“校园”浅析基于“5G+千兆全光网” 构建智慧高校超融合网络架构

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通信世界网消息（CWW）目前，国内众多高校正处于以内涵式发展为核心，以服 务国家战略需求和支撑科技创新发展为导向，以建设世界一流大学为目标的高校信息化建设中。高校智慧化 创新应用不断涌现，新型智慧校园应用系统的快速部署及日常运营，对校园网络的承载能力、融合能力、互通能力提出了更高的要求。新型校园智慧化应用需要基于一张稳定、可靠、安全、 高速、可灵活部署与接入的网络来承载。传统的高校校园网络架构普遍存在多校区网络管理分散、网络制式多样化、网络供应商众多、应用系统日益增多导致网络管理压力增大、校园千兆光网与无线网无法融合互通、校区Wi-Fi网络存在覆盖盲区、多校区教学资源共享互动难、科研教学与后勤服务等不同业务需按不同优先等级实现安全隔离等一系列技术难题，因此需要一种创新的网络架构来解决以上问题。

中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》提出，要充分运用新技术、新机制、新模式，创新教育服务供给方式，深化办学体制和教育管理改革，充分激发教育事业发展生机活力。5G具备超高速率、高 可靠、低时延、广连接等特点，再结合SDOTN全光智能网络、10G XGSPON无源全光网、Wi-Fi 6、云计算、AI智能网管等网络创新技术，充分发挥全光智能 “OXC+ROADM”、5G MEC随行专网技术、基于session缓存绑定用户的网 络统一认证等技术特色，可实现校区间与校区内单程3ms的超低时延圈、5G与Wi-Fi 6实现校园无盲区覆盖，以及多校区一网统管、一网通用、多网互联、按需接入。本文将以创新技术驱动为理念，整合多种网络创新技术助力智慧高校长足发展，为弥补高校校园传统网络的短板提供了一种创新的解决思路。

网络设计与建设方案

校园超融合网络建设思路

校园超融合网络是指在统一安全和运维支撑下，融合5G MEC、Wi-Fi 6、千兆光网、云计算、AI智能网管等新一代网络基础设施，在集中统一管控、智能感知的软件定义网络（SDN）技术下重构的一种新型智慧校园专用网络，旨在打造泛在、融合的新一代校园网，成为构建“智慧高校”的网络基座。超融合校园网络的建设思路如图1所示。在全光网络方面，采用SD OTN全光网络作为跨校区万兆全光网络的承载骨干，满足多校区创新教学应用系统间超低时延、超大带宽、全物理硬隔离、可按需调速的网络承载需要，网络网速上限可高达800Gbit/s，粤港澳大湾区内可实现3ms的时延圈，同一城市内可实现1.5ms的时延圈。在同一校区内则采用10G XGSPON无源光网技术实现校区内不同教学机构的光速互联，全部互联网络采用千兆级光纤接入，实现FTTR。

在校园无线网络方面，按需建设高质量覆盖的5G校园专网，在核心校区内部署下沉式UPF网元，实现校园应用流量分流。5G校园专网与校园原有Wi-Fi 6形成有益的互补，如在固定的教室、封闭式的教学单元，以校园Wi-Fi 6网络为主、5G校园专网为辅；在户外及移动场景，则以5G校园专网为主、Wi-Fi 6网络为辅。

在网络融合方面，以校园千兆光网为网络底座，承载校园千兆光网和校园Wi-Fi 6网络，通过“千兆光纤专线+防火墙”将5G MEC直连入校园千兆光网骨干节点，实现5G校园专网与校园光网、校园Wi-Fi 6网络的物理层、数据链路层和网络层互通；在网络管理方面，在高校核心校区内建立独享下沉式5G MEC作为全校园网络管理中心的“中枢大脑”，统一纳管校园千兆光网、Wi-Fi网管、5G网管和其他各类网络管理系统，原有网络管理系统作为下级网管系统通过SAML2.0协议实现与上层网管系统对接；在多网融合认证方面，将校区光网的登录认证系统、5G校园专网的二次认证系统与校园Wi-Fi网络的登录认证系统均纳入校园的统一认证系统管理，基于session缓存绑定用户的技术原理，实现首次登录认证成功后，可按需在不同网络间快速无认证切换。

校园超融合网络建设方案校园超融合网络融合了5G、Wi-Fi和千兆光网技术，总体架构自上而下可分为三个层次：核心管理层、三网汇聚层及网络接入层。智慧高校“三网融合”网络建设拓扑如图2所示。

其中，最上层为核心管理层，作为整个融合校园网络的核心承担了 整个网络的接入控制、AAA认证、 分流访问策略等管理功能。

校园超融合网络采用部署下沉式5G MEC作为网络“中枢大脑”，以此实现CT与IT的一体化融合，不仅可以保障校园网络的数据安全、可靠接入，同时完成5G、Wi-Fi及千兆光网的统一接入管 理，实现三网统管。

中间层为三网汇聚层，此层可实现“三网融合”、固移互通、业务统一承载。校园超融合网络借助先进的SDN、NFV等网络虚拟化技术，在校园内构建端到端的独立专用通道，为特定用户或特定业务提供端到端QoS、SLA、独立逻辑业务（如5G网络切片、5G校园业务随行专网等）通道等网络差异化保障能力。

最下层是网络接入层，合法授权校园用户可通过5G宏基站、5G室分、千兆光网及Wi-Fi 6 AP设备，实现多场景、多终端分权分区接入校园内网。

在千兆光网建设方面，跨校区及本地校园网分别通过SDOTN电路及XGSPON网络实现互联；校园内不同教学大楼部署汇聚层交换机，通过XGSPON全光网络实现高速互联；教学大楼内各楼层、各教室则采用千兆接入交换机实现末端设备接入，最终实现千兆到桌面。

在移网网络建设方面，以5G网络为主要接入方式，以5G MEC平台（“UPF+MEP”平台）为校园网络交换核心，千兆光网、Wi-Fi、5G统一接入至5G MEC平台，实现5G、千兆光网、Wi-Fi多网融合接入，构建智慧高校“5G+千兆光网+Wi-Fi”的超融合校园专网。其中，千兆光网、Wi-Fi接入用户通过由AP或交换机接入校园内网，针对5G校园用户在核心网后台配置专用DNN，采用联通5G随行专网技 术，根据DNN将会话分流汇聚到不同的SMF/UPF，实现用户定向访问。例如，当5G校园用户访问校园内网资源目的地址时，学校ULCL UPF根据用户授权使用的DNN权限会自动定向路由访问数据到学校内网；当5G校园用户访问互联网资源网站时，学校ULCLUPF会自动定向路由到公众大网UPF直达互联网访问，从而实现不换卡、不换号、免VPN登录，在校园内可按需直接访问校园内网资源或互联网资源。

基于5G MEC的智慧高校超融合网络（如图3所示）是一张集千兆光网、5G、Wi-Fi的多网合一的校园网络，可推进校园网和校区间光传输网的升级换代，实现全校“一张网”管理，具有广覆盖、大带宽、管理简单、智慧感知、安全开放等特点。

方案技术创新点

基于5G MEC的校园超融合网络架构，是在传统校园网络的创新重构，实现了多校区融合、“三网融合”、教研融合、“用管维”融合的超融合效果。首先，它以下沉式5G MEC为网络“中枢大脑”，实现超融合，打造智慧高校“5G+千兆光网+Wi-Fi”融合校园网。其次，它采用5G MEC（“UPF+MEP”平台）作为交换核心，千兆光网、Wi-Fi、5G统一接入至MEC平台，实现CT与IT的一体化融合，完成5G、Wi-Fi和千兆光网的统一接入管理，实现三网统管。

多校区融合：全校一张网

对于一校多区的高校，通过基础运营商提供的SDOTN智能全光网络实现网络互联，不同校区的学生均可通过5G签约后获得授权访问校区内网，不同校区之间的智慧应用也可以通过5G实现互动，让全校的5G融合为一张移动专网，提供低时延、大带宽的校园专网服务，从而可以把实力强的校区师资有效帮扶到其他校区，为学生、老师提供等同面对面的互动和学术交流，助力高校多校区的协同均衡发展。

教研融合：to C、to B双域同时提供专网服务 

通过一张5G专网，同时为教育、科研两个领域提供专网服务。一方面，通过5G超融合网络，为高校师生提供不换卡不换号接入高校校园内网的服务，实现互联网和教育专网的无感切换。另一方面，基于5G MEC构建的高校超融合网络可作为科研专网，服务学校各种科研和科技应用创新，与产业深度融合，助力高校建设极具创新活力、特色鲜明的世界一流高水平大学。

“用管维融”合：用网、管网、维网并行 

在用网方面，5G提供高效的无线承载网络，可承载各种智慧化校园应用。5G自服务平台作为统一网管纳管各网络管理子平台，原有网络管理系统作为下级网管系统通过SAML2.0协议实现与上层网管系统对接。基础通信运营商可将5G网络能力、算网资源的灵活调配权限开放给高校的网络管理方和使用方，实现高效的网络管理与控制。在维网方面，通过整合了千兆光网网管和Wi-Fi网管的5G自服务平台，可实现高校对5G网络、Wi-Fi网络及千兆光网的全面感知、监控和维护，实现一网统管的高效网络运维管理。

网随人动，打造柔性园区网络

在个性化用网方面，创新引入“VXLAN+SDN”技术，通过识别、标记、策略、跟随等四个步骤，达到网络“位址分离”，即IP地址与位置解耦合，让同一IP可以在任意位置接入，包括有线网络与无线网络之间的漫游、跨广域网的多校园区之间漫游、主校园与分校园之间漫游，满足特定用户或终端的即插即用、用户权限的全校园网络随行。 

结束语

自2022年7月起，中国联通广东省分公司先后与广东工业大学、暨南大学、华南师范大学、华南理工大学等高校紧密合作，在各高校广州大学城校区率先试点建设基于5GMEC的智慧高校超融合网络。目前已完成广东工业大学城校区校园5G应用区域全面覆盖，5G MEC已部署到校区核心机房，实现与现有校园宽带网络、Wi-Fi网络的数据互通。目前，通过5G校园专网访问校园内网的访问效率已提升50%，网络运维效率提升33%，惠及该校5万多名学生和4000多名教职工，对提升全体师生的用网幸福感、实现智慧校园的数字化转型、建设网络强校具有重大意义。后续，中国联通广东省分公司将把构建智慧高校超融合网络技术和建设经验逐步推广到广东全省各高校，为广东高校加快建设世界一流大学贡献力量。

好了，关于浅析基于“5G+千兆全光网” 构建智慧高校超融合网络架构就讲到这。