大道至簡！高品質(zhì)以太全光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智慧校園極簡升級

信息化建設(shè)如火如荼，聯(lián)網(wǎng)設(shè)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(jī)、廣播等少量設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)簡單，一個(gè)教室只需要一到兩個(gè)信息點(diǎn)位即可。但隨著國家推動(dòng)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(jī)、微機(jī)電腦等設(shè)備都進(jìn)入教室。一些學(xué)校還為每個(gè)學(xué)生都配了教學(xué)Pad，每個(gè)教室都需要高速Wi-Fi覆蓋，課堂實(shí)驗(yàn)室還會(huì)不定期引進(jìn)3D打印機(jī)、VR/AR等新科技，同時(shí)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(shè)備。

圖1 當(dāng)前園區(qū)網(wǎng)絡(luò)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(luò)翻新升級需求面臨著諸多問題：

01新增設(shè)備要重新建網(wǎng)，施工布線困難。

新設(shè)備上線需拆裝線纜橋架、規(guī)劃機(jī)柜和電源，施工會(huì)打擾正常活動(dòng)進(jìn)行。且舊網(wǎng)容量不足，新業(yè)務(wù)往往意味建新網(wǎng)。例如教學(xué)信息化要求實(shí)驗(yàn)室為每個(gè)操作臺(tái)都配備聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)考試評分系統(tǒng)，舊網(wǎng)的1~2個(gè)信息點(diǎn)位嚴(yán)重不足，就需要停課重新建網(wǎng)。

02大量設(shè)備管理難度大，故障難解決。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅5臺(tái)交換機(jī)設(shè)備帶來的網(wǎng)絡(luò)異常狀態(tài)組合就有150多種，且該數(shù)值隨網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擴(kuò)大呈指數(shù)級增長，傳統(tǒng)人力運(yùn)維力不從心。

03大量設(shè)備沖擊舊網(wǎng)帶寬，網(wǎng)速供不應(yīng)求。

“三個(gè)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(luò)大多停留在百兆，無法快速升級，不能滿足全班電子化教學(xué)和線上遠(yuǎn)程教學(xué)發(fā)展需求。

圖2教學(xué)網(wǎng)絡(luò)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(yùn)輸、報(bào)廢過程還會(huì)產(chǎn)生許多“隱含碳”。中國將在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，綠色低碳是政策要求也是全社會(huì)的精神共識(shí)。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(yù)。

高品質(zhì)以太全光園區(qū)網(wǎng)絡(luò)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(xué)、西安交通大學(xué)、武漢理工大學(xué)等校園網(wǎng)絡(luò)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(jī)房

通過中心交換機(jī)納管遠(yuǎn)端模塊的思路，方案將核心、匯聚、接入的三層傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡化為核心、接入兩層，實(shí)現(xiàn)快速組網(wǎng)擴(kuò)容。

布線安裝簡，節(jié)省線纜和機(jī)房

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中樓棟弱電間為匯聚層，樓層弱電間的接入交換機(jī)面向終端，有多少設(shè)備拉多少線，線纜多、管道擠，新增業(yè)務(wù)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(jī)房直連樓層弱電間中心交換機(jī)（接入交換機(jī)），一個(gè)區(qū)域的若干房間只需一根線纜，在用戶側(cè)通過遠(yuǎn)端模塊分離端口連接設(shè)備，新增業(yè)務(wù)只需增加室內(nèi)幾米網(wǎng)線即可。

圖3 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對比高品質(zhì)以太全光方案

遠(yuǎn)端模塊具有4、8、16端口，并支持電氣管道、機(jī)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(jī)1根線纜1終端變成了1根線纜4-16臺(tái)終端。匯聚層的樓層弱電機(jī)房、接入交換機(jī)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?yàn)?a target="_blank">信號衰減問題最遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)業(yè)界最遠(yuǎn)的2000m PoE供電能力，新增設(shè)備無需增設(shè)本地供電設(shè)施，進(jìn)一步節(jié)省了投資。

例如：在室外、庫房等場景，揚(yáng)塵和雷雨環(huán)境要求設(shè)備防護(hù)等級高，亦不便于安裝機(jī)柜和電源，此時(shí)可直接使用光電混合纜從核心機(jī)房向監(jiān)控、AP等設(shè)備提供超遠(yuǎn)連接，精簡了設(shè)施。核心機(jī)房通常配備UPS不間斷電源，光電混合纜從核心機(jī)房向用戶側(cè)設(shè)備供電，可實(shí)現(xiàn)本地?cái)嚯姴粩嗑W(wǎng)，為辦公、監(jiān)控等提供不間斷的網(wǎng)絡(luò)保障。

設(shè)備數(shù)量簡，一臺(tái)設(shè)備頂兩臺(tái)

中心交換機(jī)可以使用任意一款華為交換機(jī)，所有機(jī)型都可以通過遠(yuǎn)端模塊快速擴(kuò)容端口，充分適應(yīng)現(xiàn)網(wǎng)舊設(shè)備。

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

圖4 業(yè)界最高密接入交換機(jī)CloudEngineS8700系列

CloudEngine S5731-H光電混合系列交換機(jī)提供了創(chuàng)新的光電混合模塊，僅用一個(gè)業(yè)務(wù)口就可以實(shí)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(shè)計(jì)，要占用上下游交換機(jī)光、電兩個(gè)業(yè)務(wù)端口造成整機(jī)業(yè)務(wù)能力減半。另外，分離的電纜需配套電源理線架，部署復(fù)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(yùn)維： 免管理即插即用，有線無線一體管理

業(yè)界接入設(shè)備需要先規(guī)劃再配置十分復(fù)雜，或者需要額外購買網(wǎng)管平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(yuǎn)端模塊上電后會(huì)自動(dòng)交互報(bào)文完成上線、認(rèn)證和校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端模塊即插即用，無需依賴網(wǎng)管就可免管理、免配置。同時(shí)，中心交換機(jī)可以查看遠(yuǎn)端模塊的端口狀態(tài)、端口統(tǒng)計(jì)、PoE電源信息和光模塊信息等，并對遠(yuǎn)端模塊下發(fā)配置。遠(yuǎn)端模塊僅運(yùn)行BIOS、APP和PoE等一些輕量化固件，使遠(yuǎn)端模塊的啟動(dòng)更加迅捷，上電即上網(wǎng)。

也就是說遠(yuǎn)端模塊相當(dāng)于一個(gè)“端口”，用戶無需任何配置管理。所有接入設(shè)備的管理工作都轉(zhuǎn)移到了中心交換機(jī)上。一般來說，接入側(cè)設(shè)備占到全網(wǎng)設(shè)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(shè)備簡化為“端口”。按照8口遠(yuǎn)端模塊測算，1臺(tái)48口中心交換機(jī)可以拓展端口384個(gè)，相當(dāng)于傳統(tǒng)8臺(tái)接入交換機(jī)的能力，管理節(jié)點(diǎn)減少了87.5%。

中心交換機(jī)配備的隨板AC功能可以同時(shí)管理有線無線業(yè)務(wù)，無需單獨(dú)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(yùn)維平臺(tái)IMaster NCE支持網(wǎng)絡(luò)策略一鍵配置下發(fā)、快速開局。獨(dú)家iPCA2.0隨流檢測技術(shù)通過實(shí)時(shí)檢測業(yè)務(wù)質(zhì)量，做到5分鐘故障自動(dòng)定位優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了業(yè)界領(lǐng)先的L3.5級網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)駕駛。

這樣自動(dòng)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(yùn)維難度和故障處理時(shí)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(yuǎn)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(yàn)。同時(shí)具備2.5GE的極速上行能力。以4人規(guī)模的學(xué)生宿舍為例，布置一臺(tái)4口小行星連接AP或電腦，相當(dāng)于可以同時(shí)為每個(gè)同學(xué)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(xué)軟件或視頻。

2.5GE上行的帶寬更適應(yīng)當(dāng)下和未來的網(wǎng)絡(luò)變化：以一間完善的信息化教室為模型估算，講臺(tái)電腦聯(lián)網(wǎng)云辦公需要約30M網(wǎng)速、45個(gè)學(xué)生各用一臺(tái)30M的Pad、兩個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭各需要20M，帶寬需求就已經(jīng)達(dá)到了1420M，再考慮跨教室視頻教學(xué)、各類電子教具和未來可能引進(jìn)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(jī)根本無法滿足當(dāng)下信息化教學(xué)的需求，但業(yè)界交換機(jī)款型上行帶寬大多直接從千兆變成萬兆，造成帶寬浪費(fèi)。遠(yuǎn)端模塊2.5GE端口的設(shè)計(jì)是最適宜未來2000M+帶寬發(fā)展趨勢的選擇，當(dāng)前只有華為以太全光方案具備，在價(jià)格合理的基礎(chǔ)上保障了客戶未來演進(jìn)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(dǎo)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(fù)投資。以太全光方案兼容網(wǎng)線的同時(shí)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(luò)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(luò)線纜、機(jī)房和設(shè)備的數(shù)量，直接減少了建網(wǎng)材料和設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)輸、報(bào)廢過程的“隱含碳”排放，有效減少了未來網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的持續(xù)增長時(shí)龐大的材料投資占比。

設(shè)備上，憑借先進(jìn)工業(yè)和創(chuàng)新技術(shù)在散熱、電源和芯片做到了高能效。遠(yuǎn)端模塊和靜音交換機(jī)采用無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，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(shí)選用超低功耗芯片及器件，使得遠(yuǎn)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(shè)備運(yùn)行時(shí)5厘米外無噪聲，可以安裝在走廊、教室、甚至是桌面，不會(huì)打擾考試、上課、辦公的正常活動(dòng)。

圖6 高能效的自研鴻雁風(fēng)扇

中心交換機(jī)作為整網(wǎng)的供電能力中心，對散熱和電源設(shè)計(jì)具有更高要求。以最高密接入中心交換機(jī)CloudEngine S8700為例：采用創(chuàng)新的“Y+ ψ”形風(fēng)道專利，前后通風(fēng)，散熱效率提升15%；自研的鴻雁風(fēng)扇采用混流式單轉(zhuǎn)子技術(shù)+高性能翼型算法，使風(fēng)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(shè)計(jì)的電源模塊提升了電源能效比，使電源風(fēng)阻降低30%，散熱效率提升40%。另外，交換機(jī)端口可根據(jù)負(fù)載可自動(dòng)調(diào)節(jié)功率，整機(jī)設(shè)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(dāng)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(luò)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(luò)施工和管理運(yùn)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(shí)現(xiàn)數(shù)字化升級。未來，以太全光網(wǎng)絡(luò)將持續(xù)升級，助力客戶網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無人化自治，通過超寬的彈性承載網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)感知把數(shù)字化帶進(jìn)每一間教室，打造智慧校園網(wǎng)絡(luò)。"

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