一校多区的校园网络建设与应用

1、    一校多区的校园网络建设与应用    摘 要 随着教育体制改革，越来越多的学校走上了合并办学的道路。建设跨地域多校区的校园网络是多校区学校研究的课题。本文以常德师范学院校园网为例，介绍基于城域网的校园网的建设与应用。 关键词 校园网；城域网；千兆网 随着计算机多媒体技术、网络通信技术的飞速发展及其在教育教学领域应用，教育史上正在引发一场全面、深刻的历史性变革。它包括教育手段、教育方法的变革和教育思想、教育观念、教育模式、教育规律的变革。基于网络的多媒体教学、以学习者为中心的结构化发现式学习、研讨型协同式学习、个别化主动式学习和大规模的远距离交互式学

2、习都已成为可能。校园网已经成为各级各类学校必不可少的教育教学和管理现代化的信息平台。 近几年来，随着教育体制改革的不断深入，越来越多的学校走上了合并办学的道路。建设跨地域多校区的、符合教育教学需要的、先进实用价廉的校园网络是多校区学校研究的课题。常德师范学院（三个校区）校园网的建设就是多校区环境下，组建高效、先进的校园网络实例。 校区情况与建网要求 校区分布情况简介   常德师范学院有三个校区，分别称为东院、西院和成教学院。东、西两院相距公里；成教学院在西院的西面，与西院相距公里。 东院（原常德高专校区）目前有个理工科系部，主要建筑物有：综合教学楼、第一实验楼、第二实验楼、图书馆、体

3、育馆、系部办公楼和学生公寓楼、教工住宅楼等，其中第一实验楼内有个网络机房，有个多功能电化教学大厅。 西院（原常德师专校区，年建有 校园网）目前有个文理科系部，主要建筑物有：化学化工实验楼、电教楼、船形楼（第二电教楼）、第一综合教学楼、第二综合教学楼、物电实验楼、外语楼、艺术楼、图书馆、体育馆、第一办公楼、第二办公楼和学生公寓楼、教工住宅楼等。其中电教楼内有三个网络机房；船形楼内有个计算机辅助教学网络机房、个多功能电化教学大厅、个多媒体投影教室、教育电台和教育电视台；第二综合教学楼有个梯形多媒体投影教室，图书馆有自己的局域网系统和电子阅览室。 成教学院（原常德教育学院校区）主要建筑物有：综合教学

4、楼、办公楼和学生公寓楼、教工住宅楼等，其中办公楼有个网络机房。 建网要求 （）采用先进、成熟、标准的网络技术，能够实现：三校区远程多点实时交互式教学；课堂教学、学术报告、学校会议和文体活动网上直播；视频点播；管理等。 （）保证系统的开放性和标准化，能够方便地与和常德电信宽带网互连。 （）网络结构合理，便于维护和扩展；同时具有良好的安全保密性，不易受到攻击。 （）采用统一的网络体系结构，统一网络协议。 （）综合考虑三校区有线电视、有线广播的互联。 主干网组网方案 校园网主干信道的选择 我院的校园网要求覆盖横贯常德城区的三个校区，实际上它就是一个城域网。目前城域网的联网通道有：公共数据网通道、微波

5、通道、光纤通道和混合通道。 、等公共数据网通道，联网方便。但带宽窄，不能满足学校网上教学和多媒体实时传输的需要。 微波通道目前能够提供数据传输，能基本满足实时通讯、多媒体传输和网上教学的需要。但接口不标准、频道申请困难、初期投入较大，易受天气和空间电磁波干扰，运行稳定性差，维护成本高。 光纤通道可以提供级带宽，接口标准、运行稳定，是多媒体实时传输和网上教学的理想通道，但初期投入较大。 根据建网要求，校园网主干信道我们选择了光纤通道。考虑到自行铺设光缆难度大，成本高。采取租用或购买电信、有线电视、供电等部门铺设的光缆的富余光芯的使用权。 光纤主干网络技术的选择 目前组建园区交换式局域网的主流技术

6、有四种：技术、技术、 技术和 技术。在充分考虑建网要求的基础上，以满足教育、教学、科研和管理等应用需要和适应网络技术发展趋势，我们选择了 。其理由是： （）以低廉的价格提供高带宽。由于本系统要求支持包括多媒体应用在内的、实时的多种应用，骨干网的带宽十分重要。和 只有带宽，不具有先进性，也不能满足三校区远程多点实时交互式教学的技术要求； 提供倍于快速以太网的性能，而价格远远低于其倍，与相比，其价格则远远低于。 （）良好的兼容性和管理的简单性。 保留以太网帧格式以及的对象规格，从而使我们能够从现有设施平滑地升级至千兆网性能，现有的线缆、操作系统、协议、桌面应用程序和网络管理策略与工具都得以保留。相

7、反，必须使用局域网仿真才能与现有的网络设施兼容，与其使用仿真的以太网，不如使用真正的以太网。在网络系统管理的技术要求上，千兆以太网比要简单得多。 （）能保证服务质量。的长处在于（服务质量）和（服务分级），它为数据、视频、音频等不同的应用，以不同的用户和群组确定不同的服务优先级并分配不同的带宽，从而保证时间敏感应用的服务质量。但是，千兆位以太网也能保证服务质量。问题的焦点在于资源的竞争，最直接的解决办法是提供足够的资源。增加带宽本身比带宽管理更便宜。此外，千兆位以太网也可通过服务分级及预留带宽等技术来保证关键应用的服务质量。 （）园区网的发展趋势是逐渐转向千兆位以太网。以为骨干网的宽带网络存在不

8、合理的层次结构：包拆分成信元在上传输，信元被装在帧中传输，帧又在光学网络上传输，即 光学网络。这种方式开销大、效率低，包在上传输存在“信元税”（）的开销。因为，包并不一定是信元长度的整数倍，将它拆分成信元时总有一个传输着无用信息；而且每个信元个字节有个字节的标识是加上去的。两种开销共造成的带宽损失。另外，为了保证包在上传输的服务质量，还需要、交换或交换等技术，这些技术又增加了开销。因此，目前的发展趋势是，省去层，直接在上传输包，即 或 ，也即光学网络。将来采用（密集波分复用）技术，层也不要了，在波分复用信道上传输，这就是优化光学网络。由于它不使用和设备，在光纤上直接用以太网帧格式传输包，其成本

9、可降低。采用技术在单模光纤上传输可达到带宽，且无中继传输距离可达。目前支持宽带网络的路由交换机的性能已经达到交换速度和包转发率，其时延和时延抖动在微秒数量级，在网络中即使通过多级路由交换，其累加时延也仍在可接受的范围以内。我们可以预料，从局域网、园区网、城域网到广域网，都将使用统一的以太网结构，运行统一的协议，中间不需要任何格式转换和协议转换，真正实现无缝连接。至于传输视频、音频等信息流，随着基于的语音技术与基于的视频技术的发展和成熟，的优势将不复存在，将来甚至可能出现在宽带上传输和 ，即 和 。 网络设备选型 根据建网要求，综合考虑网络的先进性、实用性、安全性和可管理性，最后选择了公司的 、

10、 、 等网络设备。 交换机设计灵活，支持个 端口或个端口； 都支持新款 模块，可以直接连接到 交换机端口上。 它们都支持标准，广泛支持，具有分辨和处理优先级的能力，提供 流量控制技术，支持组播数据流的传输，使网络可以支持话音服务（）和电视会议等时间敏感型的应用。同时支持标准，提供第三层各网段间数据传输的安全控制。 网络拓扑结构如图，图中用虚线框分别代表三个校区。 系统组成 （）系统以 作为核心交换机，与东院第一实验楼分中心、西院船形楼包括第二电教楼，有电台、电视台、多功能厅、计算机多媒体辅助教室和投影教室，是网络远程教学和网上直播的主要源场所、图书馆等的 交换机组成光纤主干网。其它边缘交换机采

11、用 。 （）所有教学教室、多功能厅、多媒体投影教室、文体活动场所和办公楼大小会议室全部采用×端口布线，上连 交换机，两个端口分别用于上载和下载。 （）所有办公场地全部采用具有功能的 交换机， 到桌面。 （）教工宿舍和学生宿舍全部采用自适应可管理堆叠式 集线器。便于内部安全管理。 （）网络出口。通过 光纤连接常德电信宽带网；通过原有的 路由器和专线连接。 （）网络服务器。和系统由和原有的 承担；、和数据库系统由两台服务器及双机备份系统实现。教学课件点播服务器可采用直接附加存贮方案。 （）网络管理系统。可采用 交换机自带的基于的 网管工具，它可以监测和处理各种网络故障。 划分 （ ，虚拟

12、局域网）技术是一种通过软件策略将不同地址的计算机连接在一起的技术。同一中的主机，不管它们的物理位置相距多远，都能进行直接访问。不同间的主机，不管它们的物理位置相距多近，都必须通过外部路由或交换机本身的路由功能才能实现通信。这样，可以滤掉网间不必要的信息，减少网间信息流量，节约带宽，防止广播风暴；另外，不同的必定是不同的子网，错用或盗用地址产生的影响被限制在同一之内，否则，路由器不允许与其它主机通信，这样，大大提高了网络的安全性。 我们将用于网络教学的各个端口和课件服务器划分为一个教学虚网；将三个校区用于学籍管理、学生管理、图书管理、财务管理、人事管理、科研管理、物资管理等管理部门与分管院领导办公室的端口分别划分为各自的虚网。院领导的计算机可以成为多个中的成员。 三校区有线电视、有线广播网络互连 在租用或购买电信、有线电视等部门的富余光芯使用权时，可以多租用一根光芯，供有线电视和有线广播的传送。若无可能，则只能对各校区上传到网络中心的光芯采用波分复用技术，以下频段下传有线电视和有线广播，以上频段上传网络数据。 结束语 多校区综合校园网的建立，大大缩短了校区间地域上的距离。电视教学、网络远程教学可在三校区同时进行，扩