IP宽带教育网解决方案

教育宽带IP网解决方案1．教育网络现状和发展趋势（何：为什么建网）2．教育网络的目标（何：应用――AVVID、MPLS、宽带，建网干什么）3．教育网络的设计探讨（刘：如何建―）教育网络建设的新思维目前，各学校纷纷建设校园网，实现本学校的教育网络化。同时，CERNET和INTERNET的发展使得这一趋势走向深入和广泛，我国进而出现了初步的网络化教育模式――网络虚拟学校。这些已有的网络（学校的和社会的）是我们教育网络建设的出发点，但又不能仅仅局限于这一范围。无论“教育网络化”还是“网络化教育”都不是教育网络的真正目标，在信息化社会，教育的一个基本特征是打破时间和地域的限制，面向全社会的每一个人，并为其提供终生教育培训，这要求教育网络的建设必须找到新的思想定位和技术定位。所以，教育网络应该顺应新时代教育思想的革命，在网络技术上具备相应的本质特征。在与现有的校园网、CERNET和INTERNET网融合的基础上，新的教育网络定位为营运级的宽带IP网络，构筑社会化的教育信息服务体系。*它是一个IP网络，以顺应网络的发展趋势，提供对绝大部分新纪元通讯业务即IP业务的直接支持。*必须是一个宽带网络，以满足网络流量的迅速增长，提供大容量高速传输的能力，符合其社会服务体系的角色。根据目前我国的电信资源状况，可以考虑直接采用裸光纤架构光互联网络，未来更可通过DWDM技术解决带宽的爆炸性增长需求。*还必须是一个服务性营运级的网络，以区别于供校园自用为主的园区级网络，而在稳定可靠性、服务质量QoS、业务类别、安全等方面有较高保障，从而对教育面向的全体公众提供丰富、易用、可靠的服务，并对其它相关服务网络提供可靠连接。总之，教育网络将建成的是一个IP网络、一个宽带光传输网络、一个提供服务的营运级公共网络。教育宽带IP网络的技术要求根据教育网络的上述定位，新的网络应该是一个向公众提供服务的光传输宽带IP网络，必然在网络设计上有很高的技术要求。宽带教育网络与大多数现有的校园网络有很大的不同，校园网通常称为企业网或“私网”，而面向公众提供服务的则属于公共网络或简称“公网”。公网有更高的要求，如公网的服务不可中断，公网的服务对象其本身的网络不可被公网所管理或规范，因此服务对象的网络多种多样，水平有高有低。公网的网络从原厂商的设备软件设计开始就在多样化方面作足文章，要适应不同服务对象所支持的不同的安全性和QoS等要求。公网由于要汇集大量的接入网络的流量，必须在设计上采用高带宽，而且必须容易扩展。具体到教育宽带网络，是以宽带IP技术为核心的新一代开放网络基础结构，以IP协议为主，承载包括数据、语音、图象等多媒体信息的综合业务及各种新兴的增值业务如虚拟专网和MPLS虚拟专网，并实现各种业务网络的无缝连接。同时，教育宽带网络还提供因特网新技术新应用的研究与试验环境，为国内的因特网技术发展起先导性示范作用，以追踪世界最新发展水平、促进我国自主知识产权进步。网络由新一代教育机构按市场机制运营与管理，通过网络教育服务与运营，促进中国的教育业和信息业、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。作为教育网络，为确保目前各种教育和科研应用的要求，以及未来教育面向全社会和教育终身化的发展趋势，在技术设计上应遵循以下原则：*高带宽、高性能、高可靠性在面向未来和社会的教育网络中，为了支持大量数据、话音、视频多媒体的传输，应选用易于扩展的高带宽、高性能的先进技术，如POS、DPT和千兆位路由交换技术，从而既满足目前的需求，又充分考虑未来的发展。这一网络系统还应具有高可靠性，除了采用高可靠性的网络设备以外还应考虑物理层、数据链路层和网络层的冗余备份。*可扩展性和可升级性系统要有可扩展性和可升级性，随着业务的增长和应用水平的提高，网络中的数据和信息流将按指数增长，需要网络有很好的可扩展性，并能随着技术的发展不断升级。*易管理、易维护由于教育骨干网络系统规模庞大，应用丰富而复杂，需要网络系统具有良好的可管理性，网管系统具有监测、故障诊断、故障隔离、过滤设置等功能，以便于系统的管理和维护。同时应尽可能选取集成度高、模块可通用的产品，以便于管理和维护。*安全性网络系统应具有良好的安全性。由于教育骨干网络为多个用户内部网提供互联并支持多种业务，要求能进行灵活有效的安全控制，同时还应支持虚拟专网，以提供多层次的安全选择。*QoS（质量服务）保证教育在语音和视频等多媒体应用方面一直走在社会的前列，这类应用对服务质量的要求很高。QoS（质量服务）需要在网络的端到端进行全盘计划和实施，由于各接入网络和端设备的复杂性与多样性，骨干网必须尽可能地支持各种质量服务技术，特别是最新的技术如MPLSVPN和流量工程，以提供简洁透明的质量服务机制。*IPMulticast由于网络中多媒体的应用，如VideoConference、VOD等越来越多，往往会占用大量的带宽资源。所以网络系统应能支持IPMulticast，以节省主干的带宽。对于骨干网络而言，需要对大量的多点广播组进行拓扑计算和路由计算，支持各种多点广播协议特别是多点广播路由协议以及高性能的路由能力非常必要的。*符合国际标准选用符合国际标准的系统和产品，可以保证系统具有较长的生命力和扩展能力，满足将来系统升级的要求。*选择正确合作伙伴教育网络的建设必须具备前瞻性和持续发展性，在技术上对一般的社会网络具有指导意义。同时网络建成之后，还要进行运行维护，升级换代，部署新的技术和应用，以适应发展的需要。因此，选择正确的合作伙伴非常重要。这个合作伙伴应该是一个业务迅速稳定增长、不断投资研究开发新技术和新产品的公司，更必须是能为客户提供长期优质服务的公司。其技术和产品应该代表未来技术的发展方向，这样教育骨干网络的长期发展才能得到可靠的保证。教育网络的设计思想教育网络遵循前述的技术要求和设计原则，采用以下的先进设计思想：*层次化设计层次化设计方法可为网络带来以下三个优点：可扩展性：因为网络可模块化增长而不会遇到问题；简单性：通过将网络分成许多小单元，降低了网络的整体复杂性，使故障排除更容易；设计的灵活性：使网络容易升级到最新的技术，升级任意层次的网络不会对其他层次造成影响，无需改变整个环境；可管理性：层次结构使单个网络设备的配置的复杂性大大降低，更易管理。要建设大型的、性能优良的、具有很强扩展能力和升级能力的综合网络，在设计中就必须采用层次化的网络设计原则。具体而言，核心主干层的主要作用是提供高速传输和路由最优化通信，汇接网络层主要完成网络流量的控制机制以使接入网络和核心层环境隔离开来，还应能对由用户接入层所区分开的不同优先级的应用加以区别对待，从而支持端到端的服务。*端到端的网络服务保障教育网络根本的目标是服务全社会的所有公众，这就不仅仅需要在提供便宜的带宽方面下足功夫，而且更重要的是必须在更高层次上保证“网络运行品质”的五个方面：端到端的网络实际运行性能端到端的网络安全性可靠性端到端的服务质量(QOS)保证端到端的业务易实施性端到端的网络可管理性*网络应用的增值教育网络在应用层面具有无可比拟的丰富性，和几乎无限的扩展性，应用将成为教育网络的区别于其它公网的最大特色。从历史来看，众多的新技术和应用首先是诞生在教育科研机构的实验室里，教育网络完全可以成为新技术新应用的产床。除了支持业务和多服务应用之外，还可以提供更多的网络服务功能，从而节约成本，增加网络的效益，例如：为接入用户提供虚拟专用网络VPN。可采用MPLS技术建立VPN网络作为教育骨干网络的增值服务。教育机构本身也可以借助各种增值业务的开展实现自身的运营化和社会化，从而实现全面意义的教育走向社会化。4．案例分析Cisco公司已经成功地在中国实践了前述的教育网络设计思想，天津市的南开－泰达教育学院、天津市教育城域网，特别是河南省教育科研宽带IP骨干网络和郑州市教育城域网全部采用了先进的高速宽带光传输网络技术，已经成为这类新型教育网络的典范。其他的成功案例还有北京市教育信息网、上海市教育与科研计算机网主干网、厦门大学、西安交通大学等。案例一：河南省教育科研宽带IP网络河南省教育科研宽带IP网络全面采用Cisco公司的AVVID网络体系结构，一期工程先扩展到郑州、新乡、洛阳、开封、许昌、平顶山、济源、焦作等8个地市，以及郑州市的教育城域网和河南省若干高等院校的校园网络，总共采用了10台CiscoGSR12016和GSR12012，近20台CiscoOSR6509，其他各类交换机和路由器数百台。该网络集成了远程教学等多种多媒体应用，特别是采用了550部Cisco的新型7940IP电话和4套CallManager组建了我国第一个省级IPTelephony网络，并结合Cisco视频产品IPTV系列建立了许多新的教育模式，具有重大的示范意义。下一步，河南省教育科研网将扩展到全省17个地市，并进一步向社会延伸。如下图所示：这一网络基于分层设计分为三层：骨干传输网、城域网、接入网，采用三级管理模式：省网络中心、地市网络中心、校园网，连接省内各大中专院校、各中小学校、各级教育主管部门和其他教育科研单位，未来更将延伸到每一个需要教育培训的公众面前。如图所示(仅为示意图)。骨干网络河南省教育科研网的骨干网络由分布在17个地市的核心节点组成，与河南省广电合作利用其光纤资源，全省形成环网状冗余拓扑结构。在各个核心节点分别配置Cisco公司在国际上多次获奖的千兆位路由交换机GSR12000系列中的12016和12012作为核心传输设备，节点间使用裸光纤配合POS技术实现OC-482.48G链路互连，以提供物理层、链路层及IP层的冗余连接能力。根据各地市的具体情况，可以建设城域教育网络也可以在核心节点配置汇接设备直接解决接入网络的接入问题，汇接设备可选用Cisco12012或6509，采用POS、DPT或千兆以太技术，传输速率可达1～2.48Gbps。具体设计可以非常灵活，如图所示(仅为示意图)。城域网络在城域范围内视城市规模、接入网络的数量和规模等具体情况可采用POS、DPT、千兆以太技术，传输速率可达1～2.48Gbps。如郑州市的城域教育网络也是采用POS2.48G宽带光传输技术，天津市采用DPT2.48G宽带光传输技术。中小规模的城市可以采用千兆以太技术搭建城域教育网络，或者直接连接到骨干网络在当地核心节点的汇接设备上。接入网络目前的接入网络主要为各高等院校的校园网和当地教育机关，这些网络大多采用千兆以太技术构建，到城域网络的接入技术在现阶段可选用千兆以太技术，传输速率达1Gbps。网络综合评价河南省教育科研宽带IP骨干网络的设计充分体现了指导思想中的几条原则：*可靠性的网络设备的可靠性—网络中所涉及的所有网络设备，均采用高可靠设计。核心设备均支持深度冗余设计如冗余电源、风扇、主路由处理器、交换背板、时钟备份。每个模板均可支持热插拔。高可靠的网络连接设计—网络拓扑设计采用了冗余链路。将来光纤资源和投资允许的情况下，可增加更多的二层链路和三层路由的冗余性。*可扩展的网络网络带宽的可扩展性：核心节点的连接目前为POSOC-482.48G，随时可以利用DWDM技术和POSOC-192技术进行扩容。在重点城市内也采用POS2.48G或者DPT2.48G技术实现与骨干网络的平滑连接。在其它城市内普遍实现千兆以太连接，采用Cisco公司的千兆位EtherChannel技术最大可支持网络带宽扩展至8Gbps。将来可在投资和光缆资源允许的情况下，可以将上一级网络和下一级网络的连接带宽增加到4Gbps和2Gbps。网络互连的可扩展性：IP交换技术为非面向连接的技术，网络的扩展表现为业务量、业务类别的增加以及接入网络增加。Cisco卓越的路由技术和MPLS系列技术保证了骨干网络可以从容应对网络的扩展要求。*灵活的网络基于CiscoIOS的多功能网络平台：网络中采用的网络设备均采用CiscoIOS(InternetworkingOperationSystem互联网络操作系统)为核心功能软件。CiscoIOS集成了路由技术，局