深圳大学城实现校际高速共享

高带宽互联 应用全IP化
王 宏 朱玉杰

　　一个大学城就是一个小社会，多所大学并存，多种需求正好为更多的应用提供了一个良好的试验田。深圳大学城借国内四所名校相继进驻的良机，筑巢引凤，以万兆以太网技术建起园区网，并将各种应用全面数字化、IP化，一个数字校园的园区格局跃然而出。

　　深圳大学城创建于2000年10月。目前已建成投入使用的西校区面积1.45平方公里。 大学城坐落在南山区西丽湖畔，这里青山环抱，一水相依。

　　目前，深圳大学城已经引进的学校包括清华、北大、哈工大和南开四所著名高校。

　　根据深圳大学城的办学特点，园区信息网络必须将入驻大学城的办学实体的校园网互联起来，接入中国教育和科研计算机网（CERNET），并通过CERNET主干网实现与学校本部的互联。

　　大学城网络的主要应用是实现面向研究生的教育，基于视频会议技术的实时授课，基于视频点播的授课内容回放，基于Web技术的网络学习、交流和管理等。其中，视频流的网络应用需求会不断增大，需要高带宽、高性能的网络服务，包括组播服务、身份认证以及网络性能保障等服务。2004年4月23日，由深圳大学城管理办公室主持的"深圳大学城网络和信息系统工程项目"建设预验收举行，由清华大学、北京大学、哈尔滨工业大学及深圳大学城的专家组成验收小组。

　　专家小组听取了集成商赛尔网络有限公司的工程建设情况报告和深圳大学城网络中心的初步验收功能测试报告，在审阅《深圳大学城网络和信息系统工程验收测试报告，并进行现场抽测和质疑答辩之后，专家小组一致同意深圳大学城网络和信息系统通过预验收，并认为该系统工程所采用的技术具有国际一流水平，构建的深圳大学城园区网络平台在国内处于领先地位，其功能设计及定位具有前瞻性，对国内大规模区域性网络建设具有示范作用。

　　专家们做出了"深圳大学城信息网络可以投入运营"的最终意见。

万兆网确保无障碍连接

　　深圳大学城园区内的各校区既相互独立又紧密联系，每个校区依据校本部的教学规划开展教学活动，但同作为深圳大学城的一员，各校区之间的信息交换非常频繁而且信息量巨大。2003年，深圳大学城建设办公室（后改名为深圳大学城管理委员会办公室）开始规划深圳大学城的信息网络时，就将大学城的园区网络定位在按照国际领先水平建设，为大学城园区内的各校区之间提供高带宽、高可用性的网络。

　　在深圳大学城信息网络工程项目中，赛尔网络有限公司负责园区信息网络的总集成，赛尔网络有限公司依据以下原则设计和建设深圳大学城校园网络：

　　1） 统一设计和铺设大学城主干光纤传输系统。

　　2） 建立先进的大学城主干网，适应长远发展需要。

　　3） 接入深圳市教育网，与中国教育和科研计算机网CERNET互联。

　　4） 网络技术具有开放性、标准性和通用性。

　　5） 高度重视网络应用，建成具有示范意义的信息系统。

　　6） 多渠道投入，充分调动各方面的积极性。

　　根据大学城的办学规模以及发展规划，经过带宽需求计算，园区网主干网的带宽应不低于5.6Gbps，在综合分析比较了现在比较主流的POS、
DPT、万兆以太网技术后，得出结论是万兆以太网技术在兼容性、成本、带宽扩展成本上均处于前列。经过专家论证，确定深圳大学城校园网主干网采用万兆以太网技术。

　　2003年8月中旬，赛尔网络有限公司系统集成部售后工程师进入大学城开始施工。

　　2003年9月12日，学生宿舍楼网络开通。

　　在深圳大学城信息网络建设初期，由于主干万兆设备尚未到货，赛尔网络有限公司对深圳大学城网络的提前开通提供了大力支持，将一台cisco
catalyst 6509交换机运抵深圳大学城网络中心，临时做为深圳大学城的核心交设备，保障了广大师生的教学和生活。

　　2003年10月，深圳大学城万兆主干网开通，与深圳教育城域网实现千兆互连。

　　2003年11月，深圳大学城园区网络内的校区用GRE Tunnel的方式实现了和校本部的互联。（示意图二）

　　深圳大学城园区内的各校区均以研究生教育为主，与各校本部的联系与信息交换大多依赖校园网来进行，深圳大学城内各校区的学生具有和本部学生同等访问校内信息资源的权利，享受本校的校园网全部信息资源。例如：访问图书馆资源、访问国外教育资源及其它信息资源的权限等。用GRE隧道技术和校本部进行连接，依靠大学城的万兆主干网和CERNET全国高速主干网，既保障了实现的简单性，也保障了数据传输的安全性，实现大学城里的校区和本部校园网全部教学、科研等资源共享，实现了大学城各校区与本校的校园网实现无障碍连接。

　　图2的拓扑结构是从全网的可靠性及优化网络负载的角度出发，核心层的所有节点均设置两台万兆交换机。我们认为这种拓扑结构是最优的，采用同一种设备易于管理，方便维护。核心层设备及全网性能极高，可以实现全网的负载均衡。

　　深圳大学城网络核心层由大学城网络中心、清华、北大、哈工大四个节点，八台万兆交换机组成。其中，深圳大学城网络中心由主、备两台万兆交换机组成，深圳大学城清华、北大、哈工大园区核心层节点各由主用的万兆交换机和备份的万兆交换机组成。

　　大学城网络中心的两台核心层设备通过10GE互联。

　　各校区的核心层主用万兆交换机分别与深圳大学城网络中心核心层节点的主、备万兆交换机通过10GE互联，各园区备用万兆交换机通过10GE与大学城网络中心的备用万兆交换机互联。使核心层达到冗余备份和负载分担的目的。

　　各学校的核心层主用万兆交换机通过2GE分别连接至本园区网的各汇聚交换机，备份万兆交换机通过1GE分别连接至本园区网的各汇聚交换机。

　　由于核心层采用了双星型的拓扑结构设计，每个学校的核心层节点均与大学城网络中心主、备互联，因此，当某一光纤发生故障时，可通过第二层的扩展树（STP）或快速扩展树(Rapid
STP)、或三层路由备份(OSPF)来恢复网络的连通，从而达到核心层高可靠性要求。

　　每台汇聚层可以双链路上联至核心层的主备设备上，所以从汇聚层设备出口向上不存在单点设备故障后造成网络瘫痪的问题，极大地提高了网络性能。

　　深圳大学城万兆园区网络的核心设备采用Force10 E600万兆以太网交换机。Force10
E600万兆以太网交换机提供了900G的交换容量，以及500Mpps的包转发能力。每台Force10
E600在线速转发的情况下可以支持336个Gigabyte端口或者28个10GE端口，目前广泛的运用在群集/网格计算、校园网主干、城域以太网、互联网交换中心等多个领域。

　　在多个校区相对独立的网络环境下，为节约管理成本以及提高路由计算的效率，在网络的核心层和汇聚层内部采用OSPF路由协议，支持可变长子网掩码和地址汇聚。考虑到深圳大学城是一个开放的园区，在以后的发展过程中将陆续会有更多的校区加入深圳大学城，为了实现动态接入，目前把大学城网络划分为4
个域，将来其他办学实体入网时，再添加相应的域。所有核心层节点构成Area
#0，三个学校园区及其相应的汇聚层、核心层与汇聚层互联的端口节点构成其余3个域（Area #1-3）。清华大学园区网为Area
#1，北大园区网为Area #2，哈工大园区网为Area #3。为减少园区网路由变化对主干造成的影响，Area
#1-3应将本网的路由进行汇总后再广播到Area #0中。

网上应用系统先进丰富

　　大学城综合信息系统建设由大学城管理委员会与各校区合作建设完成。在应用系统设计时，考虑采用基于现在主流技术的B/S或C/S方式，建设大学城综合信息系统，目前主要建成以下应用：

　 1）大学城信息管理系统（OA）

　　深圳大学城从综合信息系统对于信息的使用角度出发，提出信息的分类方法，在此基础上建立大学城管理信息系统，包括综合教务管理系统、科研管理系统、设备资产管理系统、人力资源管理系统、财务管理系统、外事管理系统等。

　 2）大学城信息服务系统

　　信息服务系统是一个大学城的门户，是学校对外发布信息和外界了解学校的重要途径，也是学校进行日常工作和教学的平台。这个系统的好坏，直接影响着学校各部门的工作质量和效率以及外界对学校的印象。今日的大学已经是在国内发挥着重大影响力的综合性大学，其办公系统的选择应该在定位和功能上体现出具有现代化管理水平的符合其办学方针的特点；积极发挥校园网的快捷和便利的作用，为学校的各级部门和师生提供服务。

　　校园信息服务系统是基于WEB应用的校园网管理和应用的服务性平台，将为学校构建信息化教学平台提供完整的解决方案，能提供学校信息化教学所需要的灵活性，使学生、教师、外部各方之间能快速、及时地进行沟通，全面实现学校介绍、院系设置、师生管理、教学管理、课件管理、考试成绩管理、信息点播、多媒体教学、学籍管理、校产管理等功能，是大学实施信息化管理和信息化教育的强力支撑。

　　通过建立综合信息服务系统，为入驻学校提供一个统一的、提供更多服务内容的、可以满足用户个性化需要的信息服务门户。

　　在信息积累的基础上，建立数据仓库，建立决策支持系统，进行数据挖掘，为学校重大问题提供决策依据，如教学评估、招生评估、毕业评估、学科评估等。

　 3）网上办公系统

　　为学校领导以及各职能部门提供基于校园网的协同办公环境，使学校办公逐步向电子化、无纸化方向迈进。

　 4）多媒体教学系统

　　建立包括教师的电子讲义、课件、录像、试题库、以及各种数字化教学素材的网络教学资源；建立网络教学平台，包括为同步远程教学提供实时双向交互的多媒体网络教学环境，为异步远程教学提供自主学习的网络教学环境；建立数字图书馆；建立虚拟实验室，等等。

　 5）数字图书馆

　　数字化图书馆是一个复杂的分布式海量数据管理系统,它利用当今先进的多媒体和网络技术,将分散于不同地理位置的不同载体形式的信息资源以数字化的形式存储，形成有组织的数据库和知识库，对外提供高性能的检索服务，实现资源共享。

　 6）各校区之间的分布式计算

　　深圳大学城各校区均配备了高性能的服务器，各校区协同工作，通过万兆校园网络共享这些服务器资源，包括服务器上存储信息资源以及计算能力资源，
进行分布式的存储或者计算，实现高度的资源共享，提高设备的利用率。

　 7）IP电话与视频系统

　　根据深圳市大学城的办学特点，入驻大学城的校区与校本部之间的IP电话/视频应用是重要的网络应用之一，使三校本部目前使用的IP电话/视频应用在大学城得以延伸，高性能的视频系统和IP电话具有特殊的意义应该进一步加强，充分满足各大学异地办学时的实时远程授课和远程科学实验的要求。

　　国内长途电话将是入驻大学城的校区与校本部之间通信的主要手段之一，IP电话可以大大降低通信费用。大学城利用基于Cisco
CallManager的IP电话系统，和CERNET IP电话系统无缝对接，为师生提供基于CERNET的IP电话服务。

　　深圳大学城采用CERNET组播视频会议系统，为入住的各校区师生提供了基于IP的数字视频会议服务，在和各校本部的联络上，主要频繁用于远程授课、导师指导以及学术交流等活动。在大学城园区内部，网络的设计上充分考虑了大学城内部对视频会议的需求和参加CERNET全国性的视频会议的需求，在路由器配置组播协议部分时，设置了两个汇聚点（RP，rendezvous
point），一个RP为CERNET全网使用，用于参加CERNET全国性视频会议，另外一个RP位于大学城园区网络内部，主要用于大学城园区网络内部的视频会议，这样的设置保障了在通往CERNET出口链路断掉的情况下大学城园区网络内部也可以正常的使用视频会议系统。

　 8）基于组播的网络电视系统

　　深圳大学城的位于深圳塘朗山下，离市区稍远，在大学城建设初期，深圳市的有线电视网络没有及时的全部覆盖大学城园区。大学城网络中心利用万兆园区网，开展了基于组播的网络电视系统，开设了8个频道的节目直播，成功直播了2004奥运会、2004欧洲杯等重要赛事。

　 9）基于网络的智能化物业管理

　　智能化物业管理系统包括安全防范子系统，实现出入口管理及周界防越报警、闭路电视监控、门禁、入侵报警、电子巡更系统等功能；物业管理子系统，对电力供应、公共照明、供水、空调等主要设备实行网络化监控管理，实现消防设备、消防广播、背景音乐系统及铃声系统，实现车辆出入与停车场智能化管理，等等。

　　目前深圳大学城园区网络中，安全系统与物业管理系统已经和以IP技术为基础的园区网络完全融合，在每一台被授权的终端机上都可以监控到竖立在大学城各处的监控镜头所拍摄的景象，也可以监控到物业管理系统中电力的供应情况、中央空调及风机的运转情况等，并且都可以通过相应的客户端来控制物业管理系统的运行状态。

　　深圳大学城园区网络建成以后，为了在下一代互联网技术的研究和使用上和国际水平接轨，也为了使大学城园区内的各校区能与校本部的IPv6学术网络能无缝的连接，深圳大学城管理委员会办公室决定，建设一条深圳大学城园区网络通往外界IPv6网络的纯IPv6链路。

　　IPv6链路建立以后，使深圳大学城成为下一代互联网的接入单位，各校区的网络中心基于IPv6的科研条件将得到进一步提升。
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