基于Frame-Relay的智慧教育云平台设计

玄文启

（云南财经大学信息学院，昆明 650221）

0 引言

智慧教育是一种现代信息技术开放式的网络教育，它基于计算机网络与internet 技术实现其架构。与传统的教育模式不同，它不受时空限制，全天候保障教育信息共享与云教育服务［1］。云教育网络平台其实质就是采用互联网、电信网、广电网跨平台综合技术应用，将手机、PC、Ipad 等移动设备连接，形成依托物联网、云计算、无线通信等新一代信息技术构建的新型教育形态和教育模式。它从构建模式、教学组织到管理均与传统教育模式不同，其交互资源具体呈现为数字化、网络化、智能化和多媒体化技术特征，并能有效保证信息的共享、开放、动态交互、实时传送等。云教育网络平台将多种教学设备有机整合，将教学内容通过图、文、声等多媒体技术形成无地域限制的教学云环境。但如何优化整合网络技术资源，保障智慧教育的云平台架构与设计合理，成为计算机应用技术的研究热点。

本设计主要应用Frame-Relay 帧中继技术，基于智慧教育云平台技术架构需求进行模型设计并仿真测试，提出一种配置容易、造价低的智慧教育云平台设计方案。

1 Frame-Relay在智慧教育云平台设计与应用中的技术优势

在大数据背景下，结合云计算与移动互联网技术，有效地构建智慧学习、智慧教学、互动在线的云课堂，形成与传统教育相互补充的开放、共享和交互式的智慧教育云平台，成为现代教育发展的新需求。但在智慧教育云平台设计中，如何才能更好地促进智慧教学、智慧学习、智慧服务、智慧管理和智慧评价的科学性、实时性与动态管理过程，成为现代教育发展与应用教学组织与架构所要解决的关键技术问题。从具体相关云平台构建，一方面需要考察数据传送效率以及所选择设备的稳定性，还需要考察其设计方案的性能价格比，配置管理操作是否简易等。

目前，由于Frame-Relay 技术在局域网间互联、局域网与广域网连接、组建虚拟专用网、电子文件传输等工程架构中均得到广泛的应用，所以，在智慧教育云平台设计与应用中，可选择Frame-Relay 技术作为其信息交互技术保障，确保各云节点数据得到实时通信与共享。

1.1 Frame-Relay主要技术特点

Frame-Relay，又称为帧中继技术［2］，它能够以快速、低廉、有效的数据传输方式实现一对一或一对多的节点间信息交互，并能够保障音频、视频、数据通信等多种媒体形式的信息传送，其技术既可用于架构于局域网技术（LAN），同时也能够架构于广域网技术（WAN）的通信实现过程。

就其技术架构而言，每个帧中继用户将均得到一个接到帧中继节点的专线，Frame-Relay传送信息以帧（frame）为单位实现通信交互，并且，在传送过程中同步实现对帧结构、传送差错等验证与检查，对出错的帧进行丢弃处理。

Frame-Relay的主要技术特点包括：

（1）按需分配带宽，网络资源利用率高，网络费用低廉；

（2）采用虚电路技术，能较好地应用于突发性业务；

（3）数据传送的时延小、传输速率高、数据吞吐量大；

（4）能够兼容X.25、TCP/IP、SNA/DECNET等多种网络协议，可为各种网络提供快速、稳定的技术连接。

1.2 Frame-Relay控制云数据业务特征

在Frame-Relay 技术中，因为每个端点有一个标识编号，此编号称为数据链路连接标识符（DLC），用于保证链路通信信道的唯一性连接。连接时，只需提供节点的地址和所需要传信息的通道DLCI 编号字符信息，就能实现任何站点通信与信息的共享，即Frame-Relay 通过对帧地址编号DLCI 的识别，可实现用户信息的统计复用，实现对用户不可见的信道处理和数据传输。并且，Frame-Relay 使得来自所有已配置DLCI的数据都流经路由器的同一端口，配置与管理过程方便，从而能够保证技术合理分配与共享资源的有机整合，其控制云数据业务特征如下：

（1）技术全部控制平面的程序在逻辑上是分离的；

（2）其物理层用户平面程序使用I.430/I.431建议；

（3）链路层平面程序使用Q.922 的核心功能，能实现对信息流量进行统计复用。

2 Frame-Relay智慧教育云平台拓扑设计及测试

目前，很多公共电信局均能较好地提供帧中继服务，并把它作为建立高性能的虚拟广域技术连接的一种途径。并且，Frame-Relay 带宽范围从56 Kbps到1.544 Mbps，由于Frame-Relay具有成本低、灵活性高的优点［3］，Frame-Relay技术已成为世界上使用较广泛的WAN 技术的重要配置方式。

2.1 需求分析

本智慧教育平台设计需求分析基于云端进行远程通信交互，并传送节点分布于不同的城市区域。本设计假设用户节点分布于昆明、上海、海口、重庆四个不同地域，并在设计要求时能实现平台内部主机相互通信，且与其它平台通信时，它所需要的只是连接到通往其它平台的虚电路。下面，将结合Frame-Relay 技术特点，应用eNSP 仿真技术实现［4］Frame-Relay 在智慧教育云平台的拓扑设计。

2.2 网络规划设计

智慧教育平台从不同物理地域与经济投入，结合广域网架构技术，应用帧中继交换机对四个不同地域数据节点之间相互交互，从而实现远程节点之间数据信息资源共享与信息安全传输。可在三层交换机上建立三个VLAN，并开启路由功能，实现全网之间的互连互通，其网络规划设计见表1。

表1 智慧教育平台网络规划设计

2.3 仿真设备选择与智慧教育平台拓扑设计［5］

仿真过程设备选择：华为AR2201 路由器4台；华为交换机4 台；PC 机若干，至少5 台；Frame-Relay 帧中继交换机1 台，设计拓扑如图1所示。仿真软件：eNSP华为软件。

图1 智慧教育平台设计拓扑图

2.4 Frame-Relay智慧教育云平台配置过程

结合具体的智慧教育云平台设计需求，对Frame-Relay配置过程如下：

从技术而言，各地域节点之间一般不进行通信，所以上述四个节点之间不能进行通信，若要实现它们之间的通信，需要在帧中继交换机中配置相应的映射才能实现。具体Frame-Relay映射设置如图2所示。

图2 帧中继映射设置

2.5 Frame-Relay智慧教育云平台连通性测试

配置完毕后需进行云平台上四个区域之间的连通性测试，首先对昆明与海口之间信道进行具体测试，可应用Ping 命令，命令格式：Ping192.168.1.2，进行连通性测试，具体过程与测试结果如图3所示。

图3 昆明—海口连通性测试

从测试结果分析，物理位置远程之间的云数据交互性较好，并能实现广域的通信互联，在昆明到海口之间，相关的云平台通信良好，能较好的保障智慧云平台的架构与信息共享，并能较好地实现云数据交互。对重庆与昆明、昆明与上海、上海与海口的测试方法与上述相同，在此不再赘述。

2.6 Frame-Relay智慧教育云平台设计技术结论分析

通过上述测试、分析可见，在智慧教育云平台拓扑设计中，可优先选用Frame-Relay 技术进行网络环境搭建与配置交换实现，应用此技术进行网络中心数据交互，一方面，能保障云数据在智慧教育云平台上的实时传送；另一方面也可极大地降低网络环境搭建成本，从而更好推动智慧教育云平台的广泛应用。

3 结语

随着Internet 互联网技术、AI 人工智能和大数据技术的广泛应用［6］，目前，在智慧教育平台设计中，以互联网+教育、AI+教育为技术特征的新型教育模式在现代教育体系中呈现出越来越重要的作用。新型智慧教育模式中将会更深入地应用智慧教育平台，将线上与线下教育资源服务进行有效整合，并能深入实时统计分析云教育中相关学习意图、学习需求、学习资源与学习环境，及时收集学习者行为数据，动态分析与评价学习效果，从而更好地为学习者提供学习规划，并实时对其学习状态进行动态管理。

而今“智慧教育”已应用于云数据中，在internet 技术的推动下，智慧教育展现出前所未有的蓬勃发展与活力，各类智慧教育形态的展览会、智慧校园、智慧教育与教学网络媒体融合的信息通信过程，已成为教学中不可或缺的新型教育模式［7］。而Frame-Relay 帧中继技术作为一种公用数据网通讯协议，可以实现快速而低廉地传输语音、图像、数字等信息，工程造价成本低，配置技术实现较为容易，必然成为教育机构搭建远程智慧教育云平台设计的理想选择方案。