破解多校区网络管理痛点

文／王又民 秦斌

“十二五”以来，教育信息化工作坚持促进信息技术与教育教学深度融合的核心理念，坚持应用驱动、机制创新的基本方针，加强顶层设计、多方协同推进，各项工作取得了突破性进展，教师和教育行政管理者的信息化意识与能力显著增强。教育信息化对教育改革发展的支撑引领作用日益凸显。随着《“互联网+”行动计划》、《促进大数据发展行动纲要》、《教育信息化“十三五”规划》等有关政策密集出台，信息化已成为国家战略，教育信息化正迎来重大历史发展机遇。高等院校要提高人才培养质量和办学水平，必须在创新人才培养、科学研究、社会服务、文化传承和管理模式这一系列重大改革发展目标上充分利用信息技术手段。《教育信息化“十三五”规划》明确指出：信息化已成为破解教育改革发展中重大现实问题的利器、逐渐逼近了教育改革发展的核心领域，为教育改革发展增添了强大动力与手段。随着云计算、大数据、物联网、移动计算和人工智能等新技术的逐步普及，教育信息化将全面深入应用，由点及面、由单项工作扩展到教育教学与管理的全过程，使教学和科研服务更加个性化、管理更加精细化、决策更加科学化。

当前全国高校进入了建设智慧校园的新高潮，各高校的起点不同，对智慧校园的理解也不尽相同，但解决基础设施的互联互通，在物联网、大数据和人工智能时代紧跟时代步伐的决心是同样迫切的。传统数字校园的建设完成了部门级的管理应用，智慧校园是从整个学校的管理和转型的高度出发的顶层设计，是学校整体战略目标的落地工具。表1 对比了数字校园和智慧校园的整体定位。

表1 数字校园和智慧校园的定位比较

现状和问题

智慧校园建设需要站在一个高的定位上，要支撑教学、实验、科学研究、校园管理和生活娱乐，一所普通综合院校的网络流量可能远远超过西部的一座县城。随着5G 的普及，VR、AR 和MR 的应用爆发即将来临。因此对校园基础设施的规划和布局应该具有一定前瞻性。现有的基础设施要实现互联互通，必须照顾到当下的应用系统，更需要考虑未来的应用发展。

数字校园经过二十余年发展已经形成大大小小几十个应用系统， 主要应用由校园网承载， 但仍有大量的业务专网存在。由于国内高校管理模式普遍存在行政化的特点，由各业务部门自行建设的业务专网还将在部分高校内长期存在。比如目前国内大学校园普遍存在的8 套网络。

1.校园网：有线网、无线网、统一身份认证、无感知漫游，承载了校园工作、生活、娱乐的大部分应用，如网站、邮件、OA、IP 电话、网上电视和视频点播都是校园网上的应用；

2.教学类设备网：集中运维管理平台连接多媒体教室和会议室的中控设备、显示设备、音响设备；

3.视频会议+互动教学专网：承载校园内的视频会议和互动智慧教室业务；

4.考试专网：承载考场视频语音监控录像、考场防通信作弊系统、考试语音广播系统；

5.财务专网： 承载校园财务系统；

6.一卡通金融专网：承载校园一卡通支付系统；

7.平安校园专网：承载安防视频监控、消防、门禁、交通车辆管理；

8.楼宇智能专网：承载楼宇电梯管理、动环、消防，节能等系统。

其中考试专网、金融专网、楼宇智能专网和平安校园专网是与校园网物理隔离的，其它网络可能是校园网上的逻辑隔离专网。

多校区的管理存在很多痛点， 在信息交流不通畅的时代，多个校区的师生在校区间的交流很少，跨校区选课的学生人数几乎为零，学生转院系换宿舍手续异常繁琐，多校区的管理机构大量冗余。未来大学的竞争，不光是人才的竞争，更是精细化管理的竞争，能够高效运行的学校才能把更多的资源调配到最需要的地方，从而产出更多的成果。

存在多个校区的大学，需要解决人员和物资在不同校区间的自由流动问题，如无感知的无线上网、校园一卡通、移动支付、车辆管控、宿舍及办公用房调配（包括水电费结算）、图书借阅和设备使用等。工作学习中的各类资源使用不能因地域变化而受限，信息不通畅阻碍了各个分校区间的交流，尤其是很多大学不能实现跨校区自由选修课程，学科交叉因地域而弱化。为支持跨校区自由选课，一些学校引入了互动教室， 多方互动式智慧教室能够将不同校区的教室融入同一个课堂，教师在任何一间教室讲课，在远程课堂内的学生能够身临其境和教师实时交流，这一系统对传输带宽提出了很高要求，尤其是大量使用后，对校园网的带宽压力很大。

解决办法

高校信息化建设首先需要解决大学发展所需的统一高效的信息化基础平台问题，统一管理和运维是提供高质量服务和网络空间安全的保证。将主校区的校园网和各个业务专网扩展到各个分校区，实现各个分校区和主校区的完全一体化，使用统一的智慧校园平台。多个校区间需要高速的数据通道互联以保证多种信息服务的高效运行，多数业务系统按照主管部门的要求采用物理划分独立运行和管理以满足数据的安全性和保密性规定。这需要大量的光纤资源，在光纤资源逐渐紧缺且远期成本逐步增加、学校新的业务和分支机构不断扩张发展的情况下，可以通过光波分传输设备来有效解决这些问题，并实现多路多种速率（如GB/10GB/40GB/100GB）高速网络互连环境。

2018 年深圳大学的三校区互联光传输系统规划了11 种业务类型，其中校园网（IPV4/IPV6 网融合）采用100G 接口速率互联，数据灾备和云计算（融合）采用40GE 速率互联，政务网、广播系统、网络监管系统采用GE 速率互联，校园一卡通采用2×GE 速率互联，监控系统、视频会议和双向音视频教学（融合）采用10GE 速率互联。所有接口之间的业务均是物理隔离的。

在业务保护方面，光纤线路组成环网或建不同路由的冗余备用线路，多路由的光纤线路网防灾，冗余的底层光纤线路，在传输层实现自愈保护。所有业务均采用OLP + ODUK SNCP 保护，具备抗三次断纤的高可靠性，具备快速恢复的高可靠性。

图1 给出了一个比较典型的主校区网络拓扑示意图，图2 为分校区的网络拓扑示意图，通过波分设备和光纤互联（需租用或自建裸光纤），多个校区的各种网络都成为校园内网。网络带宽由学校控制。便于以后各种调整。

深圳大学通过建设三校互联的光传输系统并引入云操作系统，实现了基础设施的融合，将三校区的数据机房有机地融为一体，使得数据中心的数据容灾、资源共享和能耗管理成为现实。其承载的平安校园统一大平台将消灭掉校园冗余的监控室30 间，节约近百人的劳务开支。三个校区保留了一个统一出口，一组统一运维人员，统一身份认证、上网行为管理和云计算都架构清晰简洁，节约了大量技术人员和设备费用。

图1 主校区网络拓扑示意

结论

由于当前处在一个世界格局大变革的时代，政策调整频繁、社会需求和内外部环境日新月异，高校信息化系统的显著特点就是业务复杂、变化快，常常伴随的问题有：应用需求不明确，经费不能一步到位，IT 人才流失严重，系统建设周期长等等。应遵循“应用驱动，以架构为核心，迭代并且增量式建设”的发展道路。智慧校园的演进在三个层次上进行：1.基础设施融合；2.数据融合；3.应用融合，实现最终目标将是一个长期奋斗的过程，永无止点。 通过统一规划，实现IT 基础设施的统一管理是长征的第一步，走完这一步就看到了希望。