沈阳教育城域网建设中的技术方案研究

黄 艳

（沈阳市教育研究院，辽宁 沈阳 110082）

1 教育城域网概念的界定及特征

1.1 教育城域网主要功能

建设教育城网的主要功能是：搭建区域性教育资源教育环境，不断实现区域性教育资源共享，推动远程教育加速驶进快车道，丰富师资网络培训形式，助力社区教育服务新发展。

（1）优化网络硬件和软件投入。（2）降低信息费。（3）解决各学校Internet国际出口问题，净化互联网信息，为教育资源共享和资源的统一管理提供可能。

1.2 教育城域网基本特征

教育城域网发展大致分为三个阶段：第一阶段，学校的计算机开始走向网络化，明显标志是建设校园网，依托各种通讯接入，将教育管理、教学、学习，尤其是信息资源共享和应用水平提升到了一个新的阶段，这是教育城域网的雏形；第二阶段是教育城域网的普遍连接，校园走向社会，真正是以教育为核心，在信息化环境下对地区教育进行一次重新的规划和设计；第三阶段，是教育城域网成熟化运营，标志是拥有快速宽带通讯环境，拥有教育教学资源和远程教育的环境，成为成熟的教育城域网。教育城域网关键特征包括：它是教育行业专网，以网络技术为基础的一个集成应用系统。其建设目标是建设一个集宽带互联网网络，教育资源信息网站及大型数据资源信息中心为一体的，业务辐射城市各级教育机构和各类学校的社会用户，能提供多种业务、多功能的教育宽带信息数据综合业务网络。系统设计所选择的软硬件产品应具有一定的通用性，采用标准的技术、结构、系统组件和用户接口，支持所有流行的网络标准及协议并与原有设备相兼容。

2 沈阳市教育城域网建设方案及其评价

沈阳市教育城域网将利用自有光纤通讯设备和资源开展网络互联，建设了可以联结全市教育系统的综合计算机网络的市级城域网络。沈阳市教育城域网建设方案设计将信息中心作为建设和接入中心，用光纤接入城市部分，而郊县部分接入将以光纤接入为主，辅助微波接入。教育城域网络二级节点在每个城区和郊县建设1~3个，如有更多需要则可延伸至三级甚至四级节点，继而完成全市学校的教育网络接入。沈阳教育城域网建设方案主要包括四个方面的内容。

2.1 建设环境分析

沈阳教育城域网建设方案首先从建设的环境上分析，它是必要的和可行的。

2.1.1 教育城域网建设是信息社会的教育发展趋势

信息化是当今社会发展的趋势，它不断深入影响并改变着人们的工作、生活以及学习方式。

2.1.2 建设教育城域网是解决教育均衡发展的主要途径

教育的均衡发展是提高教育水平和全民素质的需要。目前教育的情况是：一部分人高价买走了国家的共有教育资源，造成公有教育资源的转移。教育城域网的建设是促进教育均衡的重要环境架构，通过城域网的建设，可以合理配置公有教育资源，缩小城乡之间教育发展水平之间的差距。

2.2 技术组网方案设计和分析

2.2.1 方案设计原则

早期教育城域网骨干架极为事层三层混合模式，部分学校跟局信息中心事层对接。运行一段时间后出现学校获取局DHCP服务器异常，通过Ping局核心网天，收现网络延时严重，甚至出现丢包现象。教育城域网必须以网络建设的先进性、网络的升级以及能够最大限度地实现教育质量的提升为基础和原则。根据这样的原则，大体应该分成三个阶段：

第一阶段，简单式需求，即能上网、能上课。这个阶段主要满足开设信息技术必修课需要，满足带宽需要，讲求的是网络的速度。具体分析，2002年开课学校有200所，需要建设多媒体计算机教室200个，宽带接入的学校PC15000台，建立符合网上教育教学的资源，满足20万网络用户访问需要。

第二阶段：应用式需求。随着网络的开通，用户在不断增加，估计2~3年增加用户接入学校500所，网络用户50万人，他们的应用水平在不断增高，基于网络的应用不断增加，类似IP电话、视频会议、在线教学等应用市场非常受欢迎。

第三阶段：满足式需求。市场对教育教学资源的需求不断增加，特别是基于宽带网的远程教育成为市场热点，网络课堂、网上题库、网上咨询等等，成为网络用户满意度的主要因素。同时网络成熟应用后加入教育城域网的社会用户，包括中小学生家长、自学考试学习、技能学习、就业学习等，沈阳教育城域网用户将会达到200万人左右。

由于沈阳教育城域网完全是用宽带网络来进行整网构建，那么在宽带网络上实现的应用要远远多于窄带网络，由于流媒体的应用通常是基于组播服务和多播服务，那么网络交换机在接收到组播地址、多播地址、广播地址的时候，会将此信息包发送到自己的每一个端口上，并且每一个端口上的网络设备或者是PC机都将无条件的接收此信息包，势必会造成网络的堵塞。

2.2.2 网络拓扑结构

网络拓扑结构是用传输介质实现各种网络设备互联的物理布局，是网络成员之间的物理布局或排列方式。沈阳市教育城域是一个市级城域网络，建设以一个信息中心为建设和接入中心，光纤维主干接入方式，城区和郊县分布二级节点的建设方式，最终完成全市学校的教育网络接入。根据网络的拓扑结构分析，教育城域网交换中心与中国教育科研网100M /1000M连接，再通过中国教育科研网与国际互联网连接，解决教育城域网的出口问题。在内部连接上，100M连接市教育局，1000M连接数据中心，100M / 1000M连接二级交换中心，10M/100M连接学校和教育单位，在连接郊县二级中心时，采用光缆和微波并用的办法，2M微波或10M光缆连接。沈阳教育城域网采用环状的结构设计，城市主干结构是“田字形”保证网络的稳定性。目前的设计是到二级站点，随着接入学校的增加，为减少投入，扩大效益，可以考虑建设三级节点、四级节点或者更多，实现学校的就近接入，减少线路的投入。

2.2.3 交换中心设备选择

沈阳教育城域网网络依次层次是：核心层、汇聚层和接入层，从不同的接入需求的差别，对交换设备有着不同的要求。由于数据量巨大，所以当采用多链路聚合的功能时，可以实现链路的负载均衡功能，保证了网络的冗余性能，而且可以采用诸如多通道动态选择功能，实现了一些网络访问流量的分流功能，由于采用了智能的通道选择技术，能够合理地分配不同的业务给不同的交换机进行处理，真正实现了网络的合理化组建。沈阳教育城域网可以提供更加安全的网络服务，提供健康的网络内容，提供学校安全的网站空间，提供教育电子政务的可靠性等等。其中教育教学的安全非常重要，未成年学生毕竟是网络中大多数用户，网站内容的筛选、适度隔离非常具有意义，这也是网络树立教育的威信，特别值得一提的是建立VPN通道，通过授予特殊的权限，开展保密性要求很高的网络应用，如网络招生、高层视频会议等，同时可以为沈阳其他政府和企业提供服务，其安全性是绝对值得信赖的。

2.3 网络安全与管理方案分析

2.3.1 网络安全方案

“患生于所忽，祸起于细微”没有意识到风险是最大的风险。网络安全性问题包含网络设备和人为因素两个方面，是网络信息化社会的重要基础。对于沈阳市教育城域网络，无论是在网络内部还是在外网中，都存在着自然和人为等诸多因素的脆弱性和潜在威胁，对用户的要求，主要是涉及个人隐私或资源的信息要受到机密性，完整性和真实性的保护，避免其他人窃听，冒充，修改和非法访问等。网络的安全措施应是能全方位地针对各种不同的威胁和脆弱性，确保沈阳市教育信息网络信息的保密性、完整性和可用性。

2.3.2 借助网络管理软件，实现网络的远程监控和管理

沈阳市教育城域网是采用先进网络技术设计的超大型计算机网络，网络管理任务较重，需要配备优秀的网管工具来帮助完成。沈阳市教育城域网既是一个服务机构又是一个管理机构，所以网络管理软件的选取要重视网络监视和控制两个方面，要将网络的当前状态呈现能力作为系统监视功能的考察点，将采取措施影响系统的运行状态作为系统控制的考察点。

3 沈阳教育城域网建设方案在实施中存在的问题

3.1 人员匮乏

沈阳教育城域网是一个大型的建设项目，需要各层次的网络技术人员、网络管理人员，人员的匮乏是一个普遍又难解决的问题，可以说，人是沈阳教育城域网建设过程中的一项最稀缺的资源。

3.2 资金不足

目前的社会现实是：部分的中小学校存在资金短缺问题，发放教职工工资都有困难的情况下，要实现“校校通”只能是心有余而力不足，尽管各级地方政府相继为学校添置了一部分信息技术的设备设施，仍然是杯水车薪，无法解决根本问题。

3.3 政策和机制问题

沈阳教育城域网建设需要大量的资金，不可能完全依靠政府投入，需要相应的投入机制和政策保障。如果向银行贷款，谁来担保？谁来偿还？假设城域网建设拥有一笔可观的资金，那么资金的管理和投入的决策机制和管理的体制显得更加重要。

4 沈阳教育城域网建设方案对策及措施

4.1 对策一：解决资金的瓶颈问题

建设都是以满足教育应用上的需求为前提，以实现教育水平的提高为根本目的。资金是制约教育发展的瓶颈，教育城域网的建设看似一项投资巨大的工程，其实是在为教育整体发展节省设备等投入费用。教育城域网的建设使得“校园网”实现“瘦身”，“瘦”在网络的互通性和资源的共享性，使具备高性能硬件的学校将其资源共享，而不具备经济和业务实力的学校，则可以借助共享的资源，进行网上学习和教学，进行信息的存储、加工等工作。这样就避免使用大量的资金进行学校个体的硬件建设，避免资金和资源的浪费，重复性投资。投入建设教育城域网最大的利益在于，过去学校内部设备和网络，由于没有必要的通讯，基本是“死的”，只有有了良好的通讯，有了带宽，有了与外界的联系，它才有了更多的生命力，这种投资才是有效益和价值的。因此，在教育信息化资金投入紧张的情况下，投入建设城域网，是节省教育信息化发展后续投入的最有效办法，这将是教育城域网价格优势又一个体现。

4.2 对策二：运营与增值服务

沈阳市城域网的建设可以依靠政府的投资完成，但是，市场经济的客观规律要求、城域网运营过程中对资金和人力资源的需求以及国家的相关政策法规的限制，使政府机构或职能部门作为沈阳市教育城域网的运营主体，不仅体制不顺，而且将使沈阳市教育城域网的运营与发展受到种种制约。出让一部分光缆资源给其他行业和组织，可以说是城域网最大的增值服务项目，在营运中将已经升值的光缆有偿出让，短期内快速收回一部分建设成本，通过更换光缆端头的设备，在保持地下光缆的畅通的前提下，提高网络的性能，吸纳更多的网络用户，实现增值。网络的增值服务如IP电话，网络视频会议、远程教育等增值的网络服务，将是更加具有市场竞争力的因素。

4.3 策三：建立和完善工程的项目执行与工程监理

沈阳教育城域网实施工程项目执行和工程监理制度，其国际惯例是业主利用其有利的市场地位，选择工程设计与监理的咨询顾问、承包商，以达到“经济”与“效率”目的。根据沈阳的实际情况，沈阳教育城域网工程在建设上，基本上采用设计、施工、监理三者分立的办法。由于沈阳教育城域网工程是复杂的系统工程，在每一项的工作中都涉及多种的技术人员参与，由于技术的不相同性和技术的协作性，需要在内部员工中首先划分合理部门，设置合理岗位；第二，制定岗位责任，明确工作分工；第三，制定完整而科学的工作流程管理制度，技术的分工和合作，以流程加以约束和管理；第四，建立项目工作组制度，在完成协作性较强的工作，成立临时的技术合作组，协作完成，在共同的工作中寻求人力资源转换的最大优势。

5 结论与建议

沈阳教育城域网建设方案，从技术方案的角度，首先是一种创新的技术解决方案，技术设计符合技术规范和标准，设备选型实用而经济，在媒介的选择上，具有一定的超前性。综上，沈阳教育城域网建设方案设计和国内外同等城市比较，更加具备经济和实用的优势，其方案的超前性和可借鉴性，值得深入研究和适度推广。沈阳教育城域网在发展的过程中，对市场环境、营销对策要不断加强研究，不断调整，注重分析互联网的发展趋势，注重分析教育城域网行业动态，注重分析客户的需求变化，及时总结并制定适宜的营销策略，占领行业市场，实现沈阳教育城域网的可持续性发展。