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摘要：在全球信息化的大背景下，教育信息化已成为教育现代化发展的核心驱动力，加快教育信息化既是事关教育全局的战略，也是破解教育问题的紧迫任务。教育部提出“以信息化带动教育的现代化”。“十三五”规划又提出：加快推进“宽带网络校校通”，结合国家“宽带中国”建设，采取多种形式，基本实现各级各类学校宽带网络的全面覆盖，具备条件的教学点实现宽带网络接入；有效提升各类学校和教学点出口带宽。本文结合国家“宽带中国”战略对教育行业目前的现状进行研究，并针对现状针对性做出三级网络规划，促进教育信息化的发展。
关键词：教育；信息化；网络
1、构建三级网络的意义
构建市级教育局、区级教育局、学校级三位为一体的教育信息网络平台，形成具有教育信息资源共享及教育电子政务等功能的高带宽传输的区域教育网络核心骨干平台，实现校校通、班班通、人人通的建设目标，支撑教育共享平台和教学管理平台的各种教学任务，承载教务办公自动化、学籍管理系统、互动课堂、在线点播、在线交流、在线考试评测、在线交流、电子书包等教学管理应用。对于全面提升教育质量、在更高层次上促进教育公平、加快推进教育现代化进程有重要的意义。
2、教育网的现状
当前教育网的网络拓扑采用了主干环网加星型网络的设计，公办学校和一部分民办学校通过光纤、VPN等方式接入教育网。历经多年的运营，设备老化，网络接入安全隐患大，网络速度慢，已经不适合当前的技术和信息化的要求。而且新划分的行政区域无骨干网节点，新开设的学校因容量瓶颈无法接入现网。现网因光纤覆盖问题未能成环，只要一个节点故障，直接导致后续节点断网。现网绝大部分为过时的交换机，运行多年，损坏风险日益提高。同时由于厂商逐渐取消对旧型号设备的支持，设备的维护难度也在增大，现行的技术生产的交换设备可以实现以Tb为单位的线速转发。现网容量低，支持教学功能太单一，更无法支持当前PAD教学、3D高清视频、虚拟化教学等新需求。随着办学多元化体制的推进，民办学校大量出现，现网瓶颈难以让新增学校接入，无法有效共享教育网上各种资源，教育管理部门无法有效采集民办校的相关信息，及时了解情况，并对其办学进行指导。现网在各区教育网网管中心和各学校校园网接入处没有部署网络安全体系和网络管理机制，存在网络边界的安全问题。
3、规划的总体思路
3.1拓展教育网覆盖面：建成覆盖市教育局、区教育局、各区下属的教育管理机构、教育事业单位和各级各类学校的教育网，兼容并包，把民营的教育机构接入网络，实现100%覆盖。
3.2升级教育网带宽：实现万兆骨干、千兆到校、百兆到桌面，在基础网络设施方面更好地支持教育信息化“三通两平台”的建设。
3.3、促进优质资源共享：促进教育线所有优质资源共享。教育网应具备有效的安全边界隔离，从终端安全、用户安全接入，用户授权访问控制再到数据中心应用层安全防护等，建立一套整网安全体系。
3.4、保障网络稳定：教育网是教学和科研的网络载体，必须保障网络可用性达，特别是中高考、疫情在线教育等敏感时期，必须保证网络100%可用。所以关键设备采用双节点冗余设计；关键链路采用Trunk方式冗余备份或者负载分担，提高了整个网络的可靠性。
3.5新的三级网络建设，要求不对现有的网络逻辑结构进行大的变动，不对现有的业务造成影响。在整体方案技术上进行创新，利用已有的结构，通过运用最新的网络技术进行优化，提升教育网络的承各项能力，打造一个可靠的、安全的、稳定的、高速的、好用的、易用的先进教育网。将教育网划分为核心层、汇聚层、再到中小学校接入层。每层功能清晰，架构稳定，易于扩展和维护。
4、三级网络架构详述
4.1将市和区的节点连接为相交环。
其中：
1市级数据中心1和市场数据中心2共12对芯，分成2个不同路由设计，每个路由6对芯。
2节点间的互联光纤不同路由。
4.2 教育网络核心层设计为两个市级的数据中心核心节点，汇聚层为各区节点，每个站点分别出一个10GE业务端口，上连至数据中心，两个数据中心之间的业务互联由裸纤实现，不走波分通道。
教育网整体采用三层架构：市局教育网核心层、区教育网汇聚层、各中小学接入层。
整体解决方案说明：
对于教育网接入层的基本要求是同时具有路由、交换功能，同时作为教育网和校园网的分界点，能够具有业务感知能力，能够对于网络故障按需进行检测，区分网络故障是在教育网还是校园网。
由于各区各个学校又均有自己的校园网，网络层级较多，区教委网络管理十分复杂，在教育网中，将学校作为一个节点进行管理，化繁为简将极大的减少管理工作量。将管理维护重心从众多校园网中回归到教育网上。
区级节点部署两台NE40-X8A路由器作为区汇聚骨干路由器，两台设备相互独立，通过2条10Gbps的波分传输链路分别上联两个实际数据中心核心节点。建设异地双机热备模式的教育网核心。双中心互为冗余备份，包括网络出口，运维系统，网络日志采集系统在两处都互为主备并相互之间实现负载均衡，能实现的效果如下：
●当其中一个中心的核心数据和出口数据拥塞时，多余的数据量将转到另外中心作为均衡承载；
●当其中一个核心出现问题时，另外核心能起到完全的备份承载作用，从而保证整网最大程度的可靠性；
两中心之间通过40G链路互通，当中心链路出现故障中断通讯，两中心将独立运行，支持整个教育网区域内的教学工作正常运行。
4.3传输组网方案 区级节点汇聚业务及承载方案：在两个市级数据中心及区级节点使用OTN传输设备，采用环型组网方式搭建波分传输网，保证网络中单节点故障不会影响其他节点业务。区级节点各开通2条10G波分传输电路，分别与上联数据中心等两个核心节点互联，业务配置ODUK SNCP保护。在可靠性方面，本次采用SNCP线路侧保护方案，利用具有双发选收功能的OTU单板，对光纤进行保护，占用工作及保护两个波长，两个波长采用不同的路由进行传输的方式，对业务进行保护，整个环网具备抗1次断纤而业务不中断的能力。在线路SNCP保护的基础上配置了OTDR功能，可对所有的光纤链路做到实时监控，可提前预知线路老化情况并准确定位光纤链路故障。
4.4 SNCP子网连接保护，是基于双发选收的保护方式，需要一个工作子网和一个保护子网。当工作子网连接失效或者性能劣于某一程度时，工作子网连接将由保护子网连接代替，提高了业务的可靠性。
在工作SNC信号失效时，SNCP实现原理如下：在倒换前，源端（NE A）通过工作SNC和保护SNC将业务信号双发到宿端（NE B）。当某个方向的宿端（NE B）线路板检测到工作SNC上的信号失效后，向主控板上报工作SNC信号失效。NE B的主控板判断工作SNC信号失效而保护SNC信号正常后，交叉板完成保护SNC和业务宿端的交叉连接，从而接收保护SNC业务。
4.5 OTDR原理说明：线路光纤质量探测信号流
线路光纤质量监测信号分为发送和接收方向：
发送方向：发送光模块光源发出OTDR探测光由TM1/TM2光口输出，然后由TMI1/TMI2光口环回到本板，经过板内盲区光纤后由TMO1/TMO2接口传递到下游进行光纤质量的探测。
接收方向：下游线路光纤的散射光和反射光从TMO1/TMO2光口进入单板，经过板内盲区光纤后由TMI1/TMI2输出，再通过TM1/TM2接口回到本板，由发送光模块接收处理。
线路光纤质量探测光发到线路光纤上，采样用的散射和反射光沿原光路返回。探测图形和数据在网管界面上显示，通过网管界面对断纤点直接做出判断。