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高校5G物聯(lián)網(wǎng)IPv6一體化部署路徑探析 【行業(yè)動態(tài)】 加入時間：2025年06月11日 信息來源：本站原創(chuàng) 作者：xjzx 訪問量： |
隨著信息技術飛速發(fā)展，高校網(wǎng)絡建設在國家“十四五”規(guī)劃期間出現(xiàn)集中升級迭代趨勢，特別是5G、IPv6和物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術正日益成為推動高等教育現(xiàn)代化的重要力量，為高校升級教育教學、科學研究以及園區(qū)管理等多元場景提供可能。在此背景下，探索醫(yī)學教育背景下高校如何進行5G物聯(lián)網(wǎng)IPv6部署，不僅對提升高校教育質量具有重要意義，同時也是推動高校數(shù)字化轉型、智能化發(fā)展的關鍵一步。
醫(yī)學教育背景下高校網(wǎng)絡建設現(xiàn)狀
醫(yī)學教育場景復雜帶來的網(wǎng)絡技術挑戰(zhàn)
現(xiàn)代醫(yī)學教育教學場景十分豐富，越來越多的教學引入數(shù)字教學工具和數(shù)字教學資源，線上線下高度結合的教學方式廣泛應用，如滿足異地或多地的遠程教學、基于AR/VR手術示范、臨床手術觀摩、檢驗檢測等，而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡條件無法滿足大帶寬、低時延、高穩(wěn)定的網(wǎng)絡性能要求。同時醫(yī)學教育教學涉及臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)、病人數(shù)據(jù)隱私、電子病歷等大量敏感數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)安全管理十分必要，對基于端到端的傳輸鏈路、接入層終端安全要求日益迫切。網(wǎng)絡資源條件差異帶來的資源配置挑戰(zhàn)中南大學分布多個校區(qū)和多家附屬醫(yī)院，醫(yī)院和校區(qū)之間網(wǎng)絡資源分散、傳輸距離遠，需要通過城域主干網(wǎng)實現(xiàn)多校區(qū)和醫(yī)院之間互聯(lián)互通，網(wǎng)絡性能差異明顯，網(wǎng)絡穩(wěn)定性不高。不同醫(yī)學科室、醫(yī)學校區(qū)以及醫(yī)院之間受辦學時間、辦學投入、信息技術水平等多種因素影響，網(wǎng)絡資源分配不均，網(wǎng)絡設施配置差異較大。同時高質量的網(wǎng)絡設備和信息系統(tǒng)需要大量資金持續(xù)投入，更新與維護成本較高，各單位維護網(wǎng)絡資源配置處于較高水平的難度較大。
教學與臨床深度融合帶來的管理挑戰(zhàn)
醫(yī)學教學、科研、醫(yī)務管理等深度融合，教學場景與醫(yī)療臨床管理邊界日益模糊。教師不僅承擔教學任務，同時還承擔大量的醫(yī)務工作甚至是醫(yī)院院務管理工作；醫(yī)學生不僅在課堂進行學業(yè)學習，同時也在醫(yī)院科室進行臨床跟訓或實習。醫(yī)學校區(qū)包含教室、實驗室，還有各種醫(yī)學研究的標本室、檢測室等，教學辦公區(qū)與醫(yī)院園區(qū)業(yè)務交叉場景融合。醫(yī)學校區(qū)普遍缺少既懂醫(yī)學又懂信息的綜合型人才，在設備資產管理、網(wǎng)絡智能運維、醫(yī)療業(yè)務場景構建等方面，信息技術賦能智慧醫(yī)療、智慧教育難以充分發(fā)揮作用。
中南大學5G物聯(lián)網(wǎng)IPv6部署方案實踐
中南大學共有六個校區(qū)，擁有3所大型甲等綜合性附屬醫(yī)院和6所非直屬附屬醫(yī)院，本方案依托中南大學優(yōu)質教育醫(yī)療資源以及完備的科研能力，通過網(wǎng)絡基礎設施“一張網(wǎng)工程”，實現(xiàn)高質量有線無線一體化建設；推進5G信號全覆蓋，構建5G+F5G智慧校園基礎網(wǎng)絡體系，有力支撐IPv6規(guī)模部署。結合中南大學在教學、科研以及臨床的具體業(yè)務需求，搭建“產—教—學—研—用”的物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一支撐平臺，研究物聯(lián)網(wǎng)終端接入條件，采用融合雙棧及IVI技術，優(yōu)先IPv6，全面部署，統(tǒng)一接入，實現(xiàn)IPv4到IPv6的平滑演進。
中南大學5G物聯(lián)網(wǎng)IPv6部署主要從IPv6+的網(wǎng)絡基礎設施升級、5G專網(wǎng)建設、物聯(lián)網(wǎng)一體化平臺建設三方面展開。 IPv6+的網(wǎng)絡基礎設施升級
中南大學全面開展智慧校園網(wǎng)絡基礎設施“一張網(wǎng)工程”，構建一張承載有線、無線、物聯(lián)網(wǎng)的綜合網(wǎng)絡。通過極簡架構、極速帶寬、極簡運維、極易演進四方面改造，完成校園網(wǎng)絡總體升級?！耙粡埦W(wǎng)”工程分三期解決學生宿舍區(qū)、教學辦公區(qū)及圖書館等公共場景的有線無線一體化網(wǎng)絡改造問題，實現(xiàn)校區(qū)間高速網(wǎng)絡的可靠互聯(lián)。Wi-Fi6接入帶來大帶寬和高并發(fā)處理能力，極速性能帶來穩(wěn)定的用戶體驗。多網(wǎng)合一，搭建統(tǒng)一網(wǎng)管平臺，網(wǎng)絡信息實時可視、故障精準定位，實現(xiàn)校園網(wǎng)絡智能化運營運維。
通過部署OTN光傳輸設備，實現(xiàn)校區(qū)互聯(lián)，形成50ms快速切換保護的環(huán)網(wǎng)，應用DWDM技術的OTN僅需兩對光纖，支撐專線快速部署。多校區(qū)波分環(huán)網(wǎng)（圖1），通過波分復用，實現(xiàn)最大單纖4T業(yè)務容量，校區(qū)間互聯(lián)帶寬自主掌控，無需依賴運營商租用模式。光傳送系統(tǒng)支持單纖48T系統(tǒng)平滑升級。
圖1 多校區(qū)波分環(huán)網(wǎng)
全網(wǎng)基于SDN技術架構，通過網(wǎng)絡的“硬件資源池化”解決傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡的擴展難、調整難、運維難等問題。整體架構在性能、容量、高可靠及技術運用方面滿足未來5到10年的整體發(fā)展需求。
5G專網(wǎng)建設
中南大學與三家運營商簽訂戰(zhàn)略框架協(xié)議，雙方就5G智慧校園建設、應用平臺支撐、教學科研以及人才培養(yǎng)達成合作共識，聯(lián)合共建IPv6+5G應用創(chuàng)新實驗室，校企聯(lián)合開展技術攻關、產品研發(fā)、成果轉化、項目孵化，深化產教融合，把人才培養(yǎng)與產業(yè)需求結合在一起，形成多方參與、協(xié)同育人的格局，全面提升5G網(wǎng)絡支撐能力。
運營商推進5G網(wǎng)絡基礎設施部署，優(yōu)化5G宏站數(shù)量，在全校220棟樓宇全面部署5G室內分布系統(tǒng)，實現(xiàn)5G信號全域覆蓋。建設5G教育專網(wǎng)，通過UPF下沉、數(shù)據(jù)專線傳輸，用戶身份二次鑒權，打通統(tǒng)一身份認證，實現(xiàn)校園Wi-Fi無線網(wǎng)與運營商移動網(wǎng)絡深度融合。5G專網(wǎng)全面支持IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸，可滿足6.5萬師生用戶和約20萬終端接入能力。
物聯(lián)網(wǎng)一體化平臺建設
搭建物聯(lián)網(wǎng)一體化平臺，滿足校園物聯(lián)網(wǎng)應用統(tǒng)一支撐能力?；趯W校超融合云環(huán)境部署物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一支撐平臺（圖2），支持終端直連、網(wǎng)關對接、子平臺對接三種接入方式，快速建立物模型?；谳p量級密碼算法和輕量級密碼協(xié)議實現(xiàn)醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)安全管理，傳輸層以IPv6作為通信基礎，實現(xiàn)IPv4到IPv6的平滑演進。
圖2 物聯(lián)網(wǎng)平臺架構
構建5G、Wi-Fi、有線融合的一體化物聯(lián)網(wǎng)平臺，對校園管理數(shù)字化、醫(yī)院服務智能化、運營方式低碳化進行管理效率、服務效率、能源效率三項提升，以適應多類場景需求。如圖3所示，物聯(lián)網(wǎng)終端采集接入滿足物理層協(xié)議（NB-loT、LoRa、Zigbee）、應用層協(xié)議（CoAP、MQTT、Modbus、LWM2M）多種協(xié)議標準接入，支持IPv4/IPv6雙棧部署，滿足醫(yī)療多場景需求。
圖3 物聯(lián)網(wǎng)接入方式
在醫(yī)療場景中，物聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關支持IPv4/IPv6，數(shù)據(jù)通過該融合協(xié)議網(wǎng)關傳遞至物聯(lián)網(wǎng)平臺。物聯(lián)網(wǎng)平臺通過IPv6地址訪問，可以采集獲取到網(wǎng)關傳遞的數(shù)據(jù)，包括事件和消息的上報等。物聯(lián)網(wǎng)平臺對終端建立物模型，對于上行傳遞的數(shù)據(jù)進行事件和消息的分類解析和存儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)從終端到平臺基于IPv6傳輸。
依托5G網(wǎng)絡及物聯(lián)網(wǎng)平臺，在校園教學樓區(qū)、食堂區(qū)、宿舍區(qū)、運動場區(qū)、圖書館區(qū)等區(qū)域，配置食品機、咖啡機、儲物柜、快遞柜、洗衣機、充電寶、垃圾分類等5G智能設備，提供一站式服務，各類終端設備通過IPv6協(xié)議轉換網(wǎng)關對接物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)IPv6化解析和管理，助力構建校園師生服務5G智慧生態(tài)圈，提升校園生活服務質量。
建設成效與價值
全面提升IPv6+的基礎網(wǎng)絡支撐能力。中南大學通過網(wǎng)絡基礎設施建設完成優(yōu)化調整校區(qū)核心網(wǎng)絡，擴容校區(qū)間OTN城域網(wǎng)；構建全光網(wǎng)絡底座，實現(xiàn)萬兆全光網(wǎng)入室、千兆到桌面，支持物聯(lián)網(wǎng)擴展，為開展遠程醫(yī)療教學、遠程會診、醫(yī)教研一體化提供堅實網(wǎng)絡基礎。以10GPON+Wi-Fi6模式構建面向校園全場景的高性能、高并發(fā)的無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)Wi-Fi6無線網(wǎng)絡全覆蓋，IPv6全覆蓋。基于SDN控制器實現(xiàn)以太網(wǎng)、PON、無線網(wǎng)等設備統(tǒng)一管理，實現(xiàn)全網(wǎng)設備的自動化上線。有線、無線的上網(wǎng)認證策略統(tǒng)一執(zhí)行，確保有線、無線終端的訪問策略一致。
IPv6業(yè)務應用及流量增幅明顯。2024年4月IPv6互聯(lián)網(wǎng)出口速率峰值上下行達2.53G/6.53G，連接數(shù)峰值達437.17K。IPv6流量應用層協(xié)議以HTTP協(xié)議為主，占總流量的42.11%，IPv6用戶約6.7萬個。
實現(xiàn)5G+IPv6教育專網(wǎng)與校園網(wǎng)融合部署。運營商在校園全面布局5G有源+無源室分系統(tǒng)，5G信號全覆蓋，保障校園內5G+智慧校園等應用穩(wěn)定可靠運行，實現(xiàn)校園網(wǎng)與移動網(wǎng)絡的融合互補。中南大學5G站點162個（單獨規(guī)劃中南TAC），室外宏站92個，微站95個；室分站點874個，覆蓋宿舍樓、教學樓和辦公樓等室內區(qū)域。在中南大學機房內新建共享型園區(qū)級UPF（User Plane Function，用戶面功能），與校園網(wǎng)服務器直連，實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)不出校園，業(yè)務安全隔離。5G專網(wǎng)用戶測試結果反映5G專網(wǎng)能按規(guī)劃的IP地址池訪問校園網(wǎng)絡，支持IPv6訪問。
5G+IPv6+IoT促進智慧醫(yī)療發(fā)展。中南大學加強基礎網(wǎng)絡建設，實現(xiàn)校區(qū)及醫(yī)學教學場景園區(qū)網(wǎng)絡IPv6部署100%。通過優(yōu)化“網(wǎng)絡IPv6、平臺IPv6、業(yè)務IPv6”三重IPv6網(wǎng)絡載體，部署全局性智能物聯(lián)平臺，提升校園物聯(lián)網(wǎng)應用統(tǒng)一支撐能力。結合多元化物聯(lián)終端，滿足多種醫(yī)療場景需求，不斷完善“安全可靠、智能運營、多元體驗”的IPv6醫(yī)療物聯(lián)體系，為智慧醫(yī)療的實現(xiàn)打下堅實基礎。目前在智慧健康養(yǎng)老、5G遠程跨域指導、5G智慧病房、5G院前急診等場景中得到廣泛應用。
湘雅醫(yī)院全數(shù)字化全流程5G遠程重癥監(jiān)護應用、湘雅二醫(yī)院基于5G平臺重癥監(jiān)護單元（心臟）遠程智慧綜合管理系統(tǒng)、湘雅二醫(yī)院基于5G+智慧醫(yī)院多中心管理、湘雅三醫(yī)院基于5G的全人群慢病智慧健康管理平臺研發(fā)等項目，分別入圍工信部和國家衛(wèi)健委5G+醫(yī)療健康應用試點項目名單，各項目也在5G應用征集大賽行業(yè)虛擬專網(wǎng)專題賽中取得優(yōu)異成績。
未來工作展望
中南大學將進一步推進部署“實時檢測、安全編排、聯(lián)動響應”的全局性智能物聯(lián)平臺，提升網(wǎng)絡管理效率，優(yōu)化資源。持續(xù)完善校園物聯(lián)網(wǎng)絡平臺功能，由支持IPv6雙棧切換至IPv6單棧，實現(xiàn)智能業(yè)務平臺的平緩演進和實施。
進一步完善“安全可靠、智能運營、多元體驗”的IPv6醫(yī)療物聯(lián)體系。通過認證機制確保醫(yī)療數(shù)據(jù)在傳輸和儲存過程中的安全性，通過實時監(jiān)控系統(tǒng)的部署，預測、阻止可能發(fā)生的安全攻擊行為。結合多元化終端，加大力度研究物聯(lián)網(wǎng)終端設備接入IPv6能力，研究非IP終端如RS485（Modubs）、藍牙、RFID。通過IPv6物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關接入IPv6網(wǎng)絡，滿足更多醫(yī)療場景需求，為智慧醫(yī)療打下堅實基礎。
此外，輸出“標準規(guī)范、行業(yè)適用、適度前瞻”的IPv6物聯(lián)網(wǎng)標準。擬定《中南大學物聯(lián)網(wǎng)終端接入技術標準》，定制終端協(xié)議轉換模塊，完善校級物聯(lián)網(wǎng)平臺，分享研究成果，發(fā)揮生態(tài)伙伴力量，賦能IPv6下的5G物聯(lián)網(wǎng)應用場景。 *試點項目：2022年中央網(wǎng)信辦等12部門聯(lián)合IPv6技術創(chuàng)新和融合應用試點項目。 來源：《中國教育網(wǎng)絡》2025年2-3月合刊 作者：張明月、黎胤（中南大學信息與網(wǎng)絡中心） 責編：陳榮 |
