高職院校智慧校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施總體規(guī)劃探討

【摘 要】本文以廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，按照國家職業(yè)院校數(shù)字校園實驗校建設(shè)規(guī)范和智能化校園的要求，總體規(guī)劃學(xué)校智慧校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，包括綜合布線、數(shù)據(jù)中心、有線無線一體化等主要設(shè)計方案，充分考慮云計算、大數(shù)據(jù)、移動化、智能化等新一代信息技術(shù)，力圖使學(xué)校的信息化建設(shè)在更高的起點上推進。

【關(guān)鍵詞】教育信息化2.0 ?高職院校 ?智慧校園網(wǎng)絡(luò) ?基礎(chǔ)設(shè)施 ?新校區(qū)信息化 ?總體規(guī)劃

【中圖分類號】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）04C-0190-03

隨著教育部《教育信息化2.0行動計劃》《關(guān)于進一步推進職業(yè)教育信息化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，以及《廣西教育信息化發(fā)展規(guī)劃（2017—2020年）》等信息化頂層設(shè)計制度的出臺，職業(yè)教育信息化迎來了新的發(fā)展階段。“教育信息化2.0”要求教育信息化工作者在應(yīng)用信息技術(shù)時，要從應(yīng)用融合發(fā)展向創(chuàng)新融合發(fā)展轉(zhuǎn)變。當下，廣西不少高職院校正在大力推進新校區(qū)建設(shè)，以滿足不斷增長的入學(xué)需求。而一個校區(qū)網(wǎng)絡(luò)信息化基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計好壞，決定了未來智慧校園建設(shè)的基礎(chǔ)。如何設(shè)計出具有先進性、前瞻性和穩(wěn)定性的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃，滿足當前云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的需求，成為各職業(yè)院校規(guī)劃新校區(qū)的重點難點問題。本文以廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)為例進行介紹。

一、總體規(guī)劃設(shè)計原則

（一）需求導(dǎo)向，統(tǒng)一規(guī)劃

不同高職院校的辦學(xué)特色不同，其開設(shè)課程、校園文化、辦學(xué)類別、招生規(guī)模等都能凸顯各學(xué)校的特點。廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院是一所能源電力類特色鮮明的綜合類高職院校。在過去5年中，學(xué)校成功申報了自治區(qū)級教育信息化試點單位和教育部職成司牽頭、中央電教館具體承擔(dān)指導(dǎo)的“職業(yè)院校數(shù)字校園建設(shè)實驗校項目”，打通了基于數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的校本教育資源公共服務(wù)平臺和教育管理公共服務(wù)平臺，并以一站式數(shù)字校園門戶和清華優(yōu)慕課在線平臺為信息化載體，大力推動混合式教學(xué)改革，目前已立項317門課程，選課學(xué)生達1.4萬，訪問量696萬。未來，學(xué)校還將大力推動混合教學(xué)模式改革和基于能源互聯(lián)網(wǎng)的智慧校園建設(shè)。在這些可以預(yù)期的信息化應(yīng)用需求下，就要選擇合適的技術(shù)路徑，打造相適應(yīng)的信息化基礎(chǔ)設(shè)施。

（二）分步實施，突出重點

新校區(qū)的信息化項目往往需要投入大量的資金，每個子項目均是幾百萬以上的規(guī)模，在建筑施工前期就要充分介入建筑施工圖紙的層面，但要合理安排項目順序，哪些項目是前期做哪些項目是后期做，都要做好計劃。比如弱電管道的設(shè)計就須在前期施工方做單體設(shè)計時介入，避免后期不必要的二次施工。從優(yōu)先級上考慮，首先重點考慮滿足最基本需求的設(shè)施，比如上網(wǎng)、一卡通，教學(xué)投影等。

（三）充分調(diào)研，合理選型

以技術(shù)的前瞻性、可靠性、經(jīng)濟性為目標，在充分考慮主要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)施工時，要充分調(diào)研使用的技術(shù)、設(shè)備選型，在滿足未來幾年信息化發(fā)展趨勢和確保網(wǎng)絡(luò)正常運行的條件下，盡可能降低網(wǎng)絡(luò)的建造成本和運行費用。就可靠性而言，重要核心項目必須采用具有高可靠性的總體設(shè)計，采用相對成熟的技術(shù)和設(shè)備，如校園網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)拓撲時，每個節(jié)點考慮線路冗余。

（四）資源共用，信息共享

要合理利用舊有信息資源，避免軟硬件資源的投資浪費。比如廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)建成后要考慮舊校區(qū)能夠搬遷過去使用的信息設(shè)備。對于新建數(shù)據(jù)中心，可建立跨校區(qū)專線形成局域網(wǎng)，物理上打通跨校區(qū)數(shù)據(jù)通道，共用計算資源和存儲，做到資源共享，避免部分設(shè)備重復(fù)投入。

二、規(guī)劃目標和設(shè)計思路

（一）建設(shè)目標

比照2015年教育部發(fā)布的《職業(yè)院校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范》已經(jīng)過去近5年，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)標準要有明顯提高，除了要滿足在校生1.2萬人的基本信息化需求外，還要考慮最新智能化技術(shù)尤其是能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變化。為此，規(guī)劃設(shè)定了下列具體目標：校園網(wǎng)出口帶寬達到8G以上，無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全覆蓋，云計算中心資源池比2019年擴大一倍，實現(xiàn)資源動態(tài)智能高效管理;引入能源互聯(lián)網(wǎng)、SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）、NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）等技術(shù)在新校區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用;按照數(shù)字廣西和廣西教育子網(wǎng)要求，實現(xiàn)IPV6部署和5G信號覆蓋，部分高密用網(wǎng)樓宇引入全光網(wǎng)絡(luò);融合各部門數(shù)據(jù)，加強物聯(lián)網(wǎng)、可視化、地理GIS等技術(shù)在校園管理中的應(yīng)用，在新校區(qū)積極發(fā)展智能建筑、智慧教室、智慧路燈、智能充電樁、智能垃圾桶、智能停車場、智能管網(wǎng)等智能設(shè)施建設(shè)，建設(shè)智慧教室建設(shè)100間;對校區(qū)內(nèi)能源資源（水、電、氣、熱等能效）進行全方位、全過程實時監(jiān)管，建成能源綜合管控綠色區(qū)域示范單位。

（二）設(shè)計思路

新校區(qū)智慧校園是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須采用系統(tǒng)化思維和方法設(shè)計與實施方案。首先，要整體規(guī)劃。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施作為智慧校園架構(gòu)的底層，是支撐上層應(yīng)用的物理層基礎(chǔ)，可構(gòu)建模塊化、靈活可擴展的技術(shù)架構(gòu)，充分考慮云計算、大數(shù)據(jù)、移動化、智能化等技術(shù)趨勢和安全性保障。其次，設(shè)計進度上要以點帶面，步步推進，注重實效。

三、主要建設(shè)內(nèi)容

（一）綜合布線管道工程

為了滿足教學(xué)、科研及辦公的通信要求，綜合布線管理系統(tǒng)的設(shè)計目標是：以現(xiàn)代科學(xué)為指導(dǎo)，以綜合布線技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)和自動化技術(shù)為支撐，建立一套統(tǒng)一規(guī)劃、高度集成、模塊化開放的布線管理系統(tǒng)，全面實現(xiàn)學(xué)校通信、管理手段的智能化、集成化管理。廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合布線管道工程包括數(shù)據(jù)中心機房到各樓宇的光纖干道和每棟樓的綜合布線工程。主干路要考慮多做幾條管路冗余，路徑選擇在圍繞數(shù)據(jù)中心的方位，比如學(xué)校數(shù)據(jù)中心位于新校區(qū)中部，到各樓宇的主干管道物理路徑上就類似于十字型布局，邏輯上呈星型結(jié)構(gòu)，規(guī)劃了雙通道，可以避免單線單點故障影響某路的網(wǎng)絡(luò)。在施工時要考慮弱電管道和其他管道的各自埋深，以及相互之間的間隔距離。在光纖芯數(shù)要選擇96～114芯左右，預(yù)期可滿足未來10年內(nèi)各項網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的用網(wǎng)需求。

考慮到成熟度和穩(wěn)定性，在實際設(shè)計時，采用雙萬兆主干、千兆到桌面的三層架構(gòu)，部分信息密集點使用光纖到戶的混合型方案。接入層以上交換設(shè)備實施雙鏈路冗余配置，每層樓均設(shè)計一個弱電間。弱電間置于樓層中部，各信息點通過6類網(wǎng)線匯聚到各層接入交換機。對于不同功能區(qū)的建設(shè)區(qū)域，信息點的數(shù)量和位置要根據(jù)相應(yīng)的功能來合理布置，適當冗余。各層橋架也要適當預(yù)留好承載寬度。

（二）數(shù)據(jù)中心機房工程

數(shù)據(jù)中心是智慧校園的心臟，是智慧校園各項智能化功能得以實現(xiàn)的控制中樞。老師、學(xué)生和外來訪問人員都需要依賴數(shù)據(jù)中心里的數(shù)據(jù)和資源才能有效進行工作交流與學(xué)習(xí)。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)和 Web 技術(shù)的興起，數(shù)據(jù)中心的戰(zhàn)略地位變得越來越重要，因為它不但能提高教學(xué)質(zhì)量，改善工作業(yè)務(wù)流程，還能加快教育變革的進程。數(shù)據(jù)中心機房的設(shè)計直接影響到設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性、使用效率和壽命，又是值班人員進行操作和管理的場所，所以機房設(shè)計既要滿足數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)設(shè)備的運行環(huán)境，又要考慮工作人員工作環(huán)境的舒適性，即以人為本、人機并重的基本理念。

廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院規(guī)劃了230平方米的數(shù)據(jù)中心機房，位于一層，共規(guī)劃5個功能間，分別是主機房、監(jiān)控室、配線間、儲物間、電池間等。規(guī)劃按《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》（GB-50174-2017）B級機房標準建設(shè)，以模塊化、一體化機房進行設(shè)計。主機房配置服務(wù)器機柜、網(wǎng)絡(luò)機柜，制冷量列間空調(diào)，雙路UPS供電，以及配套的機房裝修、綜合布線、動環(huán)監(jiān)控、氣體消防、新風(fēng)系統(tǒng)、防雷接地等系統(tǒng)。預(yù)期可放置25個服務(wù)器機柜、20個網(wǎng)絡(luò)機柜以上。

機房用電由大樓提供2路500A以上不同變壓器的電源，分別作為A、B路兩路市電引入條件。供電路由采用三相五芯電纜線，機房內(nèi)設(shè)置1臺總輸入配電柜，分別接大樓引入的A、B 路切換后電源。使UPS供電系統(tǒng)形成（N+1）冗余的供電模式，設(shè)計等級達到機房B級標準。

機房安全采用基于動環(huán)的監(jiān)控系統(tǒng)，包含集中監(jiān)控、運維管理、運營管理、能效管理等功能，還可以對數(shù)據(jù)中心的能源、資源、運維活動等進行智能化管理，提高人均運維效率、降低能源成本與提高資源使用率。此外，還有物理監(jiān)控門禁、消防安全、遠程管理等模塊。

（三）校園有線無線一體化工程

為使新校區(qū)校園網(wǎng)具備有線無線統(tǒng)一管理的能力，規(guī)劃通過智能網(wǎng)管軟件實現(xiàn)有線無線認證、設(shè)備資產(chǎn)管理、有線無線等各種資源之間的智能聯(lián)動，為實現(xiàn)一體化、可信任、業(yè)務(wù)隔離、精細感知的校園管理打下基礎(chǔ)。在物理層設(shè)計上，整體網(wǎng)絡(luò)以中心機房為核心點，有線無線共用核心層設(shè)備，采用星型拓撲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)核心層設(shè)備部署在中心機房。核心層的建設(shè)基于高可靠、高性能、高安全以及可擴展性強的原則。在核心層規(guī)劃部署2臺高性能核心交換機，采用CLOS多級多交換機架構(gòu)，保障新校園網(wǎng)絡(luò)核心的高性能和高可靠性。匯聚層分為有線和無線部分，各自為接入層提供基于策略的連接，如地址合并、協(xié)議過濾、路由服務(wù)、認證管理等，通過VLAN網(wǎng)段劃分與網(wǎng)絡(luò)隔離，防止某些網(wǎng)段的問題蔓延和影響到核心層。

對于5G的出現(xiàn)是否會影響到學(xué)校場景實施無線覆蓋，筆者認為并不影響。由于在教學(xué)場景中，無線的用網(wǎng)需求很多都是在內(nèi)網(wǎng)資源快速互通和并發(fā)的基礎(chǔ)上，室內(nèi)無線的性能相比5G更適合教學(xué)場景。廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)無線校園網(wǎng)規(guī)劃除了整個校園覆蓋外，考慮到學(xué)校開展的混合教學(xué)場景，需要在公共教室和實訓(xùn)室布置高密無線，滿足整個班學(xué)生人數(shù)同時手機點播校內(nèi)視頻的需求，主要包括教學(xué)綜合樓、食堂、圖書館等高密用網(wǎng)場所，為學(xué)校老師和學(xué)生提供高并發(fā)的無線網(wǎng)絡(luò)接入體驗。

IPv6作為未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，已經(jīng)在高校開始局部使用，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)有線和無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，也要充分考慮 IPv6的支持。選用交換設(shè)備要支持 IPv4/IPv6雙協(xié)議棧，對于無線設(shè)備要自動地與無線控制器進行注冊提供漫游服務(wù)。同時，為保障不同廠家接入設(shè)備的認證，部署第三方認證設(shè)備進行統(tǒng)一認證，對接數(shù)字校園數(shù)據(jù)中心師生用戶數(shù)據(jù)，讓數(shù)字校園認證接管交換設(shè)備的認證界面，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)認證與數(shù)字門戶認證的統(tǒng)一。同時，作為終端設(shè)備，考慮將學(xué)生教學(xué)上網(wǎng)日志數(shù)據(jù)進行收集，為教學(xué)大數(shù)據(jù)分析提供支撐。比如可以通過網(wǎng)絡(luò)日志系統(tǒng)分析各個教室每個時段的空閑情況進行教室的合理調(diào)配，并且可以將課表結(jié)合終端的位置時間進行課程信息的推送等。學(xué)生也可以利用無線終端如手機、IPad很直觀地在系統(tǒng)中查看當前各個自習(xí)室都有多少人，以便選擇合適的教室進行自習(xí)，并且在路過每個自習(xí)室的時候都會收到當前自習(xí)室的課程信息，以便自己安排學(xué)習(xí)時間。

教育信息化發(fā)展越來越快，對學(xué)校信息化管理人員的專業(yè)水平要求也越來越高。從數(shù)字校園走向智慧校園，帶來的不僅僅是技術(shù)上的進步，更是要求提升信息化理念。高職院校新校區(qū)的信息化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是智慧校園建設(shè)的重點和難點，既要和新校區(qū)其他基建項目結(jié)合，又要切合教學(xué)和管理上實際需求，才能正確規(guī)劃和實施。

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【基金項目】2019年度廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項目“基于大數(shù)據(jù)背景下的職業(yè)院校智慧校園建設(shè)的研究與實踐”（2019KY1496）;2019年廣西教育廳廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項目“教育信息化戰(zhàn)略下構(gòu)建電力高職教育教學(xué)新生態(tài)的研究與實踐”（GXGZJG2019A006）;2019年廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院教改項目“基于‘人工智能+的職業(yè)公共課程智慧課堂教學(xué)體系建設(shè)研究”（2019KY1496）

【作者簡介】秦景良（1985— ），男，廣西南寧人，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心工程師。

（責(zé)編 王 一）