基于赋能三农电商运营的高校全光网络与双创线上活动支撑设计

摘要：近年来，高校电子信息化建设发展迅速，校园物联网建设趋向越来越明显，互联网承载的数据业务量也越来越大。高校双创网络课程的直播和录播，需校园网的上千上万个终端能流畅观看在线课程，能实时直播、视频、语音和文字同步互动，而现有校园网的容量、设备性能和网络传输模式还停留在铜缆技术水平，传输速率低，很难满足数字化校园建设需求，也无法赋能三农电商运营。三农电商运营需全光网的技术支持，要求的关键技术有全光网络技术、云计算和大数据技术及人工智能与机器学习技术。高校全光网络与高校双创线上活动的有机结合，能为三农电商打造稳定、智能的运营环境，有力推动农产品流通和农村经济的持续发展。本研究开展高校全光网络与高校双创线上活动支撑设计探讨，通过优化网络架构、提升网络性能和创新网络应用，可为高校双创线上活动提供更好的网络支撑，以推动高校双创活动深入开展及为三农电商领域发展提供有力支持。

关键词：数字化校园；光网络；线上活动；赋能三农；电商运营；支撑设计

中图分类号：S-01

0" 引言

许多高校现有的网络容量、设备性能和网络传输模式还停留在铜缆技术水平，传输速率低[1-3]，数字化校园建设如网络课程的直播和录播，需校园网承载上千上万个终端能流畅观看在线课程，实现实时视频、语音和文字同步互动等[4]，但传统的以太网技术架构很难满足作为科技创新和人才培养重要基地高校的需求，也在一定程度上限制高校创新和创业（双创）线上活动的有效开展，急需对网络基础设施进行升级改造。应用全光网是对网络基础设施进行升级建设的首选方案，要求建设的骨干网络至少需达10Gbps，甚至达几百Gbps。因此，需建设100Gbps甚至更大单位量的骨干网络，以降低造价和维护成本，满足全校师生对网络的需求。全光网覆盖学校已成为促进教育环境质量改善、提高教学资源效率及增强教学灵活性和交流能力的重要途径[5]，可使校园师生在生活、工作和学习各方面感受无线校园网网络带来的便利性、及时性和可靠性，同时，可推动高校网上双创发展。以赋能三农电商运营为例，全光网络可为三农电商提供高速、稳定的网络连接，保障农产品线上销售和推广顺畅[6]。通过线上活动，农产品可跨越地域限制直接对接消费者，实现产销对接，促进农民增收。同时，全光网络还可为三农电商提供大数据分析和智能物流等增值服务，进一步提升电商运营效率和服务质量。因此，在广西质量工程职业技术学院开展高校全光网络与双创线上活动支撑设计，优化网络架构、提升网络性能和创新网络应用，可为高校双创线上活动提供更好的网络支撑，对推动高校双创活动及三农电商运营具有重要意义。

1" 全光网络与双创线上活动支撑设计需求及关键技术

1.1" 需求分析

新型的全光网具备协议统一、一网多服务、绿化环保、服务价格比高、方便灵活和安全等优点[7]，已成为教育、酒店和电信等行业的数千个工业园区企业上网升级服务的主要选择对象，也是医疗、中小企业和高校网络应用的首选。“光进铜退”是一个先进的网络部署概念，是完成由“窄带+铜缆”网络系统向“宽带+光纤”网络系统转型的具体实现，但通过采用黄铜原材料来提高全光网络传输速度的生产成本越来越高，而使用光缆和光收发模块的价格逐渐下降，同时，随着宽带网络的接入和VOIP服务等行业的技术融合，光缆已逐渐变成能满足网络传输需要的必然选择。

网络工程建设中的网络线路敷设施工涉及面宽，室内或户外建设均会对现有的校园秩序产生巨大负面影响。从资金投入、建设周期和网络维护升级等方面考虑，新校园的网络建设需要一个更快、更好、更经济的建设校园网方案，且应注意以下2点。

（1）全光网络建设维护成本的可控性：校园网结构总体较庞大，建设过程中使用的设备数量非常多，为保障日常工作开展和维修，需建设一个全面的管理网络平台，以节约设备运维人员的工作量和管理成本，同时提升设备管理水平。

（2）全光网络建设成本的增值性：在网络系统建设初期，需投入大量人力、物力和财力为后续建设打好基础；在原有基础上继续重建，可创造大价值；能在国家乡村振兴战略背景下服务三农电商运营，发挥三农电商运营作为连接农村与城市、促进农产品流通关键环节的作用。

由此可见，高校拥有全光网络并利用高校丰富的双创资源，可为三农电商运营提供坚实的技术和网络保障支撑。

1.2" 技术需求

三农电商运营对全光网的技术有以下3项需求。

（1）稳定可靠的网络基础设施：三农电商运营要求网络基础设施具有极高的稳定性和可靠性，以确保交易信息准确传递和流程顺畅进行，而高校全光网络具备高速和低延迟特点，能满足这一核心需求。

（2）技术创新与持续支持：电商运营涉及大数据分析、云计算和人工智能等先进技术的运用，高校作为科技创新的源头，能为三农电商运营提供持续的技术创新支持和解决方案。

（3）专业化人才培养与输送：电商运营需一支具备专业知识和实践经验的专业人才队伍，而高校通过双创线上活动，致力于培养并输送具备创新精神和实践能力的专业人才，为三农电商提供强有力的人才保障。三农电商运营对全光网要求的关键技术有全光网络技术、云计算和大数据技术及人工智能与机器学习技术。其中，全光网络技术作为未来网络发展的重要方向，以其高速传输、低延迟和大带宽等特性为三农电商提供坚实的网络基础设施支持；云计算技术可实现资源的集中管理和弹性分配，大数据技术能对海量交易数据进行深度分析和挖掘，为三农电商提供精准的市场预测和决策支持；人工智能与机器学习技术在推荐算法和智能客服领域的应用，能显著提升电商平台的用户体验和运营效率，为三农电商创造更大的商业价值。

综上所述，三农电商运营需全光网技术支持，高校全光网络与高校双创线上活动的有机结合，能为三农电商打造稳定、智能的运营环境，有力推动农产品流通和农村经济的持续发展。

1.3" 无源光局域网（POL）和无源光网络（PON）技术演进分析

全光网络是基于POL技术的新型局域网组网模式，优化了局域网的基本布线和网络结构。在POL网络中，OLT取代了传统网络中的汇聚交换机，全光网络与传统网络相比有着非常大的优势（图1）。PON网络的上行方向技术优势在于OLT设备给每个ONU统一分配了某个时间片，ONU必须严格按这个时间片窗口传输信息，光端口会在不处于自身的时间片中关闭。而上行时窗调节机制则高度依赖于PON的测距技术。

根据我国传统的综合布线体系，铜缆网络的使用寿命约为10～15年，且该体系在长期使用过程中将逐步被废弃。但随着智能建筑技术和网络的迅速发展与广泛应用，人们需要再次考虑网络设计的长期可靠性；在未来，由于终端连接设备数量将呈指数速度增加，这也将对网络带宽容量管理造成很大压力。传统的综合布线方式只能减少系统改造的时间，导致网络资源的严重损失；光网光纤系统能提供GPON或10GPON，但未来将可实现50GPON或100GPON的带宽和速度，以方便系统顺利升级，从而可延长园区的使用时间以提高网络系统的可用性，并保证系统的前瞻性。

1.4" 光网络与三农电商的设计目标

设计的高校全光网建设目标为：统一学生公寓区与教学区网络业务，通过一个光纤网络承载线和无线网络业务，实现易于部署、易于操作和维护的新一代校园网，实现全校师生网络在线，方便高校开展双创活动；统一网络管理，通过网络设备管理平台对每个宿舍的ONU设备及整个网络的有线和无线设备（包括OLT设备）进行统一管理。设计宗旨是通过高校全光网络构建和线上活动的支撑，为三农电商运营提供全方位的支持和服务，推动三农电商的健康和快速发展。

1.4.1" 提升网络性能与稳定性

构建基于全光网络的高校网络环境，确保网络高速度、低延迟和高带宽，为三农电商平台稳定运行提供坚实基础。

1.4.2" 促进双创教育与电商实践结合

通过线上活动的设计与实施，使学生能将双创理念与电商运营实践相结合，成为具备实际操作能力的电商人才。

1.4.3" 优化三农电商运营模式

利用高校的研究优势和创新资源，为三农电商提供先进的运营策略和技术支持，提高农产品销售效率和农民收入。

1.4.4" 扩大三农电商市场影响力

通过线上活动的推广与宣传，提高三农电商的品牌知名度和市场占有率，吸引更多消费者关注和支持三农产品。

1.4.5" 实现教育资源共享与协同发展

利用全光网络实现高校间教育资源共享与交流，促进不同高校在双创教育和电商领域协同发展。

1.4.6" 构建可持续发展的电商生态

通过高校与三农电商紧密合作，构建一个互利共赢、可持续发展的电商生态，为乡村振兴和农业现代化贡献力量。

2" 全光网络的总体设计

2.1" 网络总体架构

根据高校双创活动要求，经现场调查，确定采用核心层、汇聚层和接入层3层结构设计高校全光网络。具体设计流程（图2）为：先将光缆从机房分布到各学生公寓的弱电井，再通过分光器分到各宿舍，全光网络的总体设计采用整体为全光网络系统的建设方案。

2.2" 全光网络的逻辑层次

本研究进行广西质量工程职业技术学院10栋公寓楼与教学楼的全光网络设计。

2.2.1核心层

核心层是整个网络系统中最关键的一层，其交换机的重要性非常突出，关系到整个网络系统能否顺利运转，因此，构建的核心层必须可靠。本研究设计采用华为s7700系列交换机作为核心交换设备。

2.2.2汇聚层

汇聚层的主要功用是聚集并接入上层的各种数据流量，将其转送到核心层。汇聚层交换机的主要功能：（1）通过聚合接入层的数据流量，实现数据分组传输的聚合、转发和交换；（2）针对网络接入层的用户访问流量，实施本地路由、滤波、访问流量平衡及QoS优先管理工作，包括安全性管理机制、IP地址转换、用户流量整形和组播管理等处置；（3）根据处理结果，将用户流量转送到核心交换层，并在本地实现网络路由管理；（4）实现所有协定的交换（如路由的汇总和重新发行），并确保在内核层连接执行不同类型协定的区域。汇聚层交换机的作用：可管理来自接入上层设施的全部通信量，以及供给核心层设备的全部上行网络链路；具有较高的转发特性。本研究设计采用华为Smartax EA5800系列OLT作为汇聚层设备。

2.2.3" 全光网络的逻辑层次接入层

全光网络逻辑层次接入层需接入先进的光纤传输技术和光模块技术，以确保数据传输的高速和稳定；采用智能化网络管理系统，对接入层的设备和资源进行实时监控和管理，确保网络服务的可靠性和安全性；具备强大的扩展能力；随着网络技术的不断发展，可随时对接入层进行升级和扩展，以满足未来网络发展的需求。

3" 全光网络整体实施

按照近年来国家有关技术主管部门制定的安全建筑设计、施工规范、管理规程和规范，在总结安全设计与施工成功经验的基础上，根据安全科技新技术、新产品开发的技术特点，本着服务社会、用户至上的设计理念，实施全光网络建设。

3.1" IP地址的规划

在划分网络IP地址时，应考虑网络拓扑、路由策略、建筑物分布和学生公寓分布等因素。同时，在设计地址规模时，预先考虑地方的数量和种类，并将划定的范围作为各地方获取IP地址段。在本研究的设计中，每栋公寓楼均设计不同的子网，分为无线网段和有线网段。除端口IP地址和网关地址外，在每个区域的子网间还可通过DHCP协议动态分配IP地址。上网的学生和老师通过学籍账号和密码登陆网络，方便进行高校双创线上活动。

IP地址规划主要坚持统一性（唯一性）、可扩展性（可延伸性）、连续性和实用性（实际重要性）4项原则。（1）惟一性：IP位置是互联网中计算机与设备间的标志，IP网络中的2个服务器间不能使用同样的IP网址，否则们将无法寻址；（2）可延伸性：在划分IP地址后，需有相应的余量来适应互联网发展的要求；（3）连续性：已分发的连续IP网址应便于IP地址信息管理和IP地址汇集，连续的IP位置便于实现路径汇总，减少路由表，提升路径效果；（4）实际重要性：在分配IP地址时，尽可能分配带有特定实际意义的IP地址，以便维护人员能清楚区分各部门获取IP地址的正确性。

3.2" 核心的配置与实施

3.2.1管理设备vlan

整个网络设备分层配置，配置管理设备vlan99设备管理IP 10.9.9.1 255.255.255.0，主要是为方便远程访问核心交换机。

3.2.2虚拟端口登录设置

配置交换机管理IP后还应配置远程管理的虚拟端口登录设置，使管理员可远程管理设备。

3.2.3创建业务vlan

给每个宿舍和网络需求区域创建业务vlan，通过批量创建vlan号，配置如下：vlan batch 33 46 97 to 102 111 to 112 172 201 to 204 211 to 214 301 to 303 311 to 313 401 to 403411 to 413 501 to 504 511 to 514 601 to 603 611 to 613 701 to 703 711 to 713 901 to 902 911 to 912 10001100。

3.3" 边界网络的配置与实施

边界网络为运营商互联网接入设备，创建相对应vlan，与运营商通讯接口通过Eth-Trunk模式或Trunk透传业务vlan到核心设备上，通过全套光纤网络系统的整体部署、不断调试和测试，用户最终可通过无线和有线方式成功接入互联网，并通过一个光纤网络任意选择三大运营商网络，实现最终目标，开展高校双创线上活动。

3.4" 全光网络使用的技术

3.4.1" 光纤通信与光纤熔接技术

光纤主要由纤芯、包层和涂层组成。纤芯直径一般为几微米至几十微米，中间层称为包层。利用不同纤芯和包层的折射率，实现光信号在纤芯内全反射，即光信号传输，而涂层的作用是通过增加光纤的韧性而保护光纤。光纤通信是利用光波为载波、以光纤为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。在多模光纤中，纤芯的直径是15～50μm，相当于人类头发的大小。单模光纤芯的直径为8～10μm，纤芯外包围着一层折射率比纤芯低的玻璃封套，使光线保持在芯内，玻璃封套外是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，最外层有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成，其横截面很小，形状为双层同心圆柱体，质地脆且易断裂，为此需外加一层保护层。

在熔接工作中，应观察光缆的截面，初步了解其内部结构，以便于剥离光缆的PE外护套，有效防止损坏纤芯。在了解光缆内部结构后，用刀切断光缆外层。剥离光纤的长度根据焊接需要确定，一般以30～40cm为宜。光纤太长不容易储存，太短不容易焊接。逐层剥离光缆，将受拉钢丝固定在熔合盒的固定点上，取出多余的钢丝钳。

3.4.2" 三网融合技术

三网融合技术是指中国电信、中国移动和中国联通三大运营商共同提供的互联网有效融合和共同发展服务技术，其核心内容是互联网技术，能利用一个全光网络同时传输互联网，实现高清/标清、广播、IPTV、VOD和VOIP等多项行业应用。

三网融合技术网络的核心设备制定了相应的先进ACL策略，通过光纤或网线接入设备终端，用户无需交换线路即可享受三大运营商的互联网服务。传统用户接入互联网是通过特定运营商提供的网络系统，三网融合技术则是将多家运营商的互联网同时接入核心交换网设备，从核心网络机房到终端用户通过一套能承载多种业务的光纤网络传输，可减少多套网络系统建设成本，维护方便。

3.4.3" 无线WiFi技术

WiFi无线是由无线接入点AP（Access point）和站点（Station）等构成的无线。AP平常称为网路桥接器或连入点，通常用作传统有线内部局域网和无线局域网络连接的重要桥段，使得任何一部配备无线网卡的个人电脑均能经AP去共用有线局域网路由或广域网路资料，其基本原理相当于一条内设无线发射器的HUB或路由，而无线网卡则负责管理接受从AP发出讯号的装置。

3.5" 全光网络建设存在问题

在全光网络系统建设过程中容易疏忽以下三方面问题：（1）未选择具有IPTV功能的ONU，导致需要观看IPTV的用户必须更换支持IPTV的ONU；（2）采购ONU后，未将ONU按条码录入系统，并扫描到相应ONU设备的SN码，安装后发现ONU故障时无法确定具体位置；（3）光纤施工过程中未贴标签，导致后期维护时线路混乱。

4" 全光网络与赋能三农电商运营融合的实施

随着信息技术的迅速发展及校园全光网络的建成，我国广大农村地区也在积极探索电商运营新模式，以推动农业现代化和乡村振兴。全光网络与三农电商运营的融合，将为农村地区带来新的发展机遇。

4.1网络基础设施建设

农村地区需全面建设全光网络基础设施，包括光纤到户和4G/5G基站建设等，确保网络覆盖广泛、稳定可靠。

4.2 电商平台优化

针对农村电商特点，优化农产品上行、农资下行和金融服务等电商平台功能。同时，结合大数据分析，为农户提供精准的市场信息和营销策略。

4.3 培训与指导

开展对农户的电商知识培训，提升其电商运营能力和市场意识。同时，为农户提供电商指导服务，帮助农户更好地利用电商平台销售产品。

4.4 物流体系建设

完善农村地区物流体系，确保农产品能及时、安全地运送到消费者手中。同时，降低物流成本，提高物流效率。

4.5 政策与资金支持

政府应出台相关政策，鼓励和支持全光网络与三农电商运营融合发展。同时，提供资金支持，推动项目顺利实施。

以广西质量工程职业技术学院为例，该地区在全光网络建设的基础上，通过优化电商平台功能、加强培训与指导和完善物流体系等措施[10]，成功吸引众多农户加入电商平台。农户利用电商平台销售农产品，实现收入快速增长。同时，消费者能通过电商平台购买到新鲜、优质的农产品。该案例说明全光网络与三农电商运营融合具有巨大的发展潜力[11]。

5" 结语

与传统的以太网相比，全光网络操作更简单，建设成本更经济；复杂线路维护工作量、弱电间安全配电、线路老化和漏电现象均减少。高校全光网络以其高速、稳定和高效特点[12-14]，为三农电商提供前所未有的运营环境，加速了商品信息流通，降低了运营成本，从而提高电商平台的竞争力。本研究结合高校双创活动特点，探讨一系列双创线上活动支撑方案，提升活动的吸引力和参与度，促进知识、技能和资源共享，可为三农电商发展注入新的活力。随着技术的不断进步，高校全光网络的建设将更完善和优化，线上活动支撑方案的设计也将不断创新和升级，能为三农电商领域提供更强大的技术支撑。从全光纤网络的设计与实施角度看，光纤传输运行速度快，建设方便快捷，维护简单，升级空间大，可为未来全光网络走向云化和智能化及5G和6G接入统筹发展打下基础；挖掘全光网络在智慧城市、远程医疗和在线教育等方面的应用潜力，可为社会进步和发展做出更大贡献[15-16]。对实施全光网络与赋能三农电商运营融合设计与案例的分析结果，可为推动农村地区经济发展、促进农业现代化和乡村振兴提供技术支持。未来，应继续加强全光网络建设和推动三农电商运营融合发展，为农村地区创造更多的发展机遇。

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（责任编辑" 思利华）