校園網綜合布線改造工程方案的設計與實施探究

管彤

關鍵詞：校園網；綜合布線；設計方案

隨著多媒體教學手段在各大高校的常態化應用，越來越多的智能化設備進入校園，極大地豐富了教師的教學手段，極也大大提升了學生知識接受度。貴州經貿職業技術學院貴陽校區，其前身為貴州省經濟學校（茶校），在升格成為高等院校后，該校區的發展迎來了新的機遇。然而，新的教育教學需求，特別是辦學水平從中職到高職教育的轉變以及學生人數基數的擴大，對校園網絡的承載力提出了更高的要求。該校區原有校園網的網絡承載力在新興教學手段、學生訪問需求不斷增加的現實情況下日益不堪重負。因此，對原有校園網絡的提升改造迫在眉睫，設計一套合理的綜合布線改造工程方案對校園網升級更新，以提高校園網絡高效、安全、可靠的運轉水平，滿足教育教學及學生學習的業務需求更是當務之急[1]。

1 校園網現狀分析

貴州經貿職業技術學院貴陽校區建立于20世紀50年代，位于貴陽市白云大道229號，占地面積201 畝。學校在校生有3000余人，校園主體建筑有一棟綜合辦公樓，一棟實驗中心，四棟教學實訓樓、六棟學生宿舍樓、大禮堂和食堂若干。建筑物均為早期建筑，在20世紀90年代校園進行了基礎網絡建設，僅能夠滿足基本的網絡辦公需求。

目前校園網絡采用拓撲結構，整體網絡可靠性較差，如果關鍵設備出現故障可能就會影響整個網絡運行[1]。樓宇間采用的老舊低速的雙絞線作為傳輸介質，并且網絡設備硬件均存在老化現象，僅可支持百兆網絡的應用，已經不能滿足現代高速傳輸的網絡應用需求。目前學院擁有一臺Web服務器，主要用于學校網站運營，有容量大小限制的FTP 服務器一臺，用于教師的文件存儲，隨著學校規模在不斷壯大，加上整個校區都是在同一個網段內，經常受到ARP的攻擊威脅，導致網絡速度異常的慢，學院網站、FTP服務等在校園辦公和教育教學方面網絡反應延遲，用戶體驗感較差[2]。這不僅增加了網絡管理員的維護工作量，同時也大大地增加了學院的維護成本。隨著智能設備的迅速發展，智能手機和平板電腦在很多應用中都取代了個人電腦，能夠擴大網絡覆蓋面積的無線網絡組建也呼之欲出，一個高效安全的校園網的改造工程被逐步提上了日程。

2 校園網網絡功能需求分析

2.1 網絡應用需求

校園網用戶較多，為適應將來網絡信息化、智能化發展的需要，校園網網絡應用需求包括以下幾點：

1）資源共享：能夠提供互聯網服務和校內信息共享服務；2）教學服務：能夠提供電子備課、線上考試、多媒體教學資源共享、遠程網絡教學、網絡實訓開展等；3）學生服務：能夠進行自主網絡學習，網絡教學系統中進行提交作業、成績查詢、教師評價等；4）學院管理：能夠實現教師智能化辦公、進行無紙化學生學籍管理和成績管理、圖書館管理、后勤管理、財務管理等[3]。

2.2 網絡性能需求

在現有網絡基礎上，根據我校網絡主要業務需求，在網絡綜合布線中應考慮教學樓安裝智能化多媒體教學系統、在辦公樓安裝遠程會議系統、標準化考場及校園無線網等建設[2]。前述業務的增加及融合，必然需要對骨干網絡和接入層設備進行升級改造。骨干網絡的升級，將使得我校校園網絡的拓撲結構更加清晰、性能更加穩定可靠。同時，還將具有更好的可擴展性[3]。根據當前主流網絡技術情況，改造后的網絡應當具備支持IPv6、IPv4的雙棧能力，同時支持扁平化網絡的身份認證需求。

2.3 網絡目標需求

與學院負責網絡維護的信息部門進行溝通后，明確校園網網絡應用的整體需求，了解現有校園網網絡硬件規模大小，確定校園網改造總體目標：整網核心、萬兆骨干改造，實現匯聚核心萬兆鏈路，接入匯聚千兆鏈路，并實現千兆端口到桌面[3]。具體網絡拓撲結構如圖1所示。

1）完成學院所有建筑網絡覆蓋。包括學生宿舍網建設，校園網辦公區建設、數據中心建設，同時部署網絡運維管理系統。學生宿舍網絡與教學辦公網絡相對獨立，之間一般不可相互訪問。學生宿舍可以訪問互聯網和校內服務器，教學辦公網保證網絡出口在1000M以上，同時出口與學生宿舍網區別開來。

2）完成學院無線校園網建設。在校園、教室、圖書館、宿舍區、體育館、食堂等區域安裝無線路由器，實現校園Wi-Fi信息全覆蓋，實現無線高速上網。

3）完成校區內互聯互通建設。為了安全起見，采用用戶上網認證平臺，提供基于Web認證和客戶端認證兩種方式，所有用戶不能通過代理或路由的方式接入網絡。

4）所有建筑敷設24芯以上光纜。在學生宿舍區和教學辦公區分別設置光纜匯聚點，再由匯聚點光纜引入網絡中心機房。同時，為物聯網設備預留足夠光纖資源，為逐步開放物聯網應用提供基礎資源保障[3]。

調研校園網用戶，確定網絡功能應用需求后，整理資料并制定完善的網絡需求分析文檔。

2.4 網絡安全需求

網絡安全需求包括系統軟硬件安全需求、數據安全需求、網絡可靠性需求和網絡管理需求等。這里對校園網的網絡核心層及匯聚層進行適當的升級改造， 采用復合拓撲結構，使得校園網拓撲結構層次清晰穩定可靠并且具備良好的可擴展性支持IP協議棧的演進技術，網絡安全規劃方面配備兩級防火墻確保網絡安全、流控設備和負載均衡保證網速。優化網絡路由、對軟硬件進行冗容備份、增加入侵檢測等方面的支持極大地增強網絡的安全性[4]。

2.5 網絡設備需求

前期組網所使用的網絡設備已不再滿足現在網絡需求，通過對網絡建設的需求進行分析，可以得出校園網改造工程建設所需的網絡設備有核心交換機、匯聚交換機、接入交換機、防火墻、服務器、存儲設備、流量控制等設備等[4]。

按照網絡改造需求，經過市場調查和網絡數據分析可以得出校園網改造所需的布線器材有光纖跳線、24芯光纜、機柜、雙絞線、信息面板等。按照用戶需求，前期學生宿舍無網絡覆蓋，需要對學生宿舍網進行網絡布線，以學生宿舍樓綜合布線為例，所需設備表如表1所示。

3 綜合布線系統設計

根據校園網需求分析進行總結，對校園網進行規劃與設計，確定網絡規模為大型局域網，各大個節點分散且間隔很遠，在設計上分將它分為核心層、匯聚層和接入層3層來考慮。在綜合布線工程設計中按照國家標準《綜合布線系統工程設計規范》（GB50311-2016）分為七個子系統部分，校園網涉及信息點，情況較為復雜，這里以其中一棟學生宿舍樓為例進行詳細設計。其中女生1號宿舍樓有5層，每層10間宿舍，每個宿舍4個信息點，2個語音點。具體詳細設計如下：

3.1 工作區子系統設計

根據校園網布線需求，將每個單獨宿舍劃分為一個工作區，按照需求分析要求，每個工作區包含4個信息點，2個語音點，其中105房間為宿管員房間，要求有信息點2個，語音點2個，106房間為設備間，有1個語音點，1個信息點。做出本棟樓綜合布線信息點點數統計表，如圖2所示。

由圖可知，整棟宿舍共需要294個信息點。根據現場使用情況設計信息點插座位置和數量，改造工程中線路安裝方式易采用PVC線槽進行明裝布線，每個房間分別安裝86系列標準面板雙口插座2個，單口插座2個，101宿管員房間安裝2個雙口插座即可，注意安裝位置應高于地面30cm以上。

3.2 水平子系統設計

水平子系統是一個使用材料最多，建設工期最長，資金投入最大的綜合布線子系統，每個信息點的穩定性和傳輸速度也依賴于本系統的設計[2]，本次設計主要涉及布線的距離、材料的選擇及布線方式和路徑，這對后期規范施工提供了有力的技術支持。在本宿舍樓改造工程中，走廊采用橋架或PVC線槽方式布線，安裝時橋架應緊靠墻面，注意安裝高度應高于地面2.2米以上。傳輸線纜選用24芯室內光纜布線。

3.3 管理間子系統設計

管理間子系統承擔著各個樓層相關網絡設備和相應通信線路的連接任務[4]。在網絡規劃設計中，還應考慮到學校未來的業務需要，所以在本工程中，管理間主要配置了垂直主干的光纖配線架和跳線架，每層樓設置一個管理間，可將機柜明裝在樓道內，位置可選擇5號房間或6號房間外墻墻壁上。

3.4 垂直子系統設計

根據網絡需求，各樓層電信間內的交換機以千兆每秒速率接入設備間的核心交換機[5]，因此干線線纜選擇多模光纖進行布線，干線線纜先從樓層電信間線槽布設至垂直線纜管口，再從垂直線纜管道垂直布入至一樓的設備間。根據樓層接入點信息，每層樓電信間應配置2個24口以太網交換機和1個24口程控交換機。

3.5 設備間子系統設計

設備間是建筑物的程控交換機、網絡設備及BD（建筑物配線設備）安裝的場所，可根據建筑物的結構和規模的大小選擇設備間位置及大小。一般而言，設備間考慮在綜合布線水平子系統的中間位置，且靠近網絡進出口位置。按照女生1號宿舍樓建筑物的實際情況，可以將靠近樓梯口的106房間設備間，這樣既不影響學生生活，也方便網管員進行網絡維護，同時也方便建筑物入口線纜的接入[6]。

3.6 進線間子系統設計

進線間一般是用來安裝外接線纜的入口設備和配線設備的場地，大多數用于電信業務開展使用[7]。在本工程中因宿舍樓規模較小，從實際情況出發，將進線間與設備間合并使用，為了功能劃分，可劃出部分區域隔斷作為進線間使用。

4 方案實施效果

該綜合布線工程方案已應用于貴州經貿職業技術學院（貴陽校區）的網絡改造工程建設中，目前校園網絡規模較大，網絡速率較高，完全滿足了學院幾千名師生教學辦公、智能應用等方面的網絡需求，也為將來更為高效的智慧校園建設打下了非常堅實的基礎。

5 結束語

校園綜合布線改造工程是老舊校區進行網絡改造的必然趨勢，這也是現代智慧校園的發展必要選擇，優化綜合布線系統規劃，提高學校網絡智能化建設迅速發展，以適應時代網絡需求，達到校園網安全、高效、經濟、環保的網絡需求目標。