IPv6大赛获奖项目：基于IPv6+SDN构建新型教育专网，加快中小学校园网IPv6规模部署
发布时间：2023-01-19 13:59:11
组别：
产业应用组
奖项：
二等奖
单位：
中国电信股份有限公司山东分公司
联合申报
单位：
瑞斯康达科技发展股份有限公司、华为技术股份有限公司
项目背景与需求分析
教育现代化是社会主义现代化建设的重要基石，强省必先强教。为加快推进教育高质量发展，信息化基础设施建设必须先行。以宽带网络全面履盖和终端硬件升级为代表的教育信息化1.0时代已经全面向2.0阶段迈进，信息技术将与教育教学深度融合，4K/8K互动教学、AR/VR、智慧教室、教育大数据平台等教学新型态和新模式层出不穷，需要高品质、高效率的网络互通和服务质量保障。
IPv6技术是支撑智慧校园、数字中国建设的重要抓手，基于IPv6/IPv6+打造智慧教育新基建，可以助力教育信息化实现跨越式发展。但是当前广大中小学校园网IPv6改造进度缓慢。传统IPv4组网暴露的问题非常突出，已无法满足新型业务对网络质量的诉求。
网络规模扩容受限
随着无线校园、安防监控、物联采集等业务开展，接入终端数量急剧增长，对IP地址的需求也随之增加，学校IP地址使用率高，预分配的地址池数量不足，无法满足大量终端接入和通信的需求。
网络管理调度无法统一
各学校网络建设呈碎片化特征，增加了统一管理的难度，各学校单独完成网络功能划分和地址规划，IP地址分配不连续，不能有效聚合路由，还极易造成网络冲突，增加了互联互通复杂度。
网络安全溯源复杂
IPv4协议本身无安全功能，需要通过其他辅助手段如IPSec协议来保障传输安全，增加了配置复杂度和设备成本，同时为了解决地址枯竭而产生的NAT技术隐匿了用户私有地址，一旦发生安全事故，难以溯源。为了定位问题源头需要配套增加安全设备，无疑加剧了用户网络投资的负担。
网络质量无法保障
IPv4网络尽力而为的转发行为无法为重要业务提供服务质量保证，诸如在线教学等业务需要大带宽、低时延、安全隔离的专用网络，现有网络架构无法感知和保障业务SLA需求，对新业务无法快速匹配和响应。
IPv6技术可以有效解决上述问题，但IPv6网络部署同样面临不小的挑战。中小学教育用户缺乏IPv6的专业技术知识，现有学校网络和设备需要升级替换，投资高、难度大，用户启动意愿低。如何帮助中小学学校快速完成IPv4到IPv6的升级切换，尽力保护用户资产，减少额外费用，提高部署效率？新型教育专网应运而生。
新型教育专网融合IPv6和SDN
双重创新能力
新型教育专网以IPv6技术为牵引，以“互联网+教育”“数字山东”为目标，以智慧场景应用为驱动，重点聚焦中小学校园网络提升改造，发挥IPv6海量地址、高效传输、层级管理、内置安全等优势能力，实现端到端的IPv6网络互通架构和端到端的云网融合应用。
SDN管控平面部署云网控制协同器，通过BGP-LS协议掌握全网拓扑、实时流量、SRv6 SID等全量信息，为不同的用户业务定制SRv6 Policy和color引流策略，实现在同一物理网络里提供不同服务等级的软切片。SRv6 Policy给教育专网带来真正的智能调度能力。
overlay网络切片平面基于网络带宽、时延、抖动等SLA指标，为每个网络切片分配专用资源，形成一张张overlay虚拟网络，该虚拟网络拥有自定义的拓扑和资源转发规则，可以保证切片间业务互不影响。
Underlay转发平面依托山东电信新型城域网架构，支持云、管、端端到端可管可控。骨干网是全网核心。在济南和青岛各部署一对省级SPINE设备，每个地市各部署一对城域SPINE设备，实现多云互联。
相比传统教育网，新型教育专网采用云网融合的架构，也呈现更丰富的创新特性：
多业务承载
通过部署网络切片，满足上云、上网和组网业务的接入，切片之间安全隔离，网络稳定时延，业务质量有保障。
高可靠组网
通过双设备、多路径、双路由、多链路等措施保障业务永远在线。学校出口汇聚路由器双设备部署，保障网络出口高可靠。云网骨干提供多路径保护，主备两条路径+重路由保护，实时故障检测，保障50ms完成故障倒换。
提供可视化监控管理
实现高效运营，通过随流检测实现业务SLA监控，通过智能管控系统实现可视可管。
新型教育专网规模复制推广
IPv6技术是弥合数字鸿沟，促进各学段和城乡教育公平发展的重要抓手。以淄博市交互式在线教育项目为例，全市中小学校园网进行IPv6升级改造。部署SRv6网络切片实现同步课堂、网络教研、线上答疑等多场景应用，成为了全省率先实现云、网、端一体化在校教育的城市。
该项目运行上线一年多以来，已累计开设在线课堂上万节，网络教研、线上直播也已超3000场。基于SRv6天然的云网融合属性，为学校负载上云提供专用通道，提高云存储、云桌面等新业务使用体验，为学校师生提供一跳入云。同时全网统一规划IPV6地址，并进行层次化管理，通过海量的地址空间，实现万物直接互联，支持网络端到端溯源，有效降低安全隐患。
通过IPv6和SDN等先进技术重构在线教育，推进“三个课堂”常态化应用，在多地市实现复制推广，促进了教育模式、教学方法和办学方式的转变，致力解决城乡资源均衡和公平发展问题，让优质教育教学资源触达每个角落，惠及每个孩子。
