隨著云計算、大數據、5G技術和光網絡等新興技術逐漸成熟,以及ChatGPT、AI繪畫等人工智能新技術橫空出世,前沿技術給高校帶來了巨大影響,在推動高校創新教育模式,適應多樣化學習場景,提升教育質量的同時,也對高校的教育數字化轉型工作提出了更高的挑戰。
作為以信息技術推動學校治理能力提升的實踐者,燕山大學致力于加強信息化技術對教學科研工作的支持,構建基于網絡的優質教學資源平臺和學習輔助平臺,搭建符合時代需求的新型教育基礎設施,鼓勵教師使用新技術開展教學,推進現代信息技術與教育教學深度融合。
教學模式變革帶來技術新挑戰
燕山大學是河北省人民政府、教育部、工業和信息化部、國家國防科技工業局四方共建的全國重點大學,河北省重點支持的國家一流大學和世界一流學科建設高校,北京高科大學聯盟成員。學校占地面積4000畝,建筑面積125萬平方米。現有在校師生4萬余人。
近年來,燕山大學積極推進信息技術與教育教學深度融合,提升課程建設質量,打造適應新時代要求的具有燕山大學特色的一流本科課程體系,積極探索線上線下混合式教學模式。目前學校開展混合式教學的課程數量超過350門,實現了線上有資源、線下可反饋,課前有任務、課中有項目、課后有實踐,師生有協作、平臺有監測。虛擬仿真實驗教學占比也不斷增多,教育教學質量顯著提高。與此同時,新型教學模式的普及也對學校的信息化基礎設施提出了更高的要求。
伴隨著移動互聯網與物聯網技術的發展,學校內各類專業課程同樣對校園網絡提出了新的要求,如機械工程、材料科學與工程專業的3D建模技術實訓、材料模擬技術實訓等新工科專業的科研實驗不再局限于教室之內,搭建一張能夠滿足新場景下科研實驗、實訓課程等業務需求的泛在立體、高速低延時、易擴展、安全可控的校園網絡,成為新一代校園網建設的重要目標之一。
全光無線校園網建設探索
當前,燕山大學已經建成了全面覆蓋東、西校區的高速光纖網絡,通過校園網核心虛擬化技術,實現東、西校區雙40G鏈路互聯、樓宇主干鏈路以及學生公寓上行鏈路20G互聯,學校聯網主機數量超過30000臺,擁有各類應用系統170余個,構建了一套完備的網絡環境和信息服務體系,為數字校園深入發展夯實了基礎。
如何更好的推動學校的信息化建設?燕山大學信息技術中心主任楊永濤表示,高校信息化建設不能脫離教育本質,要以解決教育過程中的堵點和痛點問題為核心,用信息技術助推高校治理模式變革。燕山大學根據教育部印發的《高等學校數字校園建設規范(試行)》文件要求,積極開展教育數字化轉型,推動數字校園建設,在推進中充分發揮網絡基礎設施的支撐保障作用,促進教育教學與校園管理服務深度融合。
1.因地制宜破解現實難題
在數字校園建設特別是校園網建設過程中,有三個顯著問題逐步擺在面前。
一是學校當前網絡的孤島多,無法形成一張泛在高速、互聯互通的整體網絡。由于歷史原因,校園網在室外存在網絡盲區,部分宿舍網與校園網分離,宿舍網無法使用CERNET,資源訪問受限。
二是網絡穩定性差,故障處理效率低。網絡設備類型眾多,鏈路資源老化嚴重,多方面因素交叉導致故障定位困難,排查周期長,給網絡管理和運維帶來極大挑戰。
三是新業務拓展困難,體驗不佳。線上教學、視頻會議、移動辦公等新業務場景對網絡性能和覆蓋廣度提出了更高要求,傳統連通、可達的網絡要求已經被高帶寬、低延遲、強安全所取代。
為了破解這些現實難題,燕山大學因地制宜制定了“翔燕計劃”:于2016年將宿舍網并入校園網,采用統一準入認證模式,免費開放學生公寓區域的有線網絡。重構管網,按照數字校園長遠發展的需要,對全校主干管網進行了重構性改造,實現了東西校區主干校園網光纜鏈路雙144芯,各樓宇24-72芯的光纖資源儲備。多網融合改造,將宿舍網與校園網進行融合,實現校園“一張網”服務,統一管控。
2.因時制宜建設全光無線校園網
2019年,燕山大學啟動校園宿舍無線網絡建設,采用分布式千兆獨享式架構的“分布式AP”無線網絡解決方案對校園宿舍進行無線網絡建設,實現獨立的2.4GHz和5GHz雙頻段無線信號覆蓋,有效解決無線覆蓋問題,做到了隨時隨處無線信號滿格覆蓋,大幅提升了宿舍的用網體驗。
隨著數字校園的深入發展,校園宿舍無線網也遇到了新挑戰。一方面是數字教學資源愈加豐富,教育教學模式呈現多樣化、復雜化發展趨勢,校園宿舍網需要滿足在線教學、線上會議、移動辦公等高帶寬、低延時、高流量業務的穩定訪問;另一方面是校園應用服務的移動終端普及,需要滿足學習、生活等多終端同時接入、安全穩定的用網需求。而傳統的銅纜只能實現無線千兆上行,已成為帶寬提升的瓶頸,無法有效發揮Wi-Fi6的性能。
2022年,燕山大學決定對校園宿舍無線網進行升級改造,建設一張貼合時代需求、符合標準規范、高速低延時、安全可靠、泛在易拓展的無線校園宿舍網。在充分論證場景需求、嚴格劃定施工周期的基礎上,學校決定對5000間學生公寓進行網絡升級改造,其中3200個房間作為試點進行全光無線網絡建設。通過對“以太全光網”與“無源光網絡”兩套主流方案在建設、施工、管理、售后等方面慎重調研對比,結合學校的需求和業務特點,選擇了基于以太網協議、具有高收斂比和帶寬無損特性、學習成本低、運維響應速度快的“以太全光網”方案。
“以太全光網”方案拓撲圖
此次升級改造最大的變化是直接將光電混合纜部署到3200個老舊宿舍房間,利用光電混合纜1100米遠距離供電的優勢為宿舍無線AP進行點對點遠距離供電,保障宿舍用電安全。同時,新學期開學后的大規模網絡應用也需要在一個寒假的施工窗口期內高效率完成5000間宿舍的校園網改造工作。圍繞施工目標,學校制定了詳細的網絡建設標準規范文件,提升建設效率,僅用26天時間完成了16萬米光電混合纜部署、5000個無線AP安裝調優,快速完成5000個AP調試優化。標準規范文件和基于AI技術的無線網絡大數據優化系統在應對上述挑戰時起到了關鍵的作用。
支持光電混合纜方式部署的無線WLAN系統
全光無線網構建數字校園嶄新生態
1.實現網速大幅提升,充分滿足新業務對帶寬質量的需求
本次建設的全光無線網絡,數據傳輸速率支持2.5G/10G上行,支持1G有線帶寬獨享,充分發揮無線設備性能,網速相比過去提升超過3倍,有效改善了宿舍場景下的科研、學習、實驗、遠程實訓等業務的用網體驗。
改造前弱井 全光網改造后環境
AP部署在宿舍門口 無線測速截圖
2.業務管理可視化,為流程優化和科學決策提供依據
本次建設特別使用了一套IT綜合運維管理平臺,對全網的IT終端、網絡設備、服務器、中間件、業務系統進行統一的信息采集和監測管理,實現了對基礎網絡和業務系統的全時段數據分析及可視化呈現。依托平臺智能引擎,實時預警網絡故障、自動生成故障告警原因和處置建議,通過系統梳理網絡業務流程,實現了業務開通、報修運維等工作線上閉環處理,使用至今,故障報修率大幅下降,為推動網絡智能管理運維,探索校園網絡自我治理提供了新的技術手段。
燕山大學IT綜合運維管理平臺
3.全校一張網,構建高效便捷校園信息化服務
通過本次改造升級,宿舍網、校園網、移動互聯網等多個網絡系統融合成一張網,實現學校教育信息化的全面覆蓋和無縫連接,學校師生可以更加便捷地獲取各類教育資源和信息,有效提升了燕山大學的教育教學服務效率和質量。同時,全校一張網有利于建立統一網絡安全體系,保障學校信息安全。新一代校園全光無線網絡為促進燕山大學的教育教學創新發展提供了更好的支撐和保障。
黨的二十大報告提出“加快建設網絡強國、數字中國”。2023年2月,中共中央、國務院印發的《數字中國建設整體布局規劃》強調,在教育等重點領域,加快數字技術創新應用。燕山大學深入學習宣傳貫徹黨的二十大精神,把握時代發展機遇,扎根“教育本質”推進數字校園新發展,為學校建設一個“平安、美麗、智慧、幸福”的嶄新校園,推進學校教育數字化轉型和內涵式高質量發展注入新動力。
