破解多校區(qū)網(wǎng)絡管理痛點

文／王又民 秦斌

“十二五”以來，教育信息化工作堅持促進信息技術與教育教學深度融合的核心理念，堅持應用驅動、機制創(chuàng)新的基本方針，加強頂層設計、多方協(xié)同推進，各項工作取得了突破性進展，教師和教育行政管理者的信息化意識與能力顯著增強。教育信息化對教育改革發(fā)展的支撐引領作用日益凸顯。隨著《“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃》、《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》、《教育信息化“十三五”規(guī)劃》等有關政策密集出臺，信息化已成為國家戰(zhàn)略，教育信息化正迎來重大歷史發(fā)展機遇。高等院校要提高人才培養(yǎng)質量和辦學水平，必須在創(chuàng)新人才培養(yǎng)、科學研究、社會服務、文化傳承和管理模式這一系列重大改革發(fā)展目標上充分利用信息技術手段?！督逃畔⒒笆濉币?guī)劃》明確指出：信息化已成為破解教育改革發(fā)展中重大現(xiàn)實問題的利器、逐漸逼近了教育改革發(fā)展的核心領域，為教育改革發(fā)展增添了強大動力與手段。隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動計算和人工智能等新技術的逐步普及，教育信息化將全面深入應用，由點及面、由單項工作擴展到教育教學與管理的全過程，使教學和科研服務更加個性化、管理更加精細化、決策更加科學化。

當前全國高校進入了建設智慧校園的新高潮，各高校的起點不同，對智慧校園的理解也不盡相同，但解決基礎設施的互聯(lián)互通，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能時代緊跟時代步伐的決心是同樣迫切的。傳統(tǒng)數(shù)字校園的建設完成了部門級的管理應用，智慧校園是從整個學校的管理和轉型的高度出發(fā)的頂層設計，是學校整體戰(zhàn)略目標的落地工具。表1 對比了數(shù)字校園和智慧校園的整體定位。

表1 數(shù)字校園和智慧校園的定位比較

現(xiàn)狀和問題

智慧校園建設需要站在一個高的定位上，要支撐教學、實驗、科學研究、校園管理和生活娛樂，一所普通綜合院校的網(wǎng)絡流量可能遠遠超過西部的一座縣城。隨著5G 的普及，VR、AR 和MR 的應用爆發(fā)即將來臨。因此對校園基礎設施的規(guī)劃和布局應該具有一定前瞻性?，F(xiàn)有的基礎設施要實現(xiàn)互聯(lián)互通，必須照顧到當下的應用系統(tǒng)，更需要考慮未來的應用發(fā)展。

數(shù)字校園經(jīng)過二十余年發(fā)展已經(jīng)形成大大小小幾十個應用系統(tǒng)， 主要應用由校園網(wǎng)承載， 但仍有大量的業(yè)務專網(wǎng)存在。由于國內(nèi)高校管理模式普遍存在行政化的特點，由各業(yè)務部門自行建設的業(yè)務專網(wǎng)還將在部分高校內(nèi)長期存在。比如目前國內(nèi)大學校園普遍存在的8 套網(wǎng)絡。

1.校園網(wǎng)：有線網(wǎng)、無線網(wǎng)、統(tǒng)一身份認證、無感知漫游，承載了校園工作、生活、娛樂的大部分應用，如網(wǎng)站、郵件、OA、IP 電話、網(wǎng)上電視和視頻點播都是校園網(wǎng)上的應用；

2.教學類設備網(wǎng)：集中運維管理平臺連接多媒體教室和會議室的中控設備、顯示設備、音響設備；

3.視頻會議+互動教學專網(wǎng)：承載校園內(nèi)的視頻會議和互動智慧教室業(yè)務；

4.考試專網(wǎng)：承載考場視頻語音監(jiān)控錄像、考場防通信作弊系統(tǒng)、考試語音廣播系統(tǒng)；

5.財務專網(wǎng)： 承載校園財務系統(tǒng)；

6.一卡通金融專網(wǎng)：承載校園一卡通支付系統(tǒng)；

7.平安校園專網(wǎng)：承載安防視頻監(jiān)控、消防、門禁、交通車輛管理；

8.樓宇智能專網(wǎng)：承載樓宇電梯管理、動環(huán)、消防，節(jié)能等系統(tǒng)。

其中考試專網(wǎng)、金融專網(wǎng)、樓宇智能專網(wǎng)和平安校園專網(wǎng)是與校園網(wǎng)物理隔離的，其它網(wǎng)絡可能是校園網(wǎng)上的邏輯隔離專網(wǎng)。

多校區(qū)的管理存在很多痛點， 在信息交流不通暢的時代，多個校區(qū)的師生在校區(qū)間的交流很少，跨校區(qū)選課的學生人數(shù)幾乎為零，學生轉院系換宿舍手續(xù)異常繁瑣，多校區(qū)的管理機構大量冗余。未來大學的競爭，不光是人才的競爭，更是精細化管理的競爭，能夠高效運行的學校才能把更多的資源調(diào)配到最需要的地方，從而產(chǎn)出更多的成果。

存在多個校區(qū)的大學，需要解決人員和物資在不同校區(qū)間的自由流動問題，如無感知的無線上網(wǎng)、校園一卡通、移動支付、車輛管控、宿舍及辦公用房調(diào)配（包括水電費結算）、圖書借閱和設備使用等。工作學習中的各類資源使用不能因地域變化而受限，信息不通暢阻礙了各個分校區(qū)間的交流，尤其是很多大學不能實現(xiàn)跨校區(qū)自由選修課程，學科交叉因地域而弱化。為支持跨校區(qū)自由選課，一些學校引入了互動教室， 多方互動式智慧教室能夠將不同校區(qū)的教室融入同一個課堂，教師在任何一間教室講課，在遠程課堂內(nèi)的學生能夠身臨其境和教師實時交流，這一系統(tǒng)對傳輸帶寬提出了很高要求，尤其是大量使用后，對校園網(wǎng)的帶寬壓力很大。

解決辦法

高校信息化建設首先需要解決大學發(fā)展所需的統(tǒng)一高效的信息化基礎平臺問題，統(tǒng)一管理和運維是提供高質量服務和網(wǎng)絡空間安全的保證。將主校區(qū)的校園網(wǎng)和各個業(yè)務專網(wǎng)擴展到各個分校區(qū)，實現(xiàn)各個分校區(qū)和主校區(qū)的完全一體化，使用統(tǒng)一的智慧校園平臺。多個校區(qū)間需要高速的數(shù)據(jù)通道互聯(lián)以保證多種信息服務的高效運行，多數(shù)業(yè)務系統(tǒng)按照主管部門的要求采用物理劃分獨立運行和管理以滿足數(shù)據(jù)的安全性和保密性規(guī)定。這需要大量的光纖資源，在光纖資源逐漸緊缺且遠期成本逐步增加、學校新的業(yè)務和分支機構不斷擴張發(fā)展的情況下，可以通過光波分傳輸設備來有效解決這些問題，并實現(xiàn)多路多種速率（如GB/10GB/40GB/100GB）高速網(wǎng)絡互連環(huán)境。

2018 年深圳大學的三校區(qū)互聯(lián)光傳輸系統(tǒng)規(guī)劃了11 種業(yè)務類型，其中校園網(wǎng)（IPV4/IPV6 網(wǎng)融合）采用100G 接口速率互聯(lián)，數(shù)據(jù)災備和云計算（融合）采用40GE 速率互聯(lián)，政務網(wǎng)、廣播系統(tǒng)、網(wǎng)絡監(jiān)管系統(tǒng)采用GE 速率互聯(lián)，校園一卡通采用2×GE 速率互聯(lián)，監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會議和雙向音視頻教學（融合）采用10GE 速率互聯(lián)。所有接口之間的業(yè)務均是物理隔離的。

在業(yè)務保護方面，光纖線路組成環(huán)網(wǎng)或建不同路由的冗余備用線路，多路由的光纖線路網(wǎng)防災，冗余的底層光纖線路，在傳輸層實現(xiàn)自愈保護。所有業(yè)務均采用OLP + ODUK SNCP 保護，具備抗三次斷纖的高可靠性，具備快速恢復的高可靠性。

圖1 給出了一個比較典型的主校區(qū)網(wǎng)絡拓撲示意圖，圖2 為分校區(qū)的網(wǎng)絡拓撲示意圖，通過波分設備和光纖互聯(lián)（需租用或自建裸光纖），多個校區(qū)的各種網(wǎng)絡都成為校園內(nèi)網(wǎng)。網(wǎng)絡帶寬由學?？刂?。便于以后各種調(diào)整。

深圳大學通過建設三?；ヂ?lián)的光傳輸系統(tǒng)并引入云操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了基礎設施的融合，將三校區(qū)的數(shù)據(jù)機房有機地融為一體，使得數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)容災、資源共享和能耗管理成為現(xiàn)實。其承載的平安校園統(tǒng)一大平臺將消滅掉校園冗余的監(jiān)控室30 間，節(jié)約近百人的勞務開支。三個校區(qū)保留了一個統(tǒng)一出口，一組統(tǒng)一運維人員，統(tǒng)一身份認證、上網(wǎng)行為管理和云計算都架構清晰簡潔，節(jié)約了大量技術人員和設備費用。

圖1 主校區(qū)網(wǎng)絡拓撲示意

結論

由于當前處在一個世界格局大變革的時代，政策調(diào)整頻繁、社會需求和內(nèi)外部環(huán)境日新月異，高校信息化系統(tǒng)的顯著特點就是業(yè)務復雜、變化快，常常伴隨的問題有：應用需求不明確，經(jīng)費不能一步到位，IT 人才流失嚴重，系統(tǒng)建設周期長等等。應遵循“應用驅動，以架構為核心，迭代并且增量式建設”的發(fā)展道路。智慧校園的演進在三個層次上進行：1.基礎設施融合；2.數(shù)據(jù)融合；3.應用融合，實現(xiàn)最終目標將是一個長期奮斗的過程，永無止點。 通過統(tǒng)一規(guī)劃，實現(xiàn)IT 基礎設施的統(tǒng)一管理是長征的第一步，走完這一步就看到了希望。