大道至簡！高品質(zhì)以太全光網(wǎng)絡實現(xiàn)智慧校園極簡升級

信息化建設如火如荼，聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量飛速增長。尤其是在校園場景，傳統(tǒng)的教室只配備黑板、監(jiān)控相機、廣播等少量設備，網(wǎng)絡建設簡單，一個教室只需要一到兩個信息點位即可。但隨著國家推動教育信息化發(fā)展、智慧校園改造，黑板升級為電子大屏，電子班牌、刷卡器、打印機、微機電腦等設備都進入教室。一些學校還為每個學生都配了教學Pad，每個教室都需要高速Wi-Fi覆蓋，課堂實驗室還會不定期引進3D打印機、VR/AR等新科技，同時配有了門禁、掃碼槍、資產(chǎn)管理定位等大量的物聯(lián)網(wǎng)設備。

圖1 當前園區(qū)網(wǎng)絡遇到的典型問題
（數(shù)據(jù)來源：IDC，2022）

海量接入終端的出現(xiàn)和網(wǎng)絡翻新升級需求面臨著諸多問題：

01新增設備要重新建網(wǎng)，施工布線困難。

新設備上線需拆裝線纜橋架、規(guī)劃機柜和電源，施工會打擾正常活動進行。且舊網(wǎng)容量不足，新業(yè)務往往意味建新網(wǎng)。例如教學信息化要求實驗室為每個操作臺都配備聯(lián)網(wǎng)自動考試評分系統(tǒng)，舊網(wǎng)的1~2個信息點位嚴重不足，就需要停課重新建網(wǎng)。

02大量設備管理難度大，故障難解決。

據(jù)統(tǒng)計，僅5臺交換機設備帶來的網(wǎng)絡異常狀態(tài)組合就有150多種，且該數(shù)值隨網(wǎng)絡設備擴大呈指數(shù)級增長，傳統(tǒng)人力運維力不從心。

03大量設備沖擊舊網(wǎng)帶寬，網(wǎng)速供不應求。

“三個課堂”高清視頻需要帶寬50M/路，平板電腦帶寬30~50M/人。而教室網(wǎng)絡大多停留在百兆，無法快速升級，不能滿足全班電子化教學和線上遠程教學發(fā)展需求。

圖2教學網(wǎng)絡帶寬需求發(fā)展

04建網(wǎng)翻新與節(jié)能減排難兼顧。

大量終端必然帶來大量電能消耗，建網(wǎng)使用的耗材在生產(chǎn)、運輸、報廢過程還會產(chǎn)生許多“隱含碳”。中國將在2030年前實現(xiàn)碳達峰，綠色低碳是政策要求也是全社會的精神共識。減少能耗和耗建不僅有助于減少額外成本支出，也提升著綠色環(huán)保的企業(yè)榮譽。

高品質(zhì)以太全光園區(qū)網(wǎng)絡解決方案憑借極簡架構(gòu)、極簡管理、極速接入、綠色節(jié)能四大特性，為東南大學、西安交通大學、武漢理工大學等校園網(wǎng)絡改造升級交出了高分答卷。

極簡架構(gòu)： 三層架構(gòu)變兩層，省電省線省機房

通過中心交換機納管遠端模塊的思路，方案將核心、匯聚、接入的三層傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)簡化為核心、接入兩層，實現(xiàn)快速組網(wǎng)擴容。

布線安裝簡，節(jié)省線纜和機房

傳統(tǒng)網(wǎng)絡中樓棟弱電間為匯聚層，樓層弱電間的接入交換機面向終端，有多少設備拉多少線，線纜多、管道擠，新增業(yè)務需要從弱電井重新拉幾十米網(wǎng)線到教室。以太全光方案中無匯聚層，核心機房直連樓層弱電間中心交換機（接入交換機），一個區(qū)域的若干房間只需一根線纜，在用戶側(cè)通過遠端模塊分離端口連接設備，新增業(yè)務只需增加室內(nèi)幾米網(wǎng)線即可。

圖3 傳統(tǒng)網(wǎng)絡對比高品質(zhì)以太全光方案

遠端模塊具有4、8、16端口，并支持電氣管道、機架、桌面、掛墻等各種靈活的安裝方式。方案將傳統(tǒng)接入交換機1根線纜1終端變成了1根線纜4-16臺終端。匯聚層的樓層弱電機房、接入交換機數(shù)量，節(jié)省網(wǎng)線約77%。

布線既可利舊網(wǎng)線，也可使用光纖、光電混合纜。傳統(tǒng)網(wǎng)線因為信號衰減問題最遠只能傳輸100m，否則需要增加弱電箱續(xù)接。而使用光纖或光電混合纜，則無距離限制。光電混合纜還可以實現(xiàn)業(yè)界最遠的2000m PoE供電能力，新增設備無需增設本地供電設施，進一步節(jié)省了投資。

例如：在室外、庫房等場景，揚塵和雷雨環(huán)境要求設備防護等級高，亦不便于安裝機柜和電源，此時可直接使用光電混合纜從核心機房向監(jiān)控、AP等設備提供超遠連接，精簡了設施。核心機房通常配備UPS不間斷電源，光電混合纜從核心機房向用戶側(cè)設備供電，可實現(xiàn)本地斷電不斷網(wǎng)，為辦公、監(jiān)控等提供不間斷的網(wǎng)絡保障。

設備數(shù)量簡，一臺設備頂兩臺

中心交換機可以使用任意一款華為交換機，所有機型都可以通過遠端模塊快速擴容端口，充分適應現(xiàn)網(wǎng)舊設備。

業(yè)界最高密框式交換機CloudEngine S8700系列，可容納10000以上用戶，10槽位款型一機最大384個萬兆多速率端口，配合遠端模塊可以直接擴容6000終端，未來升級的72端口單板做到一機624個端口約萬臺設備的快速擴容能力，一臺頂兩臺。用最少的設備、最少的空間實現(xiàn)接入極簡，一臺設備一張網(wǎng)。

圖4 業(yè)界最高密接入交換機CloudEngineS8700系列

CloudEngine S5731-H光電混合系列交換機提供了創(chuàng)新的光電混合模塊，僅用一個業(yè)務口就可以實現(xiàn)光電同傳。傳統(tǒng)光模塊只能傳數(shù)據(jù)，業(yè)界許多光電混合纜為光電分離雙端口設計，要占用上下游交換機光、電兩個業(yè)務端口造成整機業(yè)務能力減半。另外，分離的電纜需配套電源理線架，部署復雜。相比之下，華為光電混合纜支持光電合一端子，無需配套專用理線架。

極簡運維： 免管理即插即用，有線無線一體管理

業(yè)界接入設備需要先規(guī)劃再配置十分復雜，或者需要額外購買網(wǎng)管平臺實現(xiàn)自動注冊上線?；谌A為創(chuàng)新的XLDP協(xié)議（極簡發(fā)現(xiàn)協(xié)議），遠端模塊上電后會自動交互報文完成上線、認證和校驗，實現(xiàn)遠端模塊即插即用，無需依賴網(wǎng)管就可免管理、免配置。同時，中心交換機可以查看遠端模塊的端口狀態(tài)、端口統(tǒng)計、PoE電源信息和光模塊信息等，并對遠端模塊下發(fā)配置。遠端模塊僅運行BIOS、APP和PoE等一些輕量化固件，使遠端模塊的啟動更加迅捷，上電即上網(wǎng)。

也就是說遠端模塊相當于一個“端口”，用戶無需任何配置管理。所有接入設備的管理工作都轉(zhuǎn)移到了中心交換機上。一般來說，接入側(cè)設備占到全網(wǎng)設備的80%以上，以太全光方案現(xiàn)在可將大多數(shù)接入側(cè)設備簡化為“端口”。按照8口遠端模塊測算，1臺48口中心交換機可以拓展端口384個，相當于傳統(tǒng)8臺接入交換機的能力，管理節(jié)點減少了87.5%。

中心交換機配備的隨板AC功能可以同時管理有線無線業(yè)務，無需單獨購買WAC控制器，做到了有線無線融合統(tǒng)一管控。可視化智能運維平臺IMaster NCE支持網(wǎng)絡策略一鍵配置下發(fā)、快速開局。獨家iPCA2.0隨流檢測技術通過實時檢測業(yè)務質(zhì)量，做到5分鐘故障自動定位優(yōu)化，實現(xiàn)了業(yè)界領先的L3.5級網(wǎng)絡自動駕駛。

這樣自動化、易管理的特性對于校園等缺乏專業(yè)網(wǎng)工的場景尤其適用，體育老師也能做網(wǎng)工，大大減輕了運維難度和故障處理時間，節(jié)省了人力成本。

極速接入： 靈活2.5GE上行，靜音千兆到終端

遠端模塊提供全千兆的下行接入，為用戶提供千兆到終端的網(wǎng)速體驗。同時具備2.5GE的極速上行能力。以4人規(guī)模的學生宿舍為例，布置一臺4口小行星連接AP或電腦，相當于可以同時為每個同學提供約80MB/s到125MB/s的網(wǎng)速，幾秒鐘就可以下載好一部教學軟件或視頻。

2.5GE上行的帶寬更適應當下和未來的網(wǎng)絡變化：以一間完善的信息化教室為模型估算，講臺電腦聯(lián)網(wǎng)云辦公需要約30M網(wǎng)速、45個學生各用一臺30M的Pad、兩個監(jiān)控攝像頭各需要20M，帶寬需求就已經(jīng)達到了1420M，再考慮跨教室視頻教學、各類電子教具和未來可能引進的VR課堂，我們的帶寬很快容易突破2000M。普通的千兆上行交換機根本無法滿足當下信息化教學的需求，但業(yè)界交換機款型上行帶寬大多直接從千兆變成萬兆，造成帶寬浪費。遠端模塊2.5GE端口的設計是最適宜未來2000M+帶寬發(fā)展趨勢的選擇，當前只有華為以太全光方案具備，在價格合理的基礎上保障了客戶未來演進帶寬需求。

圖5 光電混合纜帶寬滿足未來10年需求

另外，WI-FI升級一代只需大約5年，代際的快速變化帶來帶寬翻倍的增長，導致現(xiàn)有部署的網(wǎng)線傳輸速率的最大能力不能滿足新一代Wi-Fi的建網(wǎng)要求，網(wǎng)線需要頻繁翻新更換，重復投資。以太全光方案兼容網(wǎng)線的同時可使用光纖到桌面，速率無上限。未來10年提速無需重布線，提速升級只需簡單更換光模塊即可。

綠色節(jié)能： 樓棟每年節(jié)電10000元

低碳首先來自于網(wǎng)絡架構(gòu)的優(yōu)化：三層變兩層的極簡架構(gòu)簡化了傳統(tǒng)網(wǎng)絡線纜、機房和設備的數(shù)量，直接減少了建網(wǎng)材料和設備生產(chǎn)、運輸、報廢過程的“隱含碳”排放，有效減少了未來網(wǎng)絡規(guī)模的持續(xù)增長時龐大的材料投資占比。

設備上，憑借先進工業(yè)和創(chuàng)新技術在散熱、電源和芯片做到了高能效。遠端模塊和靜音交換機采用無風扇設計，使用專利的全向蜂窩式散熱，降低散熱功耗20%，靜音又節(jié)能。同時選用超低功耗芯片及器件，使得遠端模塊典型功耗可以控制在7W以內(nèi)（8端口款型），平均單端口功耗小于1W，相比業(yè)界節(jié)能30%以上。設備運行時5厘米外無噪聲，可以安裝在走廊、教室、甚至是桌面，不會打擾考試、上課、辦公的正?；顒?。

圖6 高能效的自研鴻雁風扇

中心交換機作為整網(wǎng)的供電能力中心，對散熱和電源設計具有更高要求。以最高密接入中心交換機CloudEngine S8700為例：采用創(chuàng)新的“Y+ ψ”形風道專利，前后通風，散熱效率提升15%；自研的鴻雁風扇采用混流式單轉(zhuǎn)子技術+高性能翼型算法，使風扇轉(zhuǎn)速提高10%、散熱功耗降低30%、噪音降低15%；一體化磁芯設計的電源模塊提升了電源能效比，使電源風阻降低30%，散熱效率提升40%。另外，交換機端口可根據(jù)負載可自動調(diào)節(jié)功率，整機設備功耗降低了約30%。

圖7 高品質(zhì)以太全光方案幫助大樓節(jié)能減排

以一座容納2000人的5層大樓為例，該方案將樓棟弱電間數(shù)量從五間減為一間，使得整樓工程布線從200km下降到50km，節(jié)省線纜約77%，客戶綜合建網(wǎng)成本降低約30%。全樓全年節(jié)碳4.6噸，節(jié)省用電 10,000 余度，相當于30000顆樹的年降碳效果。

華為高品質(zhì)以太全光園區(qū)網(wǎng)絡不僅提供了高速接入能力，還通過極簡架構(gòu)簡化了網(wǎng)絡施工和管理運維工作。簡約而不簡單，為校園、辦公等場景提供了極簡高速、綠色節(jié)能的解決方案，共同實現(xiàn)數(shù)字化升級。未來，以太全光網(wǎng)絡將持續(xù)升級，助力客戶網(wǎng)絡實現(xiàn)無人化自治，通過超寬的彈性承載網(wǎng)絡和物聯(lián)感知把數(shù)字化帶進每一間教室，打造智慧校園網(wǎng)絡。"

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