随着信息技术飞速发展，高校网络建设在国家“十四五”规划期间出现集中升级迭代趋势，特别是5G、IPv6和物联网等新一代信息技术正日益成为推动高等教育现代化的重要力量，为高校升级教育教学、科学研究以及园区管理等多元场景提供可能。在此背景下，探索医学教育背景下高校如何进行5G物联网IPv6部署，不仅对提升高校教育质量具有重要意义，同时也是推动高校数字化转型、智能化发展的关键一步。

 

 

 

　　现代医学教育教学场景十分丰富，越来越多的教学引入数字教学工具和数字教学资源，线上线下高度结合的教学方式广泛应用，如满足异地或多地的远程教学、基于AR/VR手术示范、临床手术观摩、检验检测等，而传统的网络条件无法满足大带宽、低时延、高稳定的网络性能要求。同时医学教育教学涉及临床医疗数据、病人数据隐私、电子病历等大量敏感数据，数据安全管理十分必要，对基于端到端的传输链路、接入层终端安全要求日益迫切。网络资源条件差异带来的资源配置挑战中南大学分布多个校区和多家附属医院，医院和校区之间网络资源分散、传输距离远，需要通过城域主干网实现多校区和医院之间互联互通，网络性能差异明显，网络稳定性不高。不同医学科室、医学校区以及医院之间受办学时间、办学投入、信息技术水平等多种因素影响，网络资源分配不均，网络设施配置差异较大。同时高质量的网络设备和信息系统需要大量资金持续投入，更新与维护成本较高，各单位维护网络资源配置处于较高水平的难度较大。

 

 

　　医学教学、科研、医务管理等深度融合，教学场景与医疗临床管理边界日益模糊。教师不仅承担教学任务，同时还承担大量的医务工作甚至是医院院务管理工作；医学生不仅在课堂进行学业学习，同时也在医院科室进行临床跟训或实习。医学校区包含教室、实验室，还有各种医学研究的标本室、检测室等，教学办公区与医院园区业务交叉场景融合。医学校区普遍缺少既懂医学又懂信息的综合型人才，在设备资产管理、网络智能运维、医疗业务场景构建等方面，信息技术赋能智慧医疗、智慧教育难以充分发挥作用。

 

 

　　中南大学共有六个校区，拥有3所大型甲等综合性附属医院和6所非直属附属医院，本方案依托中南大学优质教育医疗资源以及完备的科研能力，通过网络基础设施“一张网工程”，实现高质量有线无线一体化建设；推进5G信号全覆盖，构建5G+F5G智慧校园基础网络体系，有力支撑IPv6规模部署。结合中南大学在教学、科研以及临床的具体业务需求，搭建“产—教—学—研—用”的物联网统一支撑平台，研究物联网终端接入条件，采用融合双栈及IVI技术，优先IPv6，全面部署，统一接入，实现IPv4到IPv6的平滑演进。

 

　　中南大学5G物联网IPv6部署主要从IPv6+的网络基础设施升级、5G专网建设、物联网一体化平台建设三方面展开。

 

　　中南大学全面开展智慧校园网络基础设施“一张网工程”，构建一张承载有线、无线、物联网的综合网络。通过极简架构、极速带宽、极简运维、极易演进四方面改造，完成校园网络总体升级。“一张网”工程分三期解决学生宿舍区、教学办公区及图书馆等公共场景的有线无线一体化网络改造问题，实现校区间高速网络的可靠互联。Wi-Fi6接入带来大带宽和高并发处理能力，极速性能带来稳定的用户体验。多网合一，搭建统一网管平台，网络信息实时可视、故障精准定位，实现校园网络智能化运营运维。

 

　　通过部署OTN光传输设备，实现校区互联，形成50ms快速切换保护的环网，应用DWDM技术的OTN仅需两对光纤，支撑专线快速部署。多校区波分环网（图1），通过波分复用，实现最大单纤4T业务容量，校区间互联带宽自主掌控，无需依赖运营商租用模式。光传送系统支持单纤48T系统平滑升级。

 

 

　　全网基于SDN技术架构，通过网络的“硬件资源池化”解决传统物理网络的扩展难、调整难、运维难等问题。整体架构在性能、容量、高可靠及技术运用方面满足未来5到10年的整体发展需求。

 

 

　　中南大学与三家运营商签订战略框架协议，双方就5G智慧校园建设、应用平台支撑、教学科研以及人才培养达成合作共识，联合共建IPv6+5G应用创新实验室，校企联合开展技术攻关、产品研发、成果转化、项目孵化，深化产教融合，把人才培养与产业需求结合在一起，形成多方参与、协同育人的格局，全面提升5G网络支撑能力。

 

　　运营商推进5G网络基础设施部署，优化5G宏站数量，在全校220栋楼宇全面部署5G室内分布系统，实现5G信号全域覆盖。建设5G教育专网，通过UPF下沉、数据专线传输，用户身份二次鉴权，打通统一身份认证，实现校园Wi-Fi无线网与运营商移动网络深度融合。5G专网全面支持IPv6协议数据传输，可满足6.5万师生用户和约20万终端接入能力。

 

 

　　搭建物联网一体化平台，满足校园物联网应用统一支撑能力。基于学校超融合云环境部署物联网统一支撑平台（图2），支持终端直连、网关对接、子平台对接三种接入方式，快速建立物模型。基于轻量级密码算法和轻量级密码协议实现医疗物联网安全管理，传输层以IPv6作为通信基础，实现IPv4到IPv6的平滑演进。

 

 

　　构建5G、Wi-Fi、有线融合的一体化物联网平台，对校园管理数字化、医院服务智能化、运营方式低碳化进行管理效率、服务效率、能源效率三项提升，以适应多类场景需求。如图3所示，物联网终端采集接入满足物理层协议（NB-loT、LoRa、Zigbee）、应用层协议（CoAP、MQTT、Modbus、LWM2M）多种协议标准接入，支持IPv4/IPv6双栈部署，满足医疗多场景需求。

 

 

　　在医疗场景中，物联网平台数据采集网关支持IPv4/IPv6，数据通过该融合协议网关传递至物联网平台。物联网平台通过IPv6地址访问，可以采集获取到网关传递的数据，包括事件和消息的上报等。物联网平台对终端建立物模型，对于上行传递的数据进行事件和消息的分类解析和存储，实现数据从终端到平台基于IPv6传输。

 

　　依托5G网络及物联网平台，在校园教学楼区、食堂区、宿舍区、运动场区、图书馆区等区域，配置食品机、咖啡机、储物柜、快递柜、洗衣机、充电宝、垃圾分类等5G智能设备，提供一站式服务，各类终端设备通过IPv6协议转换网关对接物联网平台，实现数据IPv6化解析和管理，助力构建校园师生服务5G智慧生态圈，提升校园生活服务质量。

 

 

　　全面提升IPv6+的基础网络支撑能力。中南大学通过网络基础设施建设完成优化调整校区核心网络，扩容校区间OTN城域网；构建全光网络底座，实现万兆全光网入室、千兆到桌面，支持物联网扩展，为开展远程医疗教学、远程会诊、医教研一体化提供坚实网络基础。以10GPON+Wi-Fi6模式构建面向校园全场景的高性能、高并发的无线网络，实现Wi-Fi6无线网络全覆盖，IPv6全覆盖。基于SDN控制器实现以太网、PON、无线网等设备统一管理，实现全网设备的自动化上线。有线、无线的上网认证策略统一执行，确保有线、无线终端的访问策略一致。

 

　　IPv6业务应用及流量增幅明显。2024年4月IPv6互联网出口速率峰值上下行达2.53G/6.53G，连接数峰值达437.17K。IPv6流量应用层协议以HTTP协议为主，占总流量的42.11%，IPv6用户约6.7万个。

 

　　实现5G+IPv6教育专网与校园网融合部署。运营商在校园全面布局5G有源+无源室分系统，5G信号全覆盖，保障校园内5G+智慧校园等应用稳定可靠运行，实现校园网与移动网络的融合互补。中南大学5G站点162个（单独规划中南TAC），室外宏站92个，微站95个；室分站点874个，覆盖宿舍楼、教学楼和办公楼等室内区域。在中南大学机房内新建共享型园区级UPF（User Plane Function，用户面功能），与校园网服务器直连，实现用户数据不出校园，业务安全隔离。5G专网用户测试结果反映5G专网能按规划的IP地址池访问校园网络，支持IPv6访问。

 

　　5G+IPv6+IoT促进智慧医疗发展。中南大学加强基础网络建设，实现校区及医学教学场景园区网络IPv6部署100%。通过优化“网络IPv6、平台IPv6、业务IPv6”三重IPv6网络载体，部署全局性智能物联平台，提升校园物联网应用统一支撑能力。结合多元化物联终端，满足多种医疗场景需求，不断完善“安全可靠、智能运营、多元体验”的IPv6医疗物联体系，为智慧医疗的实现打下坚实基础。目前在智慧健康养老、5G远程跨域指导、5G智慧病房、5G院前急诊等场景中得到广泛应用。

 

　　湘雅医院全数字化全流程5G远程重症监护应用、湘雅二医院基于5G平台重症监护单元（心脏）远程智慧综合管理系统、湘雅二医院基于5G+智慧医院多中心管理、湘雅三医院基于5G的全人群慢病智慧健康管理平台研发等项目，分别入围工信部和国家卫健委5G+医疗健康应用试点项目名单，各项目也在5G应用征集大赛行业虚拟专网专题赛中取得优异成绩。

 

 

　　中南大学将进一步推进部署“实时检测、安全编排、联动响应”的全局性智能物联平台，提升网络管理效率，优化资源。持续完善校园物联网络平台功能，由支持IPv6双栈切换至IPv6单栈，实现智能业务平台的平缓演进和实施。

 

　　进一步完善“安全可靠、智能运营、多元体验”的IPv6医疗物联体系。通过认证机制确保医疗数据在传输和储存过程中的安全性，通过实时监控系统的部署，预测、阻止可能发生的安全攻击行为。结合多元化终端，加大力度研究物联网终端设备接入IPv6能力，研究非IP终端如RS485（Modubs）、蓝牙、RFID。通过IPv6物联网网关接入IPv6网络，满足更多医疗场景需求，为智慧医疗打下坚实基础。

 

　　此外，输出“标准规范、行业适用、适度前瞻”的IPv6物联网标准。拟定《中南大学物联网终端接入技术标准》，定制终端协议转换模块，完善校级物联网平台，分享研究成果，发挥生态伙伴力量，赋能IPv6下的5G物联网应用场景。