校园领导者对学校校园网络的建设存在认知上面的错误。在校园网络建设时，缺乏校园网络的理论知识，实践经验，没有对学校进行实地调查与勘探等等，导致了对校园网络的作用，服务对象的定位等问题的认知偏差。

（3）校园网络的应用率低

在校园网络的应用与建设中，部分学校对校园网络的应用仅仅停留于教师的的教学，学校教务的日常管理。学校的领导者并没有对学校的校园网络的重要性有着充分认知。

（4）学校综合布线存在问题。

在教学楼，行政楼等楼内的综合布线随着教室信息点的增加，布线架上线路繁杂。大部分学校仍然在使用五类双绞线和千兆多模光纤。增加信息点后，在原来的基础上增加了五类双绞线。仅仅只有小部分学校完成了综合布线的升级。

（5）学校校园网络使用的网络设备品牌不同。

学校的接入层交换机，汇聚层交换机，核心层路由器和交换机，防火墙，服务器等，品牌有锐捷，华三，华为等各个厂商的设备。每个设备的厂商不同，质量也参差不齐，配置的设备命令也不同，造成了网络设备的管理困难。