F5G是以10G-PON、WiFi6、200G/400G和NSU-OTN等技术为代表的第五代固定网络（The 5th Generation Fixed Network），由欧洲电信标准化协会（ETSI）在2020年2月25日面向全球提出，并从FFC（全光纤联接）、eFBB（超大带宽）、GRE（确定性体验）三个应用场景定义第五代固定网络，推动从“光纤到户”迈向“光联万物”。

继2021年政府工作报告中提出，“加大5G网络和千兆光网建设力度，丰富应用场景”，国家“十四五”规划中也明确提出推广千兆光纤网络，为校园F5G千兆网络建设提供了强有力的政策支持。此外，教育部对高质量教育信息网络提出的新型基础设施要求，进一步推动F5G千兆光网在高校的建设。从此，实行“光进铜退”，打造一张多业务融合、高效可用的F5G全光校园网，提升信息化教学体验，成了每个高校信息管理部必修的课题。

F5G全光网络基于F5G光技术全光纤联接、超大带宽、确定性体验三大优势，可实现接入带宽10倍增长、联接数量10倍提升、业务时延10倍优化。

图1 传统以太网和全光网承载网方案对比

与基于网线的传统架构相比（图1），全光网实现了如下三大创新：

采用光纤替代铜线，将光纤从原来的楼栋弱电机房延伸到每个教室，每个桌面，甚至是每台设备。光纤的传输速率可以达到1Tbit/s，是网线传输速率的1000倍；传输距离可达40公里，是网线传输距离的400倍。

另外，光纤可以使用30年以上，而网线随着带宽增长每5～8年就需要更新换代。由此可知，全光校园网在带宽、部署范围、运维成本、使用周期上占极大优势。

基于XGS PON技术，在核心交换机放置光线路终端（用于连接光纤干线的终端设备，Optical Line Terminal，以下简称OLT），在末端接入层放置光网络单兀终端（Optical Network Unit，以下简称ONU），以无源分光器替换传统网络的有源汇聚层，网络由3层变为2层极简架构。

通过光纤直达房间，无需每个楼宇、每个楼层配置弱电间，对网络建设的环境要求降低、空间及配套设施依赖减少。在整网用电安全、温湿度控制上的相关要求也相对降低；符合节能减排、“碳中和”发展趋势，高度满足教育部、国家发改委倡导的低碳校园生活。

设备配置运维集中管理，全光网络仅需配置核心OLT设备，与传统以太网络配置核心、汇聚、接入设备相比，工作量大幅减少；同时，全光网络P2MP模式业务带宽资源保护能力与传统以太网架构相比颗粒度更加细腻、规划更加方便，并且接入终端即插即用、无需现场配置。带宽升级仅需对出口进行升级，线路、终端可利旧，业务用户无感知。

中南财经政法大学早在10年前就考虑过校园光网络的建设，但由于当时光技术运用较少、终端设备选型有限、配套材料成本、实施能力等一系列问题未能实践。

目前，光技术在各运营商中已沉淀近15年，并随着F5G产业发展推动，光技术及周边配套均已成熟，这是驱使我们下定决心进行全校光网络建设的重要依据。

2021年1月，中南财经政法大学基于全网建设的指导方针，通过场景化设计、全盘顶层设计、分步分区域建设校园全光网络（图2）。

图2 中南财经政法大学校园全光网架构示意

其全光网络建设，整体规划涉及面比较广，包含办公区、教学区、学生宿舍区、家属区以及室外公共区。

1.业务痛点：办公区主要以传统电话和有线为主，无源光网络免机房建设，安全可靠，运维高效，传统的电话线路基于电信建设线路接入，有线网络采用电信光猫，机房存在大量光猫及通信多对数电缆的运维诉求；部分线路故障后存在私接乱搭的现象，运维混乱，线路调整不灵活；办公区域工位和格局变动较大，区域内网络接口和电话接口也随之变动，重复布线难度高。

2.建设成效：基于F5G全光网络，光纤直接下沉到每个办公室，ONU入户部署，即插即用，实现电话与有线网络的融合；网络信息箱设置在办公室门口，常规运维不影响教学办公，网管平台统一调整电话号码，办公格局变动无需更改物理线路灵活调整；新增业务仅需在末端信息箱节点即可实现业务扩容，无需重新布线。

1.业务痛点：随着云业务、物联网等新兴技术发展，以及智慧教育需求驱动，教室内网络信息设备数量成倍增长，视频教学、直播课堂等高带宽需求暴增，导致多部门业务专网重复建设，如：校园有线专网、无线专网、学工教学专网、标考专网，保卫部的安防专网，后勤的一卡通专网、智能水电控制专网等，严重影响教学区环境。而且接入机柜数量的增多和建设规范性不足，使教学区存在消防安全隐患。

2.建设成效：采用F5G全光网络，光纤下沉到每个教室电教柜，ONU实现多应用融合承载，业务就近接入，扩展灵活度高。

各业务间基于10G-PON技术可采用时隙隔离的方式进行业务隔离（不同等级的业务采用不同的时隙），以匹配不同业务的时延、带宽要求。

支持10G-PON至＞50G-PON平滑演进，满足教学高带宽的接入需求，面向未来4K/8K/AR等应用，仅需更改局端板卡及末端ONU规格，无需再次布线，绿色且节能。

ONU设备无风扇、无噪音，对教学无影响，无源楼栋弱电间，极大减少运维工作量及安防隐患。

中南财经政法大学（图源学校官微）

1.业务痛点：数字化时代发展，学生宿舍以无线网络接入为主、有线为辅，传统网线架构大量POE交换机部署在楼道或宿管值班室，设备噪音大，影响学生、宿管的正常作息；

设备间环境差，安全管理存在漏洞，个别学生在使用大功率电器时偷接设备间电源，存在消防安全隐患；

宿舍区的业务种类多，如空调控制线路、智能水电表控制线路、智能门锁控制线路、消防控制线路、校园网线路、运营商室分线路等，大量的管线占用过道空间，带来环境问题和消防安全问题；

传统的以太网络线路老化严重，无线AP掉线率高，有线网络线路质量差，学生私自接入路由器，导致校园网的接入速率低、接入能力差、业务体验不好。

2.建设成效：通过光纤延展到每个宿舍，采用静音无风扇的ONU设备，安装在体积小、安全度高的金属网络箱内，部署在过道，光纤线路占用空间小，线路稳定。

ONU支持POE，分光比可灵活调整，DBA动态带宽分配实现接入带宽灵活适配，带宽利用率高，WiFi6AP承载无忧，实现宿舍网络真千兆无线接入。

1.业务痛点：教职工家属区的网络建设历史悠久，传统的交换设备与铜缆线路老化严重，故障频出，接入、汇聚机房的环境有限，无空调、空间狭小、散热难、线路混乱、无标签标识等导致运维困难。交换机多数为百兆接入，在高并发时间段，端口转发性能不足5M，无法满足高带宽的应用需求；

历史网络以铜缆入户为主，室内由教职工自行采购无线路由器完成无线网络覆盖，错误的接入方式带来广播风暴、环路、网络病毒扩散等问题，导致片区内网络故障；

家属区楼栋近110栋，接入机柜数量大，管理维护困难，存在很大的消防安全隐患。

2.建设成效：F5G全光网络方案无需在楼栋内建设弱电机房，降低机房运维成本，ONU入室支撑千兆接入的同时，实现家庭间业务物理隔离；

F5G全光网在光纤线路上进行了数据加密处理，通过OLT统一管理，不同的ONU单独采用不同的加密密钥，增强了光纤线路的安全性，解决了广播风暴、环路等对校园网的冲击。

F5G全光网络缩减有源机房、机柜的数量，降低机房维护成本；同时提升网络承载能力，满足教职工家属区高带宽高并发的接入能力。

经过长期思考，通过与各厂商的技术交流、同行之间技术调研及技术方案的测试论证等，我们发现全光网络可以完美地解决整体成本、传输速率、寿命、距离、运维、升级等一系列问题，可谓是校园网建设的理想方案。中南财经政法大学基于各校区各场景网络改造，主要积累如下F5G光网络建设经验：

1.将F5G全光网建设纳入学校“十四五”规划，获得领导支持，将具体责任落实到人、具体任务落实到小时，打破一切阻碍，保障建设内容与目标高度一致。

2.多部门、多业务的融合与协作。例如，将教务、保卫、学工、后勤等多个部门纳入项目组中，分工协作。施工作业与教学任务交叉并行，互不干扰，同时保障原有网络与新建网络的双线并行与平滑过渡。

3.制定详细的施工标准和用料标准，对光纤材料、多媒体箱的规格标准、线路部署、施工现场整洁度、各业务之间的部署区别、设备配置的规范性都做了严格要求。充分考虑施工现场的噪音、清洁、安全性以及运维的便捷性。

4.调动部门全员参与项目建设与监督，同时积极组织学习。中南财经政法大学在建设过程中，要求信息管理部每一位成员深入项目现场，结合自身责任业务和经验，监督和指导实施规范并解决问题，同时学习光网络技术和应用，为光网络的高质量运用做好知识储备。

在全光网的建设进程中，光接入是解决终端用户业务最直接、最有效的手段。在未来发展中，光接入的覆盖业务越来越多，势必会对校园网骨干传输能力带来巨大的压力。

所以在全光网的建设规划中，中南财经政法大学考虑用OTN技术来建设全校统一的通讯承载网。融合语音、数据、5G、物联网业务，构建一套100G高带宽、融合多业务、容错性好的校园骨干传输网。同时希望有更多的同行、供应商能够提供宝贵经验或可供参考的技术方案，让我们在全光网建设中携手前行。

作者：李可（中南财经政法大学信息管理部）

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