沈陽教育城域網建設中的技術方案研究

黃 艷

（沈陽市教育研究院，遼寧 沈陽 110082）

1 教育城域網概念的界定及特征

1.1 教育城域網主要功能

建設教育城網的主要功能是：搭建區域性教育資源教育環境，不斷實現區域性教育資源共享，推動遠程教育加速駛進快車道，豐富師資網絡培訓形式，助力社區教育服務新發展。

（1）優化網絡硬件和軟件投入。（2）降低信息費。（3）解決各學校Internet國際出口問題，凈化互聯網信息，為教育資源共享和資源的統一管理提供可能。

1.2 教育城域網基本特征

教育城域網發展大致分為三個階段：第一階段，學校的計算機開始走向網絡化，明顯標志是建設校園網，依托各種通訊接入，將教育管理、教學、學習，尤其是信息資源共享和應用水平提升到了一個新的階段，這是教育城域網的雛形；第二階段是教育城域網的普遍連接，校園走向社會，真正是以教育為核心，在信息化環境下對地區教育進行一次重新的規劃和設計；第三階段，是教育城域網成熟化運營，標志是擁有快速寬帶通訊環境，擁有教育教學資源和遠程教育的環境，成為成熟的教育城域網。教育城域網關鍵特征包括：它是教育行業專網，以網絡技術為基礎的一個集成應用系統。其建設目標是建設一個集寬帶互聯網網絡，教育資源信息網站及大型數據資源信息中心為一體的，業務輻射城市各級教育機構和各類學校的社會用戶，能提供多種業務、多功能的教育寬帶信息數據綜合業務網絡。系統設計所選擇的軟硬件產品應具有一定的通用性，采用標準的技術、結構、系統組件和用戶接口，支持所有流行的網絡標準及協議并與原有設備相兼容。

2 沈陽市教育城域網建設方案及其評價

沈陽市教育城域網將利用自有光纖通訊設備和資源開展網絡互聯，建設了可以聯結全市教育系統的綜合計算機網絡的市級城域網絡。沈陽市教育城域網建設方案設計將信息中心作為建設和接入中心，用光纖接入城市部分，而郊縣部分接入將以光纖接入為主，輔助微波接入。教育城域網絡二級節點在每個城區和郊縣建設1~3個，如有更多需要則可延伸至三級甚至四級節點，繼而完成全市學校的教育網絡接入。沈陽教育城域網建設方案主要包括四個方面的內容。

2.1 建設環境分析

沈陽教育城域網建設方案首先從建設的環境上分析，它是必要的和可行的。

2.1.1 教育城域網建設是信息社會的教育發展趨勢

信息化是當今社會發展的趨勢，它不斷深入影響并改變著人們的工作、生活以及學習方式。

2.1.2 建設教育城域網是解決教育均衡發展的主要途徑

教育的均衡發展是提高教育水平和全民素質的需要。目前教育的情況是：一部分人高價買走了國家的共有教育資源，造成公有教育資源的轉移。教育城域網的建設是促進教育均衡的重要環境架構，通過城域網的建設，可以合理配置公有教育資源，縮小城鄉之間教育發展水平之間的差距。

2.2 技術組網方案設計和分析

2.2.1 方案設計原則

早期教育城域網骨干架極為事層三層混合模式，部分學校跟局信息中心事層對接。運行一段時間后出現學校獲取局DHCP服務器異常，通過Ping局核心網天，收現網絡延時嚴重，甚至出現丟包現象。教育城域網必須以網絡建設的先進性、網絡的升級以及能夠最大限度地實現教育質量的提升為基礎和原則。根據這樣的原則，大體應該分成三個階段：

第一階段，簡單式需求，即能上網、能上課。這個階段主要滿足開設信息技術必修課需要，滿足帶寬需要，講求的是網絡的速度。具體分析，2002年開課學校有200所，需要建設多媒體計算機教室200個，寬帶接入的學校PC15000臺，建立符合網上教育教學的資源，滿足20萬網絡用戶訪問需要。

第二階段：應用式需求。隨著網絡的開通，用戶在不斷增加，估計2~3年增加用戶接入學校500所，網絡用戶50萬人，他們的應用水平在不斷增高，基于網絡的應用不斷增加，類似IP電話、視頻會議、在線教學等應用市場非常受歡迎。

第三階段：滿足式需求。市場對教育教學資源的需求不斷增加，特別是基于寬帶網的遠程教育成為市場熱點，網絡課堂、網上題庫、網上咨詢等等，成為網絡用戶滿意度的主要因素。同時網絡成熟應用后加入教育城域網的社會用戶，包括中小學生家長、自學考試學習、技能學習、就業學習等，沈陽教育城域網用戶將會達到200萬人左右。

由于沈陽教育城域網完全是用寬帶網絡來進行整網構建，那么在寬帶網絡上實現的應用要遠遠多于窄帶網絡，由于流媒體的應用通常是基于組播服務和多播服務，那么網絡交換機在接收到組播地址、多播地址、廣播地址的時候，會將此信息包發送到自己的每一個端口上，并且每一個端口上的網絡設備或者是PC機都將無條件的接收此信息包，勢必會造成網絡的堵塞。

2.2.2 網絡拓撲結構

網絡拓撲結構是用傳輸介質實現各種網絡設備互聯的物理布局，是網絡成員之間的物理布局或排列方式。沈陽市教育城域是一個市級城域網絡，建設以一個信息中心為建設和接入中心，光纖維主干接入方式，城區和郊縣分布二級節點的建設方式，最終完成全市學校的教育網絡接入。根據網絡的拓撲結構分析，教育城域網交換中心與中國教育科研網100M /1000M連接，再通過中國教育科研網與國際互聯網連接，解決教育城域網的出口問題。在內部連接上，100M連接市教育局，1000M連接數據中心，100M / 1000M連接二級交換中心，10M/100M連接學校和教育單位，在連接郊縣二級中心時，采用光纜和微波并用的辦法，2M微波或10M光纜連接。沈陽教育城域網采用環狀的結構設計，城市主干結構是“田字形”保證網絡的穩定性。目前的設計是到二級站點，隨著接入學校的增加，為減少投入，擴大效益，可以考慮建設三級節點、四級節點或者更多，實現學校的就近接入，減少線路的投入。

2.2.3 交換中心設備選擇

沈陽教育城域網網絡依次層次是：核心層、匯聚層和接入層，從不同的接入需求的差別，對交換設備有著不同的要求。由于數據量巨大，所以當采用多鏈路聚合的功能時，可以實現鏈路的負載均衡功能，保證了網絡的冗余性能，而且可以采用諸如多通道動態選擇功能，實現了一些網絡訪問流量的分流功能，由于采用了智能的通道選擇技術，能夠合理地分配不同的業務給不同的交換機進行處理，真正實現了網絡的合理化組建。沈陽教育城域網可以提供更加安全的網絡服務，提供健康的網絡內容，提供學校安全的網站空間，提供教育電子政務的可靠性等等。其中教育教學的安全非常重要，未成年學生畢竟是網絡中大多數用戶，網站內容的篩選、適度隔離非常具有意義，這也是網絡樹立教育的威信，特別值得一提的是建立VPN通道，通過授予特殊的權限，開展保密性要求很高的網絡應用，如網絡招生、高層視頻會議等，同時可以為沈陽其他政府和企業提供服務，其安全性是絕對值得信賴的。

2.3 網絡安全與管理方案分析

2.3.1 網絡安全方案

“患生于所忽，禍起于細微”沒有意識到風險是最大的風險。網絡安全性問題包含網絡設備和人為因素兩個方面，是網絡信息化社會的重要基礎。對于沈陽市教育城域網絡，無論是在網絡內部還是在外網中，都存在著自然和人為等諸多因素的脆弱性和潛在威脅，對用戶的要求，主要是涉及個人隱私或資源的信息要受到機密性，完整性和真實性的保護，避免其他人竊聽，冒充，修改和非法訪問等。網絡的安全措施應是能全方位地針對各種不同的威脅和脆弱性，確保沈陽市教育信息網絡信息的保密性、完整性和可用性。

2.3.2 借助網絡管理軟件，實現網絡的遠程監控和管理

沈陽市教育城域網是采用先進網絡技術設計的超大型計算機網絡，網絡管理任務較重，需要配備優秀的網管工具來幫助完成。沈陽市教育城域網既是一個服務機構又是一個管理機構，所以網絡管理軟件的選取要重視網絡監視和控制兩個方面，要將網絡的當前狀態呈現能力作為系統監視功能的考察點，將采取措施影響系統的運行狀態作為系統控制的考察點。

3 沈陽教育城域網建設方案在實施中存在的問題

3.1 人員匱乏

沈陽教育城域網是一個大型的建設項目，需要各層次的網絡技術人員、網絡管理人員，人員的匱乏是一個普遍又難解決的問題，可以說，人是沈陽教育城域網建設過程中的一項最稀缺的資源。

3.2 資金不足

目前的社會現實是：部分的中小學校存在資金短缺問題，發放教職工工資都有困難的情況下，要實現“校校通”只能是心有余而力不足，盡管各級地方政府相繼為學校添置了一部分信息技術的設備設施，仍然是杯水車薪，無法解決根本問題。

3.3 政策和機制問題

沈陽教育城域網建設需要大量的資金，不可能完全依靠政府投入，需要相應的投入機制和政策保障。如果向銀行貸款，誰來擔保？誰來償還？假設城域網建設擁有一筆可觀的資金，那么資金的管理和投入的決策機制和管理的體制顯得更加重要。

4 沈陽教育城域網建設方案對策及措施

4.1 對策一：解決資金的瓶頸問題

建設都是以滿足教育應用上的需求為前提，以實現教育水平的提高為根本目的。資金是制約教育發展的瓶頸，教育城域網的建設看似一項投資巨大的工程，其實是在為教育整體發展節省設備等投入費用。教育城域網的建設使得“校園網”實現“瘦身”，“瘦”在網絡的互通性和資源的共享性，使具備高性能硬件的學校將其資源共享，而不具備經濟和業務實力的學校，則可以借助共享的資源，進行網上學習和教學，進行信息的存儲、加工等工作。這樣就避免使用大量的資金進行學校個體的硬件建設，避免資金和資源的浪費，重復性投資。投入建設教育城域網最大的利益在于，過去學校內部設備和網絡，由于沒有必要的通訊，基本是“死的”，只有有了良好的通訊，有了帶寬，有了與外界的聯系，它才有了更多的生命力，這種投資才是有效益和價值的。因此，在教育信息化資金投入緊張的情況下，投入建設城域網，是節省教育信息化發展后續投入的最有效辦法，這將是教育城域網價格優勢又一個體現。

4.2 對策二：運營與增值服務

沈陽市城域網的建設可以依靠政府的投資完成，但是，市場經濟的客觀規律要求、城域網運營過程中對資金和人力資源的需求以及國家的相關政策法規的限制，使政府機構或職能部門作為沈陽市教育城域網的運營主體，不僅體制不順，而且將使沈陽市教育城域網的運營與發展受到種種制約。出讓一部分光纜資源給其他行業和組織，可以說是城域網最大的增值服務項目，在營運中將已經升值的光纜有償出讓，短期內快速收回一部分建設成本，通過更換光纜端頭的設備，在保持地下光纜的暢通的前提下，提高網絡的性能，吸納更多的網絡用戶，實現增值。網絡的增值服務如IP電話，網絡視頻會議、遠程教育等增值的網絡服務，將是更加具有市場競爭力的因素。

4.3 策三：建立和完善工程的項目執行與工程監理

沈陽教育城域網實施工程項目執行和工程監理制度，其國際慣例是業主利用其有利的市場地位，選擇工程設計與監理的咨詢顧問、承包商，以達到“經濟”與“效率”目的。根據沈陽的實際情況，沈陽教育城域網工程在建設上，基本上采用設計、施工、監理三者分立的辦法。由于沈陽教育城域網工程是復雜的系統工程，在每一項的工作中都涉及多種的技術人員參與，由于技術的不相同性和技術的協作性，需要在內部員工中首先劃分合理部門，設置合理崗位；第二，制定崗位責任，明確工作分工；第三，制定完整而科學的工作流程管理制度，技術的分工和合作，以流程加以約束和管理；第四，建立項目工作組制度，在完成協作性較強的工作，成立臨時的技術合作組，協作完成，在共同的工作中尋求人力資源轉換的最大優勢。

5 結論與建議

沈陽教育城域網建設方案，從技術方案的角度，首先是一種創新的技術解決方案，技術設計符合技術規范和標準，設備選型實用而經濟，在媒介的選擇上，具有一定的超前性。綜上，沈陽教育城域網建設方案設計和國內外同等城市比較，更加具備經濟和實用的優勢，其方案的超前性和可借鑒性，值得深入研究和適度推廣。沈陽教育城域網在發展的過程中，對市場環境、營銷對策要不斷加強研究，不斷調整，注重分析互聯網的發展趨勢，注重分析教育城域網行業動態，注重分析客戶的需求變化，及時總結并制定適宜的營銷策略，占領行業市場，實現沈陽教育城域網的可持續性發展。