（教育技术学专业论文）天津教育科研宽带网建设及应用.pdf

摘要 摘要 随着信息技术突飞猛进的发展，以信息化带动工业化、以教育信息化带动 教育现代化实现教育跨越式发展已成为人们的共识。为加快天津市教育信息化 发展，尽快形成与教育强市相匹配的高水平教育信息化体系，在市委、市政府 的领导下，天津市教育委员会于2 0 0 0 年正式启动天津教育科研宽带网工程。 天津教育科研宽带网的建设在全国开创了教育行业自主独立建设宽带光纤 骨干的先河，它为天津教育信息化的网络建设、信息资源共享、应用系统开发 与发展提供了一个良好的网络环境和平台，为基于高速网络的天津教育的网络 开发和应用创造并奠定了坚实的基础。天津教育科研宽带网构建了教育城域网 体系，也成为了区域性整体推进教育信息化、全面实施“校校通”工程的最佳 途径。 本文作者直接参与了天津教育科研宽带网的建设及部分应用系统建设和管 理。目前负责天津教育科研宽带网网络管理，负责基础教育管理信息系统、天 津市教委视频会议系统建设及应用。作者在本文中着重分析了天津教育科研宽 带网一、二期骨干网建设及延伸的“校校通”工程，探讨了教育网络管理，同 时对天津教育系统的宽带网上基础教育管理信息系统、高校数字图书馆、基础 教育资源库、天津市教委视频会议系统等大型应用进行了论述。其问，作者提 出了教育城域网体系结构的教育信息化建设构想，分析了i p 宽带网建设可行性 方案及天津市教育科研宽带网网络管理模式的构建。在宽带网络应用方面，着 重提出了市、区县、学校三级集中服务与分布部署结合的基础教育管理信息系 统，提出了区域教育信息化的a s p 服务模式的建设思路。 天津教育科研宽带网的建设为全市大、中、小学提供了高速网络基础设施， 宽带应用又将其效益充分发挥出来，为全面提高天津教育信息化水平做出了巨 大的贡献，也在全国教育城域网建设工程中起到了良好的示范效应。 程 关键词：教育信息化教育城域网天津教育科研宽带网“校校通”工 网络管理宽带网络应用基础教育管理信息系统 女薹 l 主至 量。摹董营号霍写兰l 三要i 募i ；妻；i i e 富 ；零，锰二i | ? i 受辱；! ! 专l ! ；麓千l 臻 i i l l 莹? ；i i ；z 雾i i ! 姜萋璧； i ；! 拜g ；l j ；堇真牛 ； 萌酹墼嘣嘲漤霄弛靳l ； ；i i 彰霎! i ；j j l i “m 翟 孽髦童 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避免了每个学校在教育资源上的重复建设，减少了学校的软件投入。另外，全 市学校统一i n t e m e t 出口，教育系统作为一个大集团用户，在宽带资源丰富、 竞争异常激烈的数据业务中可以享受到优质的服务和低廉的资费，为学校节约 上网费用。 二、互联互通，资源共享 建设教育城域网，通过互联互通，实现资源共享，可以大大提高学校校园 网的利用率，避免出现“校校网校校断”、“校校网校校空”的现象，使学校 不再是“信息孤岛”。通过教育城域网，实现了数据管理中心的资源共享；应 用服务平台的资源共享；校与校之间资源共享；教师与教师间资源共享；学生 学习资源共享；学校、家庭、社会资源共享。 三、为教育电子政务提供平台，实现教育信息管理一体化 通过教育城域网，可以实现市、区县、学校公文流转和数据交互。统一电 子政务平台，为全市范围上的统一在线办公、人事管理、财务管理、教学管理、 学生管理、教育统计与评估等提供条件。 四、满足高速增长的宽带业务需求 由于教育城域网是宽带网络，因此能够通过网络实现视频教学节目的点播、 远程教师讲课的直播或广播等功能，同时提供最新的教学资源和互相合作的网 上学习环境，很容易地对学生和教师实施远程教育。因此，通过教育城域网可 以方便开展空中课堂、远程继续教育、远程示范教学，能够开展网上考试，开 办网校。宽带教育城域网也使建立统一的数据管理中心、资源管理中心、应用 服务平台成为可能，另外，还可以开展大量基于宽带的i p 业务，如i p 电话、 视频会议等。 第三节教育城域网体系结构 教育城域网是以网络技术为依托，以各种信息设施为支持，以教育资源和 软件为核心，以实现教育信息化和集中管理为目的，以提高教学与管理效益为 根本，为区域教育信息化提供全方位服务、指导的大型教育网络。 4 舞雩一；妻毫垂善| 薹孽霪一薹熏匿惫蓥 j j ? 薹| 薹量；三g i i 童毒妻一i 薹童暮垂l 翼霎孽一羔蕈季塞蕈l i 羹j 未赢i 壑垂萄撙； 螽萋耋一咒羔雩羹塞簧垂霎霎晶妻鬟攀罄耄；霎l l l 囊毽；毫辜；i ! 妻糯# 窖量誊li 器垂 童i 葶舴； 曩 鏖| 矍毫吲堂蕈萎鍪交疃妻薹善墨羔薹薹i ? 毫薹 i i 拗j ! 毒i j i i ； 宝鎏鐾；望耄童毒尊；器誊善蠢墓董量i ；霉i i ；薹l 羹鼍! 量习；笔；垂! 喜蕃g i 垂! 摹萎薹一訇j 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两级教育行政部门的政务信息发布和管理，包括在线办 公、人事管理、财务管理、教学管理、学生管理、教育统计与评估等应用系统。 8 第三章天津教育科研宽带网建设 第三章天津教育科研宽带网建设 第一节天津教育科研宽带网建设必要性分析 3 1 1 天津教育科研宽带网建设前天津教育网络的现状 天津市教委自九五起对其所属的高等院校进行了大规模的校园网建设投 资。截止到2 0 0 0 年，其所属的院校已完全实现了校园网络化。无论是从投资力 度和设备技术性能上看都是空前的，对推动天津高校系统信息化建设，起到了 关键性作用。但同时也不能不看到，由于中国的通讯市场的高资费严重制约了 天津市各高校网络出口的速率。也就是说，我们已经有了可以快速行驶的汽车， 但没有可供汽车行驶的高速公路。在实现了各高校的校园网之后，各高校最大 的反映是无法与外界进行数据的沟通。致使九五投资不能充分发挥应有的作用 和效能，同时也谈不上各高校问的资源共享。因此，建设天津教育宽带网已成 为最重要的任务。 3 1 2 天津教育科研宽带网建设前全国教育网络现状 从天津的情况就可以看到全国的情况，但其中也有例外。如：南方的上海、 南京，在1 9 9 9 年已经建立了教育系统的宽带网。从考察结果看，在当今中国电 信资费政策不可能立即改变的情况下自建教育宽带网是教科网很好的一条出 路。我们应该借鉴上海、南京的经验，同时结合天津自己的实际情况，把天津 教育科研宽带网建设成为天津教育、医疗、科研综合的i s l o “gm a x j = m 一r v i t e m i d s g e t s i z e ( ) ； if ( i p a r 砌 = m a x j ) r e t u m ”e h d ， r et u m 1 _ r v i t e m i d s 1 p a r a m ； ) l p c t s t r g e t t t e m t 色m ( h 、7 n q dh 1 y e e ，h t r e e i t e mh j t e m l 第三章天津教育科研宽带网建设 6 、面向我市及郊县边远地区师资力量薄弱地方进行的远程教育和培训、教 学资源的全城域内的网上有效管理和调配，这些都需要高速高带宽的物理网络 来做支持。遗憾的是，我们至今未能建立这种高速物理链路。 3 1 4 结论 由于全市各大院校、重点实验室、重点课题研究基地等单位及学术团体其 规模不断发展壮大的需要；全市各大院校及市、区、校级拥有的各种规模和形 式的图书馆资料馆藏及文献实行文档电子化的需要；全市各大院校现有及不断 开发建设的各种课业信息数据共享的需要；各大院校及全市教育系统的政府上 网工程的需要：学生的再教育、学生的上网活动需要：以及面向我市及郊县边 远地区师资力量薄弱地方进行的远程教育和培训、教学资源的全城域内的网上 有效管理和调配的需要，就决定了当前对天津市教育科研网平台、宽带骨干网 的建设已迫在眉睫，己到了必须上马的紧要关头，它决定着我市的国民教育是 顺利发展还是止步后退的历史关键时刻。 第二节天津教育科研宽带网解决方案 3 - 2 1 宽带城域网关键技术嘲 城域网业务需求快速增长，网络结构、协议和技术在经历彻底的改变。宽 带网从功能和结构上可划分成骨干层、汇聚层和接入层。在各层中都有多种技 术可供选择，这些技术各有优缺点。 一、宽带骨干层技术 选择合理的网络骨干技术对于一个网络来说十分重要，因为它关系到网络 的服务品质和可持续发展的特性。网络骨干包括骨干网设备之间及其与汇聚点 核心设备之间的连接，宽带网络的骨干必须选用相应的宽带骨干技术。目前， 可供选择的宽带技术包括以下几种： l 、千兆以太网技术( g e 技术) ：最高传输速率为1 g b p s ，与以太网、快 速以太网技术向下兼容，世界8 0 以上的网络节点为以太网形式，g e 的实施 第三章天津教育科研宽带网建设 g e 技术核心简单提高传输带宽和交换容量；主干可靠性由t r in k 技术 ( c i s c o 为g e c 技术) 提供，耗费端口多，切换时间、网络自愈等方面不能发 挥光纤网络潜力。 其沿用的以太网机制c s m c d 具有不确定性，媒质接入取决于概率，缺 少优先级机制；业务流量等待时问不定，不适于实时多媒体应用。资源预留协 议( r s v p ) 提供了基本的q o s 。 6 旧技术的优势是低价的设备、简单的技术路线和以太网、快速以太网兼 容的接口。 2 、a t m 技术 a 1 m 技术协议过于复杂和信头开稍多、设备价高、需局域网仿真才能完成 信元和数据包间的转换来支持口应用；a 1 m 可以在本地和广域提供q o s ，但 目前企业端到端的a t m 难以实现这一点。 3 、p o s 技术 最大缺点是网络呈环状时带宽分配不够灵活( 基于点对点传输，且最低速 率为1 5 5 m b p s ) 。 4 、d p t 技术 主要优点是动态使用带宽，带宽利用率大大提高，避免点对点连接的限制， 减少需要的端口数。 d p t 也避免了a t m 协议的复杂性、信令系统和过高的信头开销，直接支 持m ，无须i p 包的拆分和重组，提高了交换机处理能力，降低了设备价格。 小型、简单的网络g e 技术组网性价比高；大型、复杂的网络d p t 组网性 价比最高，但此技术仅c i s c o 拥有，未成为标准。 三、宽带接入层技术 接入层技术复杂、实施困难；应用前景取决于技术发展。随着宽带接入新 技术、新标准不断出现，已有的产品与解决方案有待完善。现有接入技术包括： 普通m o d e m 、n i s d n 、c a b l em o d e m ( h f c ) 、x d s l 、s d h 、p o n 与a p o n 、i m d s l 等。 目前国内宽带中有从最终用户到城域骨干都使用以太网方式，全以太网接 入方案。基本构想是：1 0 0 0 m 以太网为城域骨干网，实现1 0 0 0 m 以太网到大 楼、路边、小区，再通过1 0 0 m 1 0 0 0 m 以太网到楼层或小型楼宇，1 0 m 一1 0 0 m 1 3 第三章天津教育科研宽带网建设 以太网到办公室和桌面。 其方案的主要依据是：1 0 m ，1 0 0 m 以太网的普及，1 0 0 0 m 以太网技术成 熟、价格低廉。此方案是i p 技术与a t m 技术竞争的产物。 3 2 2i p 宽带网可行性分析6 1 根据上面章节的分析，天津教育科研宽带网的建设目的主要是提供基于i p 的数据业务，并利用网络传输语音及视频等多媒体信息，是一个多服务的网络。 当前，适合作多服务网络的核心技术主要有两种，其一是a t m 技术，它 的优势在于能针对数据、语音和视频各自不同的特点提供不同方式的q o s ，如 数据是u b r 服务，语音、视频是c b r 服务；其二是i p 技术，既采用v o i c eo v e r i p 的应用和v i d e o0 v e ri p 的应用，通过将数据、语音、视频三者都统一到i p 的技术，利用i p 网络提供多服务功能。它的优势在于它能以更少的费用提供更 高的性能、更强的灵活性、集成性和控制能力，使全新应用和服务得以更快应 用。 作为i m e n 】e t 和i p 体系结构的先驱和i pq o s 领域的领先厂商，c i s c o 是能 够建立基于i p 的多服务智能网络、并使这投入实际应用的企业。c i s c o 的i p 多 服务网络具有灵活性和扩展性，可适应不断变化的应用需求：它效率极高，可 以节省开销并改善性能；它的集成性降低了系统的复杂性：并且使得通信的范 围达到最大。 s o n e t s d h 是一种在当前电信网络中普遍采用的一种传输技术，它可以 支持高达o c 4 8 c s t m 1 6 c ，o c 1 9 2 s 1 m 6 4 c 的速率，具有性能监视、 a p s ( a u t o m a t i cp r o t e c t i o ns 谢t c l l i n g ) i 网络自愈的功能。 但是，随着i p 应用的蓬勃发展，s o n e t ，s d h 在与i p 路由设备互连时， 还存在以下问题： l 、带宽利用率不高。s o n e t s d h 在任何时刻都通过专用保护时隙来保留 环路一半的带宽，来保证网络的可靠性。每根光纤中一半的时隙被保留，用于 备份另一根光纤的另一半时隙，因此，两根光纤的带宽使用率仅为一半。 2 、资源浪费。由于采用t d m 技术，以点对点方式提供带宽分配，并且带 宽一旦被分配，就不能再利用，而不论实际传输量的大小。 1 4 第三章天津教育科研宽带网建设 3 、花费高而技术复杂。为了在s d h 上传输i p 数据，用户需要购买昂贵的 时分复用( t d m ) 设备( 如s d h 设备) ，并且，多层的数据包头加载，使用户还要 承受由此带来不必要的带宽开销。另外，多层堆叠的网络设备，也造成用户增 加了营运、查错、网络规划和工程以及网络恢复的复杂性，降低了生产效率。 为了更好的支持高速的数据传输，c i s c o 公司通过p a c k e to v e rs o n e t 的技 术，支持在s o n e 尉s d h 上直接传输i p 包，避免了+ a 州+ s d h 的方式，提 高了i p 在网络上传输的效率。 d p t 技术吸取了s o n e t s d h 技术的精华，而克服了它的缺点。其关键在 于提供了一种对带宽的空问复用( s r p ) 机制，使带宽可以进行动态分配。 动态i p 光纤传输技术( d p t ) ，即d y n a i r i i cp a c k e t1 h n s p o r t ，采用了一种全 新的机制，在光纤上直接传输i p 数据包，而其m a c 层地址采用空间复用m a c 地址。 空间复用协议( s r p ) ，即s p a t i a lr e u s cp m t o c o l ，是一种与媒体无关的m a c 层协议，可以用于各种物理层技术之上。典型的用法是由两根反向光纤组成的 s r p 环，其中每一根光纤都可以用来传输数据和传输反方向的控制信号。其工 作原理如下图3 1 所示。 图3 is r p 工作原理 为了区分两个环，不妨将个叫作内环，另一个叫作外环。s r p 运行时， 在一个方向发送数据( 下行流) ，而在反方向的另一根光纤上传输控制信号( 上 行流) 。两根光纤互为控制，因此共有两个上行流和两个下行流。这样，s r p 便能最大限度地利用光纤的传输带宽。同时，由于控制信号不受数据流干扰( 例 如排队、突发拥塞等) ，能够快速传输，从而为带宽的进一步优化和网络的高 1 5 第三章天律教育科研宽带网建设 速自愈提供了保障。 由于s r p 的媒体无关特性，d p t 技术可以透明地运行在现有的各种重要光 纤基础设施上，如：裸光纤波分复用( w d m ) 、s d h 点对点或环， 媒体的无关特性还能使d p t 运行在上述介质的混合环境中，从而提供了一 种向纯i p 优化光纤网络平滑过渡的解决方案。 动态i p 光纤传输技术d p t 具有如下特点： l 、空问复用。一根光纤环可以分段传输数据，所以至少可以提供两倍的带 宽提升因子。 2 、双环结构。两根光纤同时传输数据，使带宽得到两倍的提高。 3 、公平机制。所有节点对带宽具有同等的控制权，从而为带宽的统计复用 提供了最佳的保障。 4 、统计复用。网络带宽分段使用，且任意节点问富余的带宽可以被其他节 点所使用，以成倍提高可用带宽。 5 、扩展性。一个环上的节点数可以最高至1 2 8 ，单端口速率可以最高至 1 0 g b p s ，地理范围可以像s d h 一样扩展到足够的程度。 6 、可靠性。可以提供比s d h 的自动保护交换( a p s ) 更好的网络自愈功能。 不仅可以在5 0 m s 内切换光纤，而且由于它是i p a w a r e 的，可以在5 0 m s 内恢 复i p 业务，不需要路由表的重新收敛。 7 、i p 业务映射。可以直接映射和支持i p 包的优先级，直接支持i p 包的广 播以及其他i p 业务控制功能。 8 、即插即用。简单的环形结构和自动发现机制使网络设备的配受变得十分 简单。例如，在一个网状网中，增加个节点需配置2 n 个端口，而在一个环 形网中，增加一个节点最多只需要配置对端口。 9 、统一网管。从物理层到链路层到网络层全部三层的网络管理不再需要不 同的网管系统。 1 0 、高性能价格比。一个s r p 环上的每个设备永远只需要一对s r p 端口( 而 点对点网状网中，每节点需n 2 个端口1 ，从而使网络扩容时不再需要增加端口， 大大降低了网络成本。同时，d p t 的高可靠性还大大降低了运行维护成本，并 提高了生产效率。 d p t 技术与s d h 技术相比，其优点主要在于可以动态使用带宽，使带宽 1 6 第三章天津教育科研宽带网建设 的利用率得到大大的提高，并避免了点对点连接的限制，减少了端口数的需要。 d p t 技术还与p 0 s 技术一样，避免了a 1 m 技术的协议复杂性、信令系统 和过高的信头开销，并且由于直接支持i p ，无需i p 包的拆分和重组，从而大 大提高了交换机的处理能力，并降低了设备的价格。 千兆以太网技术以其低价、简单的技术路线，适合用作宽带接入网络、园 区网主干，或者中小型城域网主干。 动态i p 光纤传输技术( d p t ) 是一种新纪元网络基础构架的极其重要的技 术，d p t 各种技术特性的设计都是为了用户能够在保证高品质服务的前提下， 进一步减少投资和营运的成本，而提高生产效率。综合起来，d p t 技术为用户 带来了如下一些利益。 1 、有效投资 i p 光纤环的组建，使用户在投资结构上发生了根本性的变化，大大提高了 投资效率。例如，用户不再需要在昂贵的时分复用( r n ) m ) 设备( 如s d h 设备) 上 进行投资，却能获得同样的带宽；同时，又能采用空间复用和统计复用技术最 有效地使用这些带宽而获得更高的效益。再如，从物理层到i p 层的集成网络管 理方式，不仅大大降低了营运成本，也大大提高了生产效率。 2 、增强i p 业务 d p t 技术直接支持和增强各种i p 业务，例如v o i c e0 v e ri p 、v i d e 0o v e ri p 、 v p n 等业务，而且更加稳定可靠。 3 、网络的健壮性 由于提供了先期的性能监测、错误监测、错误定位、以及智能保护交换机 制( 碑s ) ，网络具备高级的自愈功能，使1 p 业务稳定可靠。可靠性是高速光纤网 络的重要特性；这正如高速公路的修建，在减少交叉、减少红绿灯、平整路面 以提高车速和扩展通车能力的同时，交通规则却更加严格：更远的安全车距、 严禁行人穿越等，并增设应急车道提高可靠性。没有足够的可靠性保障，网络 与公路一样不能“提速”。 4 、充分的扩展性 作为通信新纪元的关键的1 p 优化光学技术，d p t 以新的更稳定可靠的网 络体系结构为网络提供了持续发展的道路。 1 7 第三章天津教育科研宽带网建设 3 2 3 天津教育科研宽带网网络设计方案 一、网络设计的总体要求 宽带网络与大多数其他企业的网络有很大的不同，宽带网络的实现是以宽 带l p 技术为核心的新一代开放网络基础结构，宽带网络以i p 协议为主承载 包括数据、语音、图象、传真等在内的综合业务及各种新兴的增值业务，并实 现各种业务网络的无缝连接。同时，网络还提供因特网新技术新应用研究与试 验环境，为国内的因特网技术发展起先导性示范作用，以跟踪世界最新发展水 平、促进我国自主知识产权进步。网络由新一代企业按市场机制运营与管理， 通过网络服务与运营，促进中国的信息业和服务运营业的发展以及进一步推动 中国知识创新与信息化进程。 天津教育科研宽带网络既包括业务网络又包括办公网络或称为管理网络； 而大多数其他企业网络只是管理网络。因此，天津教育科研宽带网络对网络环 境的要求很高。一般地，对其网络环境有以下这些要求： 可靠性。因为网络中断会直接影响开展业务，产生巨大的直接或者间接经 济损失。所以网络的稳定性至关重要。 安全性。天津教育科研宽带网络是提供服务的网络，网络的安全性和重要 性不言而喻。 易于维护和管理。未来的网络越来越复杂只有容易管理和维护的网络才能 保证网络的可靠和稳定，同时降低运行成本。 可扩充性。近几年来，网络业务发展非常快，宽带技术作为网络开展业务 的基本手段，其建设必须走在业务发展的前面。因此，今天的网络必须适应明 天的发展，可以迅速扩展，同时保护已有投资。 降低总拥有成本。总拥有成本包括：设备投资、通信线路投资、运行维护 费用、人员培训费用、网络中断所导致的直接或者间接经济损失等等。一般来 说，设备投资在总拥有成本中只占很小的一部分，打个比方说，总拥有成本就 象浮在海上的一座冰山，露出水面的部分好比设备投资：淹没在水下的部分是 除了设备投资以外的其他费用。众所周知，冰山露在水面上的一部分只是其很 小一部分。可见当考虑投资建设和运行维护一个网络的时候，应考虑其总拥有 成本。而不是仅仅考虑设备投资。 1 8 第三章天津教育科研宽带网建设 宽。核心网络应能很好地提供服务质量保证，并具有容错功能。话音以及视频 也要接入核心网络。 四、光缆线路路由规划建设 天津教育科研宽带网规划建设成由光缆骨干环网及光缆支路构成。一期建 设主要完成近5 0 公里的光缆骨干环路和近5 0 公里的光缆支路及网络平台主要 交换路由设备的建设。通过在天津大学、天津商学院、天津工业大学分设的主 交换路由设备，实现光缆环路主干高达2 4 8 g b p s 带宽数据传输与交换。天津市 主要高校通过上述三大汇结节点可实现网上1 0 0 m b p s 至1 0 0 0 m b p s 的快速数据 传输与交换。天津市高职、中专、技校、中学、小学和与教育相关的企事业单 位可获得1 0 m b p s 至1 0 0 m b p s 高速数据传输链路。 1 、骨干环路设计 骨干环路设计以天津市城区目前地理环境情况和今后天津城区的发展为依 据，环路走向以市区中心点为圆心半径，取其1 2 处或2 3 处划圆，该圆即是 天津教育科研宽带网的主环。环上安排2 个以上的主节点构成自愈环。使其可 靠性达到电信级标准。 依据上述要求，首先构建环路上的主节点路由。天津大学做为环路上的中 心节点，承担了天津教育科研宽带网中心的作用，其功能是对内作为天津市范 围内的教育单位数据交换和共享，对外，提供高速的互连通迅。同时安排天津 商学院和天津工业大学为环路上的另外两个主节点做为所在区域的汇接端。 2 、支路设计 支路设计应以环路为依托用最短的距离连接上网的教育单位。根据天津高 校所在地域，一期工程将构建； 天津大学财经学院支路 天津大学城建学院支路 天津大学南开中学支路 天津大学体育学院支路 天津大学理工大学支路 天津工业大学一运输学院支路 以上六条支路，也是今后天津教育科研宽带网的骨干支路，并以网上的部 分高校做为二级节点承担周围地区的教育单位接入。 第三章天津教育科研宽带网建设 3 、o d f 的设计 o d f 做为光缆配线系统，对整个网络系统的今后接入，提供了可靠灵活的 手段，根据大网总体设计要求，保证天津几千家教育单位入网，通过0 d f 的预 留，保证了今后的接入能力。 光缆分配 主环路：天津大学商学院天津工业大学用3 6 棵光缆连接，一期工 程用2 棵预留3 4 棵光缆。 支路：每所学校和教育单位用4 棵光缆与主结点互连。 o d f ：每个o d f 提供3 6 棵光缆做预留。 4 、带宽设计与分配 环路带宽采用o c 4 8 s t m 1 6 接口，一期工程选用一对光缆使环路具有 2 4 8 g 带宽，同时，预留1 7 对光缆做为今后扩频资源。同时单条线路也可通过 0 c 1 9 2 s t m 6 4 模板扩展到l o g 带宽。 二级节点带宽方面，1 8 个二级结点采用千兆以太标准，一期工程利用一对 光缆，其带宽为1 g 。同时预留一对光缆，使其今后的集合带宽达2 g 。1 8 个二 级节点最大的集合带宽为3 6 个，可提供3 6 0 家带宽为1 0 0 m 的单位接入( 理论 计算) 。 通过6 个o d f ，每个0 d f 为1 8 对光缆按照千兆以太标准，每个0 d f 的 最大集合带宽为1 8 g ，6 个o d f 的集合带宽达1 0 4 g ，可提供1 0 4 0 0 家带宽为 1 0 m 的单位接入( 理论计算) 通过上述带宽的设计与分配，完全可以满足我市目 前几千家教育单位上网的要求。 五、1 p 地址的分配原则 i p 地址是t c m p 协议族中的网络层逻辑地址，它被用来唯一地标识网络 中的一个节点。i p 地址空间的分配，要与网绍层次结构相适应，既要有效地利 用地址空间，又要体现出网络的可扩展性和灵活性，同时能满足路由协议的要 求，提高路由算法的效率，加快路由变化的收敛速度。满足这些要求的i p 地址 分配技术有：可变长子网掩码技术( v l s mv a r i a b l e - l e n g i hs u b n 咖“韶k ) 和路径 叠台技术( r o u t es u m m 撕z a t i o n ) 。 i p 地址的合理分配，是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键。为 了便于天津教育科研宽带网的管理，天津教育科研宽带网内的用户由网管中心 2 1 第三章天津教育科研宽带网建设 的，因此，网络对拥塞的控制和对不同性质数据流的不同处理是十分重要的。 6 、业务分类a p p l i c a t i o nc l a s s i f i c a i 幻n 网络设备支持多业务分类( 口p r e c e d e n c e ) 。可根据用户所在网段、应用类型、 流最大小等自动对业务进行分类。 7 、接入速率控制c a r 接入本网络的业务应遵守其接入速率承诺。超过承诺速率的数据将被丢弃 或标以最低的优先级。 8 、队列机制q u e u i n g 具有w e 噜h t e d f a i rq u e u i n g ，c u s t o mq u e l l i n g ，p r i 耐t yq u e i l i n g 等多种先进 的队列机制进行拥塞控制，对不同等级的业务进行不同的处理，包括时延的不 同和丢包率的不同。 在本方案中，由g s r1 2 0 1 2 组成网络的高速核心网，由高性能第三层交换 机ca _ t a l y s t 6 5 0 6 组成网络的接入节点网，由于网络应用的需要，我们需要在不 同位置上的网络设备上部署相应的的服务质量功能设置。 9 、多层次安全机制 对网络的安全管理需要一系列综合全面的措施，从各个层次、各个角度加 以防范。从网络层上讲，负责接入各种最终用户数据的接入层节点，是安全控 制的关键点，应具备对用户的认证、数据的审查、访问的过滤等功能。 c i s c o 网络路由、交换机设备支持多级管理 x 第三章天津教育科研宽带网建设 络层提供5 0 m s 内i p 业务恢复的机制。 3、简单性。数据、语音、视频采用统一的ip技术，简化网络管理，节约 系统开销。系统管理员不必费心学习各种设备的使用，c i s c o 的所有设备采用 统一的i o s 操作系统，该系统界面简单，容易操作和使用。 4、易于扩展性。gsr的高容量和高端口密度及dpt或pos技术的可扩展性，保证网络的平滑升级和可持续发展。g s r 1 2 0 1 2 可以提供6 0 g b p s 的交换 能力。g s r 千兆交换式路埘牲警翌导臻矬珊| 薹瑟塞型拇雌乳稀掣一骈戮籍怼哩 蔼蔼崔陌高；型燕牦烈靶篆善翟仝霉瓒珂吲i 甚臻签垡企罂：誊器誊艇墓薹耄飘鹜 p 拍耽魏疆辘禚隔胡朔融斛嚣妊藕钰醛辩葛希争j 审迪啪q 瑶璃帑：嘶个掰 俪前黼鬃邈虐。嘲谚萱茎薹分撕j 朝霸手型剽矮，# 妄蟊明掣扼鹫判驯氍面。报文处理包括 i p 报文的重组、连接还原、上层的流量分析、协议分析等。如何在报文收集阶 段提高效率是报文捕获技术的关键问题，本系统采用了零拷贝技术 。 所谓零拷贝是指在某节点的报文收发过程中不会出现任何内存间的 贝是指在某节点的报文收发过程中不会出现任何内存间的拷贝， 49x 第三章天津教育科研宽带网建设 核心网络由三个核心节点构成，分别为天津大学、天津商学院和天津工业 大学。核心网络节点之间采用环形连接，要求核心网络性能稳定可靠，当某个 核心节点或节点之间的连接中断时，网络能自动隔离故障点并继续工作。核心 网络带宽目前应不低于2 4 8 g b p s ，在将来能容易升级到l o g b p s 或更高带宽。 核心网络应能很好地提供服务质量保证，并具有容错功能。话音以及视频也要 接入核心网络。 按入节点与核心节点之间连接应具有可靠和容错功能。同时还应支持语音 及视频功能。 3 3 3 实现 天津教育科研宽带网2 0 0 0 年7 月启动，一期工程于2 0 0 1 年5 月完工，建 成了覆盖天津城区的一条主环路六条支路的光纤城域网，即沿中环线构建的主 环和辐射向市内各区的六条支路。主环( 7 2 芯) 长5 0 多公里，六条支路路由 总长9 0 余公里，核心传输技术采用c i s c o 公司的d p t ( 动态分组传输) 技术， 主环带宽为2 4 8 g ，并具有强大的自愈能力，自愈时间5 0 m s 。一期工程竣工后， 5 1 个教育机构以1 0 0 1 0 0 0 m 接入。天津教育科研宽带网一期市内路由图如图 3 - 2 。 天津教育科研宽带网以天津市中心为圆心，覆盖市内六区。经天津教委教 育信息化管理中心( 电中) 、天津商学院、天津工业大学、南开大学、天津大 学、天津医科大学、天津外国语学院、天津师范大学8 个二级节点向市内六区 的教育机构延伸。汇聚节点选用c i s c o 公司的c a t a i y s t6 5 0 6 多层交换机，与核 心层的g s r1 2 0 1 2 以1 0 0 0 m b p s 速率连接构成各条支路。建成后的天津教育科 研宽带网的拓扑图如图3 - 3 。 第三章天津教育科研宽带网建设 第四节天津教育科研宽带网二期建设 3 4 1 主要任务 天津教育科研宽带网的建设是天津市信息化发展过程中的一件大事，它为 天津教育信息化的网络建设、信息资源共享、应用系统开发与发展提供了一个 良好的网络环境和平台，为今后基于高速网络的天津教育的网络开发和应用， 及随着中国加入、t o 融入国际竞争大舞台，为国家培育新型人才并且为迎接 天津乃至中国教育的世纪变革，创造并奠定了坚实的基础。天津教育科研宽带 网二期建设主要任务是为了配合市教委对天津教育发展的宏观统筹策划，而进 行的基础设施建设工作，是将教育的形式与机制不断深化，为全市的教育、科 研与应用提供高效、广泛的基础平台。天津教育科研宽带网建设在地域分布上， 从一期的市内六区向二期的四郊、五县、塘( 沽) 、汉( 沽) 、大( 港) 辐射覆盖，最 终达到教科网在地域上覆盖天津全境，并具有提供对全市公众开放实施信息化 教育与服务的能力。在应用群体上，由各大高校、科研院所延伸到全市各教委 机构、高职、中专、中小学、幼儿园，将各校相对独立的校园网引向深入，通 过天津教育科研宽带网实现全市范围内的校校通，为今后即将到来的教育形式 与教育体制的重大变革作好基础保障工作。 天津教育科研宽带网二期建设主要任务是为我市各教育机构丰富的信息资 源，尤其是市教委所属的北方教育网站，提供畅通的网络基础平台，使丰富的 信息资源成为真正有价值的资源。天津教育科研宽带网二期建设的任务一方面 也是为了提高及促进北方教育网站的作用和知名度，使其巨大的信息量、友好 的交互性、强大良好的搜索引擎，实现充分的展示。令它具有鲜明特色的知识 性、学术性、权威性的网站，真正成为中国北方最大、最具影响力的网站。为 此，天津教育科研宽带网在二期建设中将增加一条冗余环路，将其核心交换机 及路由设备做升级扩容。 3 4 2 网络设计 在本次的路由规划中，我们将天津教委教育信息化管理中心扩容为一个核 第三章天津教育科研宽带网建设 心节点，增加一条由天津教委教育信息化管理中心到商学院的光缆路由连接， 形成由天津教委教育信息化管理中心、天津大学、天津工业大学、天津商学院 构成的光缆冗余环路。在设备选型上，为了达到更高的自愈恢复能力，选用g s r 1 2 0 0 8 千兆交换路由器，天津教委教育信息化管理中心的g s r1 2 0 0 8 与天津大 学、天津工业大学、天津商学院的g s r1 2 0 1 2 构成d p t 冗余自愈环路。将原 先放在天津教委教育信息化管理中心的c a t a l y s t6 5 0 6 交换机迁移到北方教育网 站，作为网站的核心交换机。而原先接在天津教委教育信息化管理中心c 剁y s t 6 5 0 6 交换机下的各接入单位将直接接到新增的g s r1 2 0 0 8 上。 市内六区教委机关本着就近接入教科网一期汇接节点或核心节点的原则， 其路由连接为： l 、红桥教育中心河北工业大学天滓商学院； 2 、南开教委南开二中天津教委教育信息化管理中心； 3 、和平教委一天津教委一天津外语学院； 4 、河东教委一艺校预留点天津工业大学； 5 、河北教委一美术学院天津工业大学； 6 、河西教委天津医科大学。 市内六区教委各机关单位在设备选择上则依据其所处的接入层次位置，未 来提供的下一级接入点的数量，在网络上欲开展的服务，以及工程建设的投资 原则，我们设计选用c i s c o 公司的c a t a l y s t4 0 0 6 交换机，其与上一级交换机或 g s r 路由以1 0 0 0 m 速率连接。 二期市外光缆路由建设主要分成四条支路，具体如下： l 、商学院一北辰一武清一宝坻一蓟县； 2 、工业大学一东丽一塘沽一汉沽一宁河； 3 、信息化管理中心一西青一静海； 4 、信息化管理中心一津南一大港； 上述四条支路分设汇接节点，依次为宝坻、塘沽、西青、大港。四条支路 的汇接节点直接同天津教育科研宽带网一期中的核心节点( 即天津大学、天津工 业大学、天津商学院) 连接，并且，四条支路的汇接节点提供各支路中其他接入 点的光缆连接。在设备选型上，考虑到其处于汇接节点位置，设计上应采用 1 0 0 0 m 速率同核心节点的g s r1 2 叭2 连接，并且要具有良好的性能和扩展能力， 3 i 第三章天津教育科研宽带网建设 同时参考一期设备选型，在此设计选用c i s c oc a 叫坶6 5 0 6 交换机四台。而在 市外的其他接入点则选用c a “y s t4 0 0 6 交换机。c a “y s t6 5 0 6 与g s r1 2 0 1 2 以 1 0 0 0 m 速率连接，ca _ t a l t s t4 0 0 6 与c a i a l y s t6 5 0 6 也以1 0 0 0 m 速率连接。 主干网络的要求：高带宽、高可靠性、支持多协议。如i p ，i p x 等、支持 多服务、如数据、语音、视频等等、提供服务质量保证( q o s ) 、高安全性、易于 扩展和升级、易于管理和维护、较低的总拥有成本。 3 4 3 实现 天津教育科研宽带网二期工程于2 0 0 3 年6 月竣工，该工程分四条支线路由： 西南支路经西青向南至静海：北支路经北辰至武清，然后北上途经宝坻至蓟县； 东南支路经东丽、塘沽至汉沽、宁河；南支路经津南至大港。二期工程使各区 县教委( 局) 、所属重点中学和区教育中心接入教育科研宽带网，形成覆盖我 市十八个区县的宽带网，为实现“校校通”工程打下了坚实的基础。市内六区 光缆全长2 9 1 5 5 公里。市外十二城区光缆全长1 7 0 3 6 公里。天津教育科研宽带 网二期市外路由图如图3 4 。 天津教育科研宽带网的主干由4 个骨干节点( 教育信息化管理中心、天津 大学、天津工业大学、天津商学院) 构成，放置骨干路由器( c i s c o 公司的g s r 1 2 0 1 2 g s r1 2 0 0 8 ) ，采用具有自愈能力的d p t ( 动态分组传输) 技术，主环 带宽为2 4 8 g 。 天津教育科研宽带网以天津市中心为圆心，经市内六区向天津四郊五县及 塘沽、汉沽、大港辐射覆盖。经教育信息化管理中心、天津商学院、天津工业 大学、南开大学、天津大学、天津医科大学、天津外国语学院、天津师范大学 8 个二级节点向市内六区的教育机构延伸。天津四郊五县及塘、汉、大地区则 通过宝坻、塘沽、西青、大港这4 个二级节点向下覆盖。汇聚节点选用c i s c o 公司的c a “y s t6