浙江大學(xué)探索未來教育教學(xué)新模式

屠佳琪 王佶 徐峰

浙江大學(xué)是一所特色鮮明、在海內(nèi)外有較大影響的綜合型、研究型、創(chuàng)新型大學(xué)。浙江大學(xué)坐落于中國歷史文化名城、風(fēng)景旅游勝地杭州，前身為求是書院創(chuàng)立于1897年，是中國人自己最早創(chuàng)辦的新式高等學(xué)校之一。1928年，定名國立浙江大學(xué)。在120多年的辦學(xué)歷程中，浙江大學(xué)始終秉承以“求是創(chuàng)新”為校訓(xùn)的優(yōu)良傳統(tǒng)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展及國家教育事業(yè)的發(fā)展，“十三五”規(guī)劃提出，要積極發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”。綜合利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和VR技術(shù)，探索未來教育教學(xué)新模式，“網(wǎng)上浙大”應(yīng)運(yùn)而生。

“網(wǎng)上浙大”是浙江大學(xué)提出的一種新型辦學(xué)空間，以打造物聯(lián)化、智慧化、可運(yùn)營的全業(yè)務(wù)、全聯(lián)接智慧校園為目標(biāo)，重定義新教學(xué)、新服務(wù)、新學(xué)術(shù)和新人才概念，旨在為全校師生提供便利的上網(wǎng)環(huán)境和個(gè)性化的教學(xué)空間，建設(shè)“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)”的學(xué)習(xí)型高校，推動(dòng)浙江大學(xué)智慧校園建設(shè)目標(biāo)落地。

校園無線網(wǎng)絡(luò)任務(wù)迫在眉睫

為更好建設(shè)“網(wǎng)上浙大”，優(yōu)化升級現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施、提供優(yōu)質(zhì)的校園無線網(wǎng)絡(luò)任務(wù)迫在眉睫。

第一代校園無線網(wǎng)絡(luò)

浙江大學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)始于2006年，第一代校園無線網(wǎng)絡(luò)主要采用802.11g無線AP覆蓋部分公共教學(xué)辦公區(qū)域，AP數(shù)量共計(jì)700余個(gè)。然而隨著無線網(wǎng)需求日益增加，原校園無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小、無線帶寬不足等矛盾日漸突顯。

第二代校園無線網(wǎng)絡(luò)

2011年，學(xué)校啟動(dòng)了第二代校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，期間建設(shè)完成了覆蓋五個(gè)校區(qū)近萬臺(tái)WiFi4（802.11n）無線AP的高速校園無線網(wǎng)絡(luò)，基本實(shí)現(xiàn)教學(xué)區(qū)、宿舍區(qū)及室外區(qū)域全覆蓋。

但是，隨著智慧教室、網(wǎng)上教學(xué)以及音樂、圖片、視頻類社交應(yīng)用在大學(xué)校園的盛行，校園網(wǎng)絡(luò)需要更大帶寬、更低時(shí)延、更高可靠性，并且能支持接入更多類型的終端設(shè)備。

第三代校園無線網(wǎng)絡(luò)

第二代無線設(shè)備服役至今已經(jīng)超過五年，設(shè)備老化嚴(yán)重，室外AP可用率低，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足師生需求。因此學(xué)校第三代校園無線網(wǎng)絡(luò)采用WiFi5+WiFi6無線AP，實(shí)現(xiàn)校園目標(biāo)區(qū)域內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，為師生提供高速、便捷、泛在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為“網(wǎng)上浙大”提供有力的支撐。

校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)概況

無線網(wǎng)絡(luò)換代升級項(xiàng)目采用社會(huì)合作的建設(shè)模式。浙江大學(xué)信息技術(shù)中心堅(jiān)持學(xué)校網(wǎng)絡(luò)建設(shè)“統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一服務(wù)、統(tǒng)一運(yùn)維”的原則，以方便師生使用、提升用戶體驗(yàn)為服務(wù)宗旨，秉持先進(jìn)性、可靠性、實(shí)用性、高性能、全覆蓋、節(jié)能環(huán)保、安全性、便捷性、美觀性等設(shè)計(jì)原則。力爭做到包括紫金港校區(qū)東區(qū)和西區(qū)、玉泉校區(qū)、西溪校區(qū)、華家池校區(qū)、之江校區(qū)這五個(gè)杭州校區(qū)的教學(xué)區(qū)及宿舍區(qū)目標(biāo)覆蓋，室內(nèi)全面有效覆蓋和室外區(qū)域重點(diǎn)覆蓋。并提升無線網(wǎng)絡(luò)出口帶寬，全面提升網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量，提升師生上網(wǎng)體驗(yàn)，助力“網(wǎng)上浙大”建設(shè)。

本次建設(shè)的無線網(wǎng)絡(luò)采用FIT（瘦）AP+集中式無線控制器的方式。無線AP通過PoE接入交換機(jī)上行至無線網(wǎng)絡(luò)的匯聚及核心，實(shí)現(xiàn)全校范圍內(nèi)的無線信號(hào)全面覆蓋，無縫漫游。

無線網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)與校園有線網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)相互獨(dú)立，保證有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立運(yùn)行。

從層次上分為核心層、匯聚層和接入層;整網(wǎng)的IPv4/IPv6網(wǎng)關(guān)均部署到BRAS上，實(shí)現(xiàn)校園無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的強(qiáng)核心、弱接入的大二層組網(wǎng);采用主備方式將用戶的接入信息備份到備份設(shè)備上。

主要建設(shè)內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

核心網(wǎng)建設(shè)? 無線控制器

在各個(gè)校區(qū)部署無線控制器，實(shí)現(xiàn)AP及無線網(wǎng)絡(luò)的集中管控。無線控制器采用盒式，使用多臺(tái)無線控制器，充分保證網(wǎng)絡(luò)可靠。

無線控制器兩兩采用虛擬化技術(shù)，虛擬成一臺(tái)邏輯設(shè)備實(shí)現(xiàn)備份，保證任意一臺(tái)無線控制器故障后，其余另外一臺(tái)無線控制器都可在100ms內(nèi)接管本校區(qū)所有AP且支持智能AP負(fù)載分擔(dān)，保證無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。

無線控制器虛擬化集群還可支持通過升級組的方式進(jìn)行AP批量升級、跨AC之間的漫游支持且能與學(xué)校內(nèi)現(xiàn)有的認(rèn)證計(jì)費(fèi)系統(tǒng)對接。

全網(wǎng)支持IPv6認(rèn)證、無線SAVI、802.1x和Web Portal等安全認(rèn)證方式，從而解決IPv4、IPv6主機(jī)的安全合法接入問題。

接入部分? 無線AP、POE交換機(jī)部署

為了滿足階梯教室、大會(huì)議室、圖書館、體育館等人員密集場景的無線網(wǎng)絡(luò)高速、高密接入，采用WiFi6技術(shù)以解決無線局域網(wǎng)絡(luò)擁堵、高密干擾大、接入性能高、延時(shí)高、終端耗電高等痛點(diǎn)，其他區(qū)域WiFi5無線接入技術(shù)（雙頻無線AP和三射頻高密無線AP），實(shí)現(xiàn)浙江大學(xué)五大校區(qū)教學(xué)區(qū)、科研區(qū)、學(xué)生宿舍區(qū)、室外公共區(qū)域AP全部署，無線網(wǎng)絡(luò)的全千兆覆蓋。同時(shí)，樓宇匯聚交換機(jī)雙萬兆連接核心交換機(jī)，POE交換機(jī)萬兆連接樓宇匯聚交換機(jī)，提升無線網(wǎng)骨干帶寬達(dá)到萬兆。

管理服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)? 多運(yùn)營商接入

在部署無線網(wǎng)絡(luò)核心的同時(shí)，部署無線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，通過管理無線控制器，進(jìn)而管理整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，支持本次改造所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)一管理。

通過無線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)有線無線一體化認(rèn)證及管理，實(shí)現(xiàn)對有線和無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、無線射頻的高效管理，提高用戶體驗(yàn);另外，通過統(tǒng)一的上網(wǎng)認(rèn)證系統(tǒng)，對全校師生上網(wǎng)進(jìn)行身份驗(yàn)證和日志記錄。

建設(shè)成果

目前，浙江大學(xué)第三代校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已實(shí)現(xiàn)全校教學(xué)區(qū)、學(xué)生宿舍區(qū)、室外公共區(qū)域?qū)拵o線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，覆蓋區(qū)域無線網(wǎng)帶寬從300M-450M提升至1200M-2000M。

在人員密集、存在大量終端并發(fā)需求的場景中采用WiFi6技術(shù)，其在網(wǎng)絡(luò)容量、帶寬使用效率、AP支持的終端數(shù)量以及Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)覆蓋等方面都實(shí)現(xiàn)了全面提升，可以完整覆蓋高密、放裝、嵌入式面板和室外等場景。同時(shí)基于智能運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、故障預(yù)測分析、故障感知及處理，提供以用戶為中心的運(yùn)維，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率。

截至目前，AP規(guī)模約4萬個(gè)，較第二代校園無線網(wǎng)絡(luò)，AP數(shù)量提升 4倍，網(wǎng)絡(luò)安全能力提升30%，運(yùn)維工作量降低67%。

無線網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)完成至今，已支持完成了學(xué)校多項(xiàng)教務(wù)工作，主要包括支持浙江大學(xué)新生報(bào)到現(xiàn)場;支持紫金港西區(qū)大批樓宇投入使用;配合第五屆“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽無線網(wǎng)絡(luò)支持;支持“網(wǎng)上浙大”-“學(xué)在浙大”平臺(tái)，幫助全校師生開展線上線下混合教學(xué)的在線學(xué)習(xí)空間等應(yīng)用。

高性能、大帶寬、低時(shí)延、高可靠的WiFi6網(wǎng)絡(luò)，為師生提供更好的帶寬升級服務(wù)。提升師生上網(wǎng)體驗(yàn)，有效保障了學(xué)校的教學(xué)、科研和管理，給浙大師生學(xué)習(xí)交流和日常生活帶來了極大的便利，為智慧校園建設(shè)提供泛在、高速的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支撐。

為進(jìn)一步擴(kuò)大智慧校園的建設(shè)及價(jià)值的提升，未來，學(xué)校將會(huì)考慮基于新生物聯(lián)技術(shù)的校園建設(shè)。

如利用基于LoRa等新一代低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)，擴(kuò)展建設(shè)基于實(shí)現(xiàn)對空氣質(zhì)量、路燈、下水井蓋、配電箱等環(huán)境及基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)監(jiān)測，利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)、機(jī)器學(xué)習(xí)輔助網(wǎng)絡(luò)后臺(tái)運(yùn)維管理，進(jìn)一步提升校園在能效管控、資產(chǎn)管理、校園安防、宿舍管理等領(lǐng)域管理水平和運(yùn)轉(zhuǎn)效率，為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校園管理及智慧校園應(yīng)用做好統(tǒng)籌。