高校教學(xué)樓網(wǎng)絡(luò)改造方案設(shè)計與研究

楊朋

（天津師范大學(xué)信息化辦公室 天津 300087）

1 引言

高校的校園網(wǎng)在教育信息化建設(shè)承擔(dān)著基石的作用，離開校園網(wǎng)的支持所有的信息化服務(wù)和建設(shè)都將淪為空談[1]。當(dāng)前，學(xué)校幾乎所有的教室都具備數(shù)字多媒體功能，在教學(xué)過程加入了云存儲、云課程，基本實(shí)現(xiàn)了智能教學(xué)、智慧教學(xué)[2]，這便將教學(xué)區(qū)的有線網(wǎng)和無線網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性放在了一個極其重要的地位[3]，這就要求學(xué)校進(jìn)一步深度完善網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改進(jìn)教學(xué)樓的上網(wǎng)環(huán)境，以適應(yīng)新時代的教學(xué)模式和教學(xué)質(zhì)量[4]。

2 教學(xué)樓網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，大多數(shù)高校都對校園網(wǎng)的有線全覆蓋已經(jīng)運(yùn)行15年以上，無線網(wǎng)運(yùn)行也大都超過10年[5]，設(shè)備老化問題已日漸凸顯，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)物理線路損壞率較高，校園網(wǎng)網(wǎng)速慢、負(fù)載大，有線節(jié)點(diǎn)損壞率和維修率較高，無線校園網(wǎng)覆蓋低、信號弱等，加之Wlan沒有進(jìn)行更加細(xì)致合理的劃分無疑極大地影響了上網(wǎng)體驗(yàn)[6]。

天津師范大學(xué)勸學(xué)樓內(nèi)網(wǎng)絡(luò)分布涉及到校園網(wǎng)有線網(wǎng)、校園網(wǎng)無線網(wǎng)、教務(wù)專網(wǎng)、考試專網(wǎng)、監(jiān)控專網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而各類網(wǎng)絡(luò)往往為不同的部門管理，這無疑造成了布線難、尋線難、標(biāo)記混亂、線路繁雜、信號相互干擾、維護(hù)保養(yǎng)難等一系列的問題，極大地影響了校園網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化管理，同時也產(chǎn)成了安全隱患。本文涉及到對天津師范大學(xué)勸學(xué)樓原有的綜合布線系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，更新一些有線和無線設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試與集成優(yōu)化，并對整樓范圍內(nèi)所有的布線系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展和更新等，使之從整體上完善勸學(xué)樓的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)，從而更好地保障教務(wù)系統(tǒng)、考試系統(tǒng)、教學(xué)系統(tǒng)等對網(wǎng)絡(luò)使用的需要，同時各個部門也可以更好地對本部門的網(wǎng)絡(luò)以及其他設(shè)備進(jìn)行管理和維護(hù)。

3 教學(xué)樓總體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

天津師范大學(xué)勸學(xué)樓內(nèi)的校園網(wǎng)拓?fù)鋱D如圖1所示。校園網(wǎng)是由學(xué)校信息中心的核心層交換機(jī)下聯(lián)到勸學(xué)樓匯聚層交換機(jī)，在勸學(xué)樓匯聚層交換機(jī)主要存放在轄區(qū)內(nèi)所有接入層用戶網(wǎng)關(guān)，對流量進(jìn)行過濾和監(jiān)控。將流量過濾至多業(yè)務(wù)控制系統(tǒng)用和計費(fèi)認(rèn)證系統(tǒng)等認(rèn)證體系中去，通過對師生賬號進(jìn)行甄別，并將將其加入認(rèn)證計費(fèi)體系，通過Web Portal界面進(jìn)行對師生的登錄信息進(jìn)行身份識別，使用時長、區(qū)域、方式、流量等各種因子對其進(jìn)行策略管理和認(rèn)證計費(fèi)。

圖1 勸學(xué)樓網(wǎng)絡(luò)總體拓?fù)鋱D

在勸學(xué)樓匯聚交換機(jī)下，通過進(jìn)行子網(wǎng)Wlan劃分，將其劃分為三個Wlan段，分出教務(wù)專網(wǎng)段、考試專網(wǎng)段和普通校園網(wǎng)接入段，并對其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離，防止不同功能的Wlan段進(jìn)行相互干擾，同時對每個節(jié)點(diǎn)訪問的端口號，權(quán)限進(jìn)行配置、管理和控制。

教務(wù)專網(wǎng)和考試專網(wǎng)通過光纖配線架直接連到教務(wù)專用交換機(jī)和考試專用交換機(jī)上。它們分別擁有著自己的服務(wù)器進(jìn)行對其教務(wù)系統(tǒng)和一些考試系統(tǒng)進(jìn)行管理，存在獨(dú)立的線纜，連接到各個教室，保證專網(wǎng)專用。

普通校園網(wǎng)的有線網(wǎng)和無線網(wǎng)接入使用24芯室外單模光纖分別直接上聯(lián)至各自的有線接入式交換機(jī)和無線接入式交換機(jī)，并使用網(wǎng)絡(luò)配線架進(jìn)行理線，布線依據(jù)樓宇原有的橋架進(jìn)行布線敷設(shè)。

4 項(xiàng)目改造實(shí)施

針對單個教室，對其節(jié)點(diǎn)進(jìn)行放置方式如下，在教室在正中間放置大功率無線AP，在教室前端靠講臺處放置校園網(wǎng)有線節(jié)點(diǎn)TO，教務(wù)節(jié)點(diǎn)JW，考務(wù)節(jié)點(diǎn)KS，分別接入到各自的交換機(jī)中，如圖2所示。

圖2 單個教室網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4.1 無線AP放置方案

無線AP連接，依照勸學(xué)樓的實(shí)際地理空間分布和需求情況，科學(xué)挑選位置放置合適數(shù)量的無線接入點(diǎn)，針對教室在正中間放置一個無線AP，針對大型會議室放置2-3個無線AP，滿足教室按照座位數(shù)所能承載最多人數(shù)。這樣可以為該區(qū)域中的移動用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的校園網(wǎng)服務(wù)。

無線AP使用基于802.11ac協(xié)議的，具備防水防雷功能的高密吸頂式AP。該AP使用更加先進(jìn)的5GHz頻帶進(jìn)行通信，可以提供更快的網(wǎng)絡(luò)速度、更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)和更安全的網(wǎng)絡(luò)策略，AP直接安裝在房間的天花板上，不僅僅可以保證牢固、可靠、美觀，同時也能保證無線網(wǎng)絡(luò)信號。

無線AP部署結(jié)束后需要對其各種性能和功能進(jìn)行測試和調(diào)優(yōu)，包括無線接受信號的功率和強(qiáng)度、單個房間性能，多房間混合終端的并發(fā)性能，AP即插即用性，無線網(wǎng)覆蓋面積、時延和丟包率、最大接入用戶數(shù)、同AP下用戶隔離測試等內(nèi)容進(jìn)行測試。

4.2 有線網(wǎng)節(jié)點(diǎn)放置

將每個教室原有的1個節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展至2個有線節(jié)點(diǎn)，一主一備連接到接入式交換機(jī)上，有線節(jié)點(diǎn)大都分布在講臺附近，其中一個節(jié)點(diǎn)之間連到教室的多媒體電腦上，另一個節(jié)點(diǎn)留做備用，以供教師上課時使用便攜式設(shè)備時使用。同時，在大型報告廳或會議室適當(dāng)多放置幾個有線節(jié)點(diǎn)，使得前后區(qū)域均可通過較短的雙絞線進(jìn)行連接。

有線節(jié)點(diǎn)模塊使用6A非屏蔽免打信息模塊，采用位差式金線排布和IDC端接方式，外殼采用聚碳酸酯塑料料材，同時后蓋設(shè)計雙電抗技術(shù)的防塵罩，降低受損頻率和人為破壞。

有線網(wǎng)建構(gòu)完成后需要對系統(tǒng)吞吐量與接入帶寬，用戶的上網(wǎng)方式和上下線方式，整網(wǎng)地址資源，AC日志記錄功能，無感知系統(tǒng)測試，數(shù)據(jù)應(yīng)用進(jìn)行測試。

4.3 教務(wù)和考試節(jié)點(diǎn)分配方案

每個教室必須預(yù)留出教務(wù)和考試節(jié)點(diǎn)，由于對信息點(diǎn)需求較少，可直接采用壁掛式機(jī)柜將其分類出弱電間，以便更好地管理和保障安全，教務(wù)和考試節(jié)點(diǎn)分別上聯(lián)至各自系統(tǒng)的專用交換機(jī)進(jìn)行管理，閑時網(wǎng)絡(luò)中心會對其端口號進(jìn)行限制，當(dāng)出現(xiàn)教務(wù)考試或教師資格考試等一系列需要使用的時候，通過網(wǎng)絡(luò)中心對其端口和權(quán)限進(jìn)行開放，同時關(guān)閉校內(nèi)有線或者無線端口，保證上網(wǎng)環(huán)境。

教務(wù)處等部門可以通過配置模擬考試環(huán)境，通過配置虛擬服務(wù)器，對其漏洞掃描、網(wǎng)速監(jiān)測、時延和丟包率監(jiān)測等操作對專網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性和網(wǎng)速進(jìn)行測試。

4.4 布線方案

勸學(xué)樓的網(wǎng)絡(luò)線路主要包括光纖跳線和雙絞線，光纖跳線主要連接匯聚交換機(jī)和接入交換機(jī)之間以及接入交換機(jī)和接入交換機(jī)之間的堆疊。而雙絞線則是連接網(wǎng)絡(luò)弱電間連接至各個教室的線路。

進(jìn)行布線操作時應(yīng)充分遵循科學(xué)設(shè)計，優(yōu)化線路，合理布局的原則，纜線布放時長度、空間必須保持冗余，以便于更好地進(jìn)行快速維護(hù)和信息節(jié)點(diǎn)增加；充分考慮到布放纜線的牽引力和所處的區(qū)域位置，進(jìn)行靈活布置，并留有緩沖的余量；光纖與雙絞線在同一個管道鋪設(shè)時應(yīng)分開布放，可通過增加預(yù)設(shè)子管，并將光纖放入，使之隔離；使用同一品牌光纖跳線和雙絞線，以保證網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)設(shè)計、風(fēng)格、質(zhì)量一致性。

布線結(jié)束后需要對線路衰耗率、性能指標(biāo)、安裝工藝、標(biāo)簽標(biāo)記情況等進(jìn)行勘察和管理。

5 結(jié)束語

通過對學(xué)校勸學(xué)樓網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深度改造，一方面可以提供一個更加先進(jìn)、可靠、安全的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，另一方面可以打破各部門原來“各自為政”的痼疾，促進(jìn)為各個部門通力合作，相互配合，方便管理，共同監(jiān)督的環(huán)境，打造出一個良好的校園網(wǎng)環(huán)境，并為教育信息化改革打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[7]。同時，還需要積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，充分考量實(shí)際應(yīng)用需求，繼續(xù)不斷優(yōu)化和調(diào)整更加合理擇選組網(wǎng)方式。

基金項(xiàng)目：

校教育基金-基于有線無線一體化的高校校園網(wǎng)認(rèn)證體系研究與設(shè)計（項(xiàng)目編號：52WT1613）。