高校寬帶組網(wǎng)方案研究

鄭旌

（中國移動通信集團(tuán)福建有限公司，福州 350003）

1 引言

大學(xué)生是中國最獨特的細(xì)分群體，人數(shù)眾多，通信需求旺盛，由于居住地的改變新生是新增用戶的重要來源；整體消費能力強，是新業(yè)務(wù)的使用先鋒和有力傳播者；成長性強，是眼下的影響力高端用戶，未來的價值中高端客戶。

高校校園市場是運營商重要戰(zhàn)略性市場，校園市場份額影響整體市場份額，因此中國移動對高校校園市場歷來高度重視。憑借覆蓋最好的GSM網(wǎng)絡(luò)，日臻完善的TD－SCDMA和WLAN網(wǎng)絡(luò)，品牌認(rèn)可度極高的“動感地帶”，豐富的校園市場工作經(jīng)驗和營銷渠道，為學(xué)生用戶精心設(shè)計的資費和產(chǎn)品，不斷推出的特色數(shù)信業(yè)務(wù)，中國移動歷年來在高校校園市場處于優(yōu)勢地位。

高校競爭手段正由“品牌概念+營銷資源” 向“品牌價值+信息化應(yīng)用” 轉(zhuǎn)變，為保持領(lǐng)先優(yōu)勢，中國移動應(yīng)發(fā)揮固有強項，并針對短板補強，即強化固移融合，推動3G和WLAN深度覆蓋，加強校企合作。而有線接入網(wǎng)建設(shè)是開展有線寬帶業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，是無線寬帶建設(shè)必須的資源準(zhǔn)備，是校園信息化合作的前提條件，是中國移動奠定校園市場勝局必須攻克的難關(guān)。

2 高校校園的寬帶需求和特點

高校校園是非常特殊的集團(tuán)客戶，高校校園寬帶網(wǎng)絡(luò)是非常特殊的多屬性網(wǎng)絡(luò)，一則高校校園是行政和價值雙重高級別的重點集團(tuán)客戶，教學(xué)樓、辦公樓和圖書館等樓宇是工作區(qū)域，其網(wǎng)絡(luò)具有典型的集團(tuán)內(nèi)網(wǎng)屬性，與教育網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)皆有互聯(lián)；二則高校校園內(nèi)生活著為數(shù)眾多的學(xué)生、教職工以及家屬，宿舍區(qū)和家屬區(qū)是生活區(qū)域，其網(wǎng)絡(luò)具有類似家庭客戶寬帶網(wǎng)絡(luò)的屬性，但又有一些特殊的要求。

由于校園內(nèi)網(wǎng)一般已經(jīng)建成，而高校校園市場爭奪的重點在于學(xué)生用戶，因此高校校園寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點在于學(xué)生宿舍區(qū)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以下主要對高校校園宿舍區(qū)的寬帶需求和特點進(jìn)行分析：

（1）寬帶是校園學(xué)生的剛性通信需求。

（2）學(xué)生上網(wǎng)有訪問互聯(lián)網(wǎng)、校園內(nèi)網(wǎng)（可選）和教育網(wǎng)（可選）的需求，流量以訪問互聯(lián)網(wǎng)為主，互聯(lián)網(wǎng)出口帶寬需求大。

（3）對學(xué)生上網(wǎng)必須進(jìn)行實行統(tǒng)一的認(rèn)證、計費策略，以提高網(wǎng)絡(luò)安全性和網(wǎng)絡(luò)利用率。

（4）對學(xué)生上網(wǎng)常有嚴(yán)格的控制管理要求，如時間管理和上網(wǎng)行為管理，宜部署用戶上網(wǎng)日志審計系統(tǒng)。

（5）學(xué)生上網(wǎng)用戶數(shù)量多，密度大，寬帶業(yè)務(wù)并發(fā)率高，對網(wǎng)絡(luò)性能要求高但資費低廉，應(yīng)貫徹低成本建網(wǎng)原則。

3 主流有線接入技術(shù)方案

高校寬帶組網(wǎng)須支撐面向?qū)W生個人提供有線寬帶業(yè)務(wù)，以促進(jìn)手機(jī)+寬帶融合業(yè)務(wù)的發(fā)展。學(xué)生數(shù)量眾多，又以6～8人為一組居在15m2左右的宿舍中，從而要求高校寬帶網(wǎng)絡(luò)能力密度遠(yuǎn)大于普通家庭。

學(xué)生對于即時流量大的在線網(wǎng)游和網(wǎng)絡(luò)媒體應(yīng)用多，大量學(xué)生上網(wǎng)又集中在課余時間，從而要求高校寬帶網(wǎng)絡(luò)必須具備強大的網(wǎng)絡(luò)性能，并適應(yīng)業(yè)務(wù)并發(fā)率高的需求。

總之，高校寬帶組網(wǎng)必須在不降低網(wǎng)絡(luò)性能的前提下，探討低成本建網(wǎng)的方案。以下主要從“PON＋LAN”和“路由器＋交換機(jī)”兩種主流有線接入方案入手，考慮在網(wǎng)絡(luò)末梢通過家庭交換機(jī)擴(kuò)展端口，試圖歸并同路由多條駐地網(wǎng)弱電線纜的敷設(shè)工作量，減少造價中占比較大的駐地弱電線纜及其施工造價，比較多方案造價從而甄選出造價最低的技術(shù)方案。

3.1 技術(shù)方案一：PON＋LAN

方案特點：

（1）PON直連宿舍PC組網(wǎng)。即在全業(yè)務(wù)節(jié)點或校中心機(jī)房設(shè)置OLT，大樓設(shè)置ONU直接接入PC終端。

（2）為覆蓋宿舍內(nèi)每一名學(xué)生用戶，每學(xué)生床頭布放1根戶線，采用“直接布線至床頭”模式。

技術(shù)方案一的擴(kuò)展：在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，可采用家庭交換機(jī)擴(kuò)展PON端口，則每學(xué)生宿舍布放1根戶線， 采用“布線到宿舍，家庭交換機(jī)擴(kuò)展端口，布線到床頭”模式。

3.2 技術(shù)方案二：路由器＋交換機(jī)

方案特點：

（1）路由器、交換機(jī)多級組網(wǎng)。在校園內(nèi)設(shè)置核心路由器作為出口，大樓匯聚交換機(jī)作為匯聚設(shè)備，交換機(jī)用于PC終端接入。

（2）為覆蓋宿舍內(nèi)每一名學(xué)生用戶，每學(xué)生床頭布放1根戶線，采用“直接布線至床頭”模式。

技術(shù)方案二的擴(kuò)展：在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，可采用家庭交換機(jī)擴(kuò)展交換機(jī)端口，則每學(xué)生宿舍布放1根戶線， 采用“布線到宿舍，家庭交換機(jī)擴(kuò)展端口，布線到床頭”模式。

上述兩種方案示意如圖1所示。

3.3 應(yīng)用于高校寬帶組網(wǎng)的方案比較

建立一個高校模型，設(shè)定某一學(xué)校共有學(xué)生5520人，學(xué)生宿舍樓7棟，包括宿舍樓A型3棟和B型4棟，宿舍樓A型樓高6層、宿舍數(shù)120個、可住學(xué)生720人，宿舍樓B型樓高7層、宿舍數(shù)140個、可住學(xué)生840人。提供每宿舍10Mbit/s帶寬、每學(xué)生1～2Mbit/s個人帶寬的有線寬帶業(yè)務(wù)，上述幾種技術(shù)方案用戶感知相似，造價分別如表1所示。

方案比較小結(jié)：

（1）比較 “PON+LAN”和“路由器＋交換機(jī)”方案，“PON+LAN”造價較低。

（2）比較“布線到宿舍” 和“直接布線到床頭”模式，“布線到宿舍”因大量節(jié)約線纜的建設(shè)工作量從而造價較低，但需要通過宿舍內(nèi)增加家庭交換機(jī)進(jìn)行端口擴(kuò)展，以滿足每個學(xué)生用戶上網(wǎng)需求。

綜合比較，有線接入優(yōu)選“PON＋LAN”方案，根據(jù)實際情況選擇“PON直接覆蓋”和“PON＋家庭交換機(jī)”模式。

圖1 兩種技術(shù)方案示意圖

表1 幾種技術(shù)方案的不同造價

“PON＋家庭交換機(jī)”模式投資最低，但網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)略為復(fù)雜，家庭交換機(jī)不易網(wǎng)管且施工安裝和日常維護(hù)要求較高?！癙ON直接覆蓋”模式投資較高，但網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，網(wǎng)管功能強大。

4 高校寬帶組網(wǎng)整體解決方案

根據(jù)不同高校的管理要求，高校與電信運營商對于認(rèn)證、計費等互聯(lián)網(wǎng)運營管理以及學(xué)生上網(wǎng)行為管理的分工主要有3種：（1）模型一，學(xué)校不介入宿舍區(qū)互聯(lián)網(wǎng)運營管理和學(xué)生上網(wǎng)行為管理，交由運營商負(fù)責(zé)管理；（2）模型二：學(xué)校負(fù)責(zé)校園網(wǎng)運營管理并通過用戶上網(wǎng)日志審計系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)生上網(wǎng)行為管理，運營商負(fù)責(zé)互聯(lián)網(wǎng)運營管理；（3）模型三：學(xué)校負(fù)責(zé)校園網(wǎng)運營管理、寬帶認(rèn)證計費并通過用戶上網(wǎng)日志審計系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)生上網(wǎng)行為管理，運營商負(fù)責(zé)寬帶業(yè)務(wù)受理和開通等?？梢钥闯?，從模型一到模型三，學(xué)校管理越趨嚴(yán)格。

高校學(xué)生上網(wǎng)有訪問互聯(lián)網(wǎng)、校園內(nèi)網(wǎng)和教育網(wǎng)的需求，要求宿舍區(qū)同一信息口可訪問互聯(lián)網(wǎng)、校園網(wǎng)和教育網(wǎng)，結(jié)合上述管理分工解決方案有兩種：（1）通過互聯(lián)網(wǎng)公網(wǎng)訪問校園網(wǎng)和教育網(wǎng)，宿舍區(qū)有線寬帶網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)完全獨立，如模型一；（2）在高校中心機(jī)房建立互聯(lián)網(wǎng)與校園網(wǎng)教育網(wǎng)直聯(lián)鏈路，學(xué)生訪問互聯(lián)網(wǎng)、校園網(wǎng)和教育網(wǎng)在中心機(jī)房實現(xiàn)分流，如模型二、三。

4.1 模型一

管理分工：學(xué)校不介入宿舍區(qū)互聯(lián)網(wǎng)運營管理和學(xué)生上網(wǎng)行為管理，交由運營商負(fù)責(zé)管理。

組網(wǎng)特點：本模型有線接入采用PON＋LAN方案，引用上述“有線接入優(yōu)選PON＋LAN方案”的結(jié)論。宿舍區(qū)有線寬帶網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)完全獨立。如圖2所示。

數(shù)據(jù)訪問流向：

（1）訪問互聯(lián)網(wǎng)：宿舍區(qū)寬帶用戶通過OLT和互聯(lián)網(wǎng)專線出口接入中國移動CMNET城域網(wǎng)，在中國移動認(rèn)證服務(wù)器采用PPPoE方式實現(xiàn)用戶認(rèn)證與計費，后訪問互聯(lián)網(wǎng)資源。

（2）訪問校園網(wǎng)：宿舍區(qū)寬帶用戶通過中國移動認(rèn)證服務(wù)器認(rèn)證后訪問互聯(lián)網(wǎng)，并以公網(wǎng)方式訪問校園網(wǎng)公網(wǎng)應(yīng)用。

（3）用戶互訪：宿舍區(qū)寬帶用戶互訪、文件互傳等將占用設(shè)備性能開銷，影響正常業(yè)務(wù)開展且無法計費，因此原則上限制用戶互訪。校園用戶實際互訪均通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行，例如利用IM軟件進(jìn)行文件互傳、利用對戰(zhàn)平臺等實現(xiàn)局域網(wǎng)游戲。

4.2 模型二

管理分工：學(xué)校負(fù)責(zé)校園網(wǎng)運營管理并通過用戶上網(wǎng)日志審計系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)生上網(wǎng)行為管理，運營商負(fù)責(zé)互聯(lián)網(wǎng)運營管理。對高校寬帶業(yè)務(wù)統(tǒng)一規(guī)范后，用戶上網(wǎng)日志審計設(shè)備宜上移至運營商側(cè)，無需對一所高校獨立建設(shè)，但管理權(quán)限可發(fā)放給學(xué)校。

組網(wǎng)特點：本模型有線接入采用PON＋LAN方案，引用上述“有線接入優(yōu)選PON＋LAN方案”的結(jié)論。宿舍區(qū)有線寬帶網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)通過BRAS互聯(lián)。如圖3所示。

數(shù)據(jù)訪問流向：

（1）訪問互聯(lián)網(wǎng)：宿舍區(qū)寬帶用戶通過OLT、校園內(nèi)網(wǎng)BRAS和互聯(lián)網(wǎng)專線出口接入中國移動CMNET城域網(wǎng)，在中國移動認(rèn)證服務(wù)器采用PPPoE方式實現(xiàn)用戶認(rèn)證與計費，后訪問互聯(lián)網(wǎng)資源。

（2）訪問校園網(wǎng)：宿舍區(qū)寬帶用戶通過校園內(nèi)網(wǎng)BRAS（由BRAS作為DHCP服務(wù)器），免認(rèn)證訪問校園網(wǎng)和教育網(wǎng)。

（3）用戶互訪：同模型一。

4.3 模型三

圖2 模型一示意圖

圖3 模型二示意圖

管理分工：學(xué)校負(fù)責(zé)校園網(wǎng)運營管理、寬帶認(rèn)證計費并通過用戶上網(wǎng)日志審計系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)生上網(wǎng)行為管理，運營商負(fù)責(zé)寬帶業(yè)務(wù)受理和開通等。對高校寬帶業(yè)務(wù)統(tǒng)一規(guī)范后，用戶上網(wǎng)日志審計設(shè)備宜上移至運營商側(cè)，無需對一所高校獨立建設(shè)，但管理權(quán)限可發(fā)放給學(xué)校。

組網(wǎng)特點：由于學(xué)校主要采用802.1x協(xié)議實現(xiàn)寬帶認(rèn)證，而“PON＋LAN”方案中的PON和低端交換機(jī)設(shè)備不支持802.1x認(rèn)證，所以本模型有線接入無法采用造價較低從而推薦優(yōu)選的“PON＋LAN”方案，而采用“路由器＋交換機(jī)”方案。 宿舍區(qū)有線寬帶網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)通過路由器和交換機(jī)互聯(lián)。如圖4所示。

數(shù)據(jù)訪問流向：

（1）訪問互聯(lián)網(wǎng)：宿舍區(qū)寬帶用戶通過路由器、交換機(jī)上聯(lián)，在學(xué)校認(rèn)證服務(wù)器采用802.1x方式認(rèn)證后，互聯(lián)網(wǎng)流量通過互聯(lián)網(wǎng)專線出口接入中國移動CMNET城域網(wǎng)，后訪問互聯(lián)網(wǎng)資源。

圖4 模型三示意圖

（2）訪問校園網(wǎng)：宿舍區(qū)寬帶用戶在學(xué)校認(rèn)證服務(wù)器采用802.1X方式認(rèn)證后，訪問校園網(wǎng)和教育網(wǎng)。

（3）用戶互訪：同模型一。

中國移動認(rèn)證計費系統(tǒng)與學(xué)校認(rèn)證計費系統(tǒng)需開發(fā)接口并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，以交換用戶業(yè)務(wù)信息，聯(lián)合實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)管理。

4.4 模型比較

根據(jù)上述三種模型的特點分析，建議優(yōu)選中國移動PPPoE認(rèn)證方式，可根據(jù)學(xué)校的要求靈活選用模型一和模型二。

模型三不推薦為優(yōu)選方案的原因如下：

（1）為學(xué)校單獨建設(shè)認(rèn)證計費系統(tǒng)，獨立于中國移動認(rèn)證計費系統(tǒng)之外，并需開發(fā)特殊接口，增加了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，大大提高了建設(shè)投資和維護(hù)難度。

（2）為了對用戶上網(wǎng)帶寬進(jìn)行控制，增設(shè)造價較高的專業(yè)流控系統(tǒng)。

（3）存在廣播風(fēng)暴及ARP攻擊風(fēng)險，對校方網(wǎng)管人員技術(shù)水平要求較高。

5 結(jié)束語

高校寬帶組網(wǎng)優(yōu)選 “PON＋LAN”技術(shù)方案，優(yōu)選中國移動PPPoE認(rèn)證方式，管道、光纜和接入網(wǎng)設(shè)備建設(shè)要統(tǒng)一考慮TD－SCDMA、WLAN、有線寬帶和高?！耙豢ㄍā钡冉尤胄枨?，強化跨專業(yè)協(xié)同建設(shè)。

在建設(shè)有線接入網(wǎng)基礎(chǔ)上，更需要打造高校整體信息化解決方案，將WLAN網(wǎng)絡(luò)部署在有線寬帶網(wǎng)的末端，作為有線接入的補充和延伸，接入相同的認(rèn)證計費服務(wù)器，實現(xiàn)無線有線寬帶網(wǎng)絡(luò)融合和統(tǒng)一寬帶帳號認(rèn)證；大力推進(jìn)以基于RF-SIM技術(shù)的高校 “一卡通”為核心應(yīng)用的信息化建設(shè)，利用信息化方案與教育主管部門建立深入的合作關(guān)系，推動校園信息化應(yīng)用與個人業(yè)務(wù)的組合營銷，增強校園市場客戶的粘性與忠誠度。

[1] 張杰等編. 光網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)與支撐技術(shù)[M]. 北京：北京郵電大學(xué)出版社.

[2] 顧畹儀, 張杰編著. 全光通信網(wǎng)[M]. 北京：北京郵電大學(xué)出版社.