为纵深推进教育数字化战略行动，深入发展智慧教育，促进智慧教育领域经验总结和互学互鉴，加强优秀案例分享和国际传播，在教育部科学技术与信息化司指导下，“智慧教育示范区”创建项目专家组秘书处与教育部教育信息化战略研究基地（北京、华中、西北）开展了智慧教育优秀案例征集活动。

经过申报或推荐、案例撰写培训和修改、专家遴选、公示等环节，共确定324个智慧教育优秀案例，其中区域发展类74个、学校实践类226个、解决方案类12个、研究成果类12个。

本期为您带来学校实践类智慧教育优秀案例：F5G全光网络赋能智慧教育创新发展

 

一、建设内容

（一）搭建校区骨干环网

“一张网”工程首先对校园核心网络进行升级改造，将核心网骨干带宽从80G升级到200G，部署SDN控制器，实现一网多用，业务智能部署。通过F5G的光传输技术OTN设备将各校区核心互联，构建OTN环网。学校在核心机房部署100G的OTN光传送设备，形成50ms快速切换保护的环网，应用DWDM技术的OTN支撑全校多校区专线快速部署。通过波分复用，实现最大单纤4T业务容量，校区间互联带宽自主掌控，校区环网的建设为视频会议、财务专网、大仪共享专网、平安校园、阳光厨房等专网提供独立通信通道，加强网络保护，提升自愈能力，能够满足未来10年的校际互联传送带宽需求。

图1 中南大学校园网络总体架构

（二）升级全光承载网络

校园网络总体架构进行了全光网改造，一张物理网络对科研、办公、教学、宿舍、物联、一卡通、医疗和财务专网进行统一承载，业务逻辑隔离、按需开通。宿舍区和教学办公区实现有线无线融合一张网，实现高带宽接入，支持物联网扩展，通过SDN控制器交换机、PON、无线设备统一管理，实现全网设备的自动化上线，有线无线的上网、认证策略统一执行。

一是XGS–PON + IoT 的全光宿舍网。学生宿舍区采用XGS-PON+IoT的全光网，根据部署区域及接入业务的带宽需要，灵活布放ODN（光纤分配网）网络设备，通过光纤将ONU设备延伸到每个宿舍。ONU多端口统一承载学生上网、水电表等物联网业务，线缆资源可节约80%，大大提高业务应用效率。部署了统一的认证、计费平台，对学生上网行为统一认证、权限控制、流量计费和行为审计。

二是XGS-PON+WiFi6 的全光教学办公网。教学办公区采用XGS-PON+Wi-Fi6的全光网，光纤部署到每个房间，根据场景需求部署接入设备，实现万兆光纤到房间，千兆到桌面。采用10G-PON时隙隔离的方式进行业务隔离，匹配不同业务的时延、带宽要求，支持实验室，计算机实训室，智慧教室等多场景教学任务。

（三）建设全光科研专网

中南大学学科门类齐全，涵盖哲学、经济学、法学、教育学、文学、理学、工学、医学、管理学、艺术学等10大学科门类，有国家级重点学科19个，国家级创新平台28个，附属医院4个。校内专设教务教学、大型仪器共享、科研服务等业务专网，对网络资源要求高，网络设备安装环境复杂。中南大学采用XGS-PON+5G切片技术支撑中南大学冶金、轨交、医学（远程诊疗、远程紧急救护）等学科的应用创新。利用光纤优势，解决实验室场景线缆易被化工物质腐蚀，电磁干扰严重问题。机房部署OLT, 下沉ONU，解决设备种类多、空间跨度大、部署难等痛点。

一是有色金属。学校有色金属学科涵盖了“地、采、选、冶、材、工”体系链，担负引领和支撑国家有色金属产业的发展的重任。学科实验需要进行开采场景模拟、冶炼化工废弃物处理等，对网络传输介质的抗腐蚀、抗氧化能力及广覆盖能力有极高要求。

二是轨道交通。轨道交通学科涵盖了完备的轨道交通学科体系群，支撑我国铁路的六次大提速，助力城市轨道交通发展领跑世界。模拟系统中传输网络需要屏蔽信号的干扰，对稳定传输控制信号的稳定性有极高要求。针对学校有色金属、轨道交通特色学科的信息化，中南大学采用XGS-PON技术有效解决了设备种类多、电磁干扰严重、粉尘及化工物质易于附着、普通线缆易被腐蚀老化、空间跨度大部署难度高等困难。无源分光网络的扩展能力大大提升了有色金属和轨道交通特色学科信息化改造的效率和可靠性。

三是医学临床。作为我国创办最早的西医高等学校之一，中南大学医疗学科体系集群享誉中外，湘雅医院已发展成为我国重要的临床诊疗、医学教育与科技创新中心。医学学科承担多个重大研究课题，需要网络具备超大带宽、超低时延、超高安全性、融合5G切片等技术能力，能够支撑远程诊疗、教学融合。针对医学学科的信息化，学校在院内利用XGS-PON技术的良好扩展性及大带宽能力，有效整合诊疗仪器和专家资源。XGS-PON打造一张全光物联网，满足一秒钟下载1000张PET-CT影像的高速率要求。同时院内引入专用切片的5G网络搭建了低时延接入网络，通过下沉的 UPF 实现医疗数据与公网数据隔离，保障医疗数据安全性，与运营商5G医疗专网对接实现了院内外医患资源对接。XGS-PON加持5G切片技术支撑了中南大学及下属学科远程诊疗及远程紧急救护。

（四）统一网络运维管理

学校建设了校园网统一运营运维管理平台，集“监-控-管-视-析”于一体，统一监控，智能分析，自动运维，流程高效，实现了监、控、管、营、服全生命周期管理。统一网管系统对动环、机柜、主机、网络、应用等在校多层级设备进行统一监管，校园网络设备在线情况直观可视。多种图像图表可对园区内数据、资源、故障实时感知，并且告警、报错，可实现运维操作自动化。平台可以有线、无线、波分一体化运维，利于设备间联动问题查找，方便管理员实时查看。设备即插即用，即换即通，分钟级上线，ONU可配置模板统一下发，缩短设备上线与开通时间，大大降低了设备部署成本。

二、建设成效

（一）核心网络稳定保障智慧教育有序开展

校园网络升级后，能为校园提供“高速、便捷、绿色、安全”的网络服务。全光网络极简架构，10GPON速率上下行对称10G，实现万兆入室，千兆到桌面，充分发挥大带宽、高并发的优势，实现极速性能、可靠体验、智慧组网。网络时延倒换持续小于50毫秒，网络时延再度降低，整体降低50%，设备故障率降低80%，高速可靠。无源光网络减少了机房、桥架、防灾等设施，无源光器件代替汇聚交换机，减少了80%的弱电机房空间，节省了弱电机房的建设费用和日常运行电力资源消耗，节约30%的网络运营费用。光纤介质低碳环保，生命周期长，面向未来可持续扩展。

（二）融合网络构建智慧教育泛在连接环境

学校采用F5G全光网技术实现校园有线无线融合部署，全校13500余间宿舍完成有线无线一体化改造，83栋教学办公楼完成光网改造，500间公共教室实现无线网全覆盖，统一身份认证上网流程及配置，构建了时时、处处、人人可学的泛在网络环境。师生可以在办公区、教室、宿舍、图书馆等场景随时随地接入网络，上网课、看视频、语音通话畅通无阻，连接稳定且快速移动不掉线，移动办公、学习、校园生活管理需求得到满足。开通教学业务专网，充分保障跨校区教学业务稳定可靠，教学设备远程可管可控可视，教室环境物联网智能管理。满足视频会议网络稳定、大带宽、低延迟的特殊要求，较好支撑了多校区视频会议业务。

（三）全光园区部署智慧教育多元应用专网

F5G全光网络解决了传统教学科研网络难题，实现了教学基础网络与轨道交通、医疗、金属冶炼等特色专业深入融合，学校建设成集教学、科研、生产及社会服务于一体的综合性校区。

一是全面升级医疗场景下的湘雅园区。湘雅校区通过XGS-PON技术的良好扩展性及大带宽能力将诊疗仪器、专家资源有效整合。园区内网络支持远程医疗教学，校内设置培训室，可离线、在线学习，直观展示手术现场，远程展示医疗器械的使用。在影像会诊室、远程门诊中，无需抵达现场即可远程医疗会诊，给医患双方带来极大的便利。校内专设医疗教学、医疗研究实验室，助力人才培养和科研产出，支撑医教研一体化，有效提升医学校区智慧医疗场景。

二是全光网络有效支撑复杂科研场景。铁道校区拥有土木工程和交通运输工程2个一级学科国家重点学科，实验区设备数量多、种类杂，实验厂房多粉尘，电磁环境复杂。铁道园区建设，采用两层有源架构，机房部署OLT, ONU下沉，解决设备种类多、空间跨度大部署难等困难，实现140公里长距覆盖，“0”机柜部署，部署效率提升30%。光纤替代双绞线，抗电磁干扰，带宽不受限，平滑演进至50G，TCo下降30%。科研网、安防网、办公网三网合一，无源器件免运维，故障率低，运维效率提升了60%。充分利用光纤，解决实验室场景线缆易被化工物质腐蚀，电磁干扰严重问题。

（四）运维平台智能提升智慧教育服务质量

校园网统一运营运维管理平台建设完成后，校园网络管理更加智能化和专业化。平台包含了管理、运维和服务等功能，实现了有线网络、无线网络和物联网的统一管控，大幅降低管理运维难度，节省了人力成本。运维人员轻松上手，一人管理一园区，多种垂直业务专网智能纳管，集中部署，精准识别校园网络内外部的连接情况、网络整体健康情况、设备联网状况、业务情况等网络运营状态，排查潜在风险，做到精细化管理，高效保障智慧教育网络质量。

 

作者：黎胤 王斌 文叶青

来源：2023年度智慧教育优秀案例