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智慧校园建设背景下高职校园基础网络环境建设的问题与对策研究

来源:用户上传      作者:杨超

  摘要:近年来宁夏地区各高职院校借助“互联网+教育”政策与物联网、云计算、大数据等技术优势,不断探索符合自身的智慧校园建设之路,然而要实现智慧校园美好的愿景建设目标仍必须依托于现有的网络基础环境设施,该文通过分析宁夏工商职业技术学院基础网络环境中存在的典型问题,提出一些合理化的处置对策及建议,为学院下一步实施校园基础网络环境改造和优化提供一些参考。
  关键词:高职院校;智慧校园;基础网络环境
  中图分类号:TP393 文献标识码:A
  文章编号:1009-3044(2022)32-0081-04
  2010年6月,中共中央政治局审议并通过了《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》的纲领性文件,规划纲要对教育信息化十年发展做出了方向性指导并明确指出信息技术对教育发展的重要影响,同年浙江大学提出了智慧校园的概念,其概念的核心思想就是充分利用信息化技术,通过监测、分析、融合、智能响应等方式,综合学校各职能部门,融合优化现有资源,提供质量更高的教学服务,构建智慧校园,保障教育的可持续发展[1]。宁夏工商职业技术学院作为全国首批百所骨干高职院校,率先走上了探索符合自身实际的教育信息化及智慧校园建设之路,全力推进学院教育教W信息化的改革与创新,积极推动信息技术与课堂教学深度融合,建设“人人皆学、处处能学、时时可学”的智慧校园[2]。随着学院近年来的快速发展,学院现有的基础网络环境已无法满足当前“互联网+教育”新形势下的智慧校园建设,并逐渐暴露出一些问题,笔者作为参与智慧校园建设的一分子。对学院基础网络环境中存在的若干问题进行了分析和总结,具体包含以下几个方面:
  1 高职院校校园基础网络环境中普遍存在的问题
  1.1 设备间相关问题
  设备间存在的相关问题通过分析可具体归纳为两类问题。
  第一类是设计规划的问题。楼宇设备间是校园网络的中转站,在整体校园网结构设计规划中占有着非常重要的地位,通常在早期的校园基础网络建设之初会因楼宇设计规划上的不足而存在一些问题:(1)设备间的规划选址问题。具体可表现为设备间在使用空间上过于狭小,使用非规范设备间的房间充当设备间使用的情况,如楼梯背面的隔间,此种情况下房间内只能部署安装单个1米2以下的标准落地机柜或采用壁挂式机柜,这样就会给后期增加和扩充各类网络设备带来麻烦。(2)设备间的强弱电分离问题.绝大部分高职院校在校园网建设早期并未充分考虑到设备间的强弱电分离,这也是设计规划不足导致的,再加上后期存在的私搭乱接现象使得设备间易发生线路干扰、设备短路损坏以及存在火灾隐患等情况。
  第二类是设备间的管理问题。以宁夏工商职业技术学院为例,设备间由所在楼宇部门或所在各二级学院进行统一管理,但管理的职责及划分并不明确,再加上各管理部门对设备间管理不重视,极易导致以下情况发生:(1)没有严格的准入和登记制度,设备间谁都可以进,再加上移动和电信部门的维护人员经常进出设备间检查和调试线路,并且每次检查维护的人员都不一样,因此在维护过程中一旦发生设备间线路或设备故障就无法定位责任人员。(2)设备间无专人管理,管理员流动性大,责任心不强,时常发生设备间钥匙丢失或找不到的情况,一旦丢失就只能破锁处理,从而给设备间的管理带来不便。(3)设备间被当作库房使用,里面堆放杂物,也无保洁人员定期清扫,卫生环境差,使得设备间电气设备的运行环境十分恶劣,极大降低了各类设备的使用寿命,容易发生设备故障从而导致断电断网等情况的发生。
  1.2 楼宇综合布线系统相关问题
  综合布线工程可以说是校园基础有线网络的根基,但是随着智慧校园建设步伐的深入逐渐暴露出一些具有普遍性的问题。
  第一是原楼宇房间内信息点位设计规划不足导致的问题,包含两个方面:第一个方面是根据机关事业单位办公用房面积标准的要求,需要把原有面积较大的办公室进行分割,分割前因原有房间内的信息点位不足就导致了分割后的房间无信息点位而无法提供办公网络的支持,并且存在施工方在进行房间分割施工时未及时与学院的网络管理部门进行沟通,导致房间分割施工完成后才想到部署信息点位,不仅造成资源浪费,而且需要花费较大代价重新铺设线路解决。第二个方面是座机电话点位的问题,以宁夏工商职业技术学院为例,学院行政办公楼宇的综合布线在设计之初并没有考虑到为各房间内安装座机电话而预留独立的电话点位和线路,这样在后续的办公座机电话安装过程中就不得不占用原房间内的有线网络线路而导致网络信息点位无法正常使用。
  第二是楼宇综合布线系统中的有线网络线路预留长度超标的问题,设备间内多余线缆盘的堆放存在老鼠啃咬现象,如图1所示。同时有线网络中的跳线布扎不规范,理线架标识不清,为后续遇到网络故障进行排查时设置了障碍,如图2所示。
  第三是楼宇间光缆链路改造和扩容问题。随着时间的推移,绝大多数高职院校都会面临光缆饱和后的扩容问题,以宁夏工商职业技术学院为例,学院以被教育部认定为“国家优质专科高等职业院校”“中国特色高水平高职院校和专业建设单位”为契机,同时又借助宁夏“互联网+教育”示范省(区)的相关政策和优势,使得学院近年来整体信息化水平有了长足的发展,智慧校园的建设成果是学院信息化水平的最好展示,但智慧校园建设需要以校园基础网络作为支撑,目前学院原有校园楼宇光缆容量已无法支撑现有需求,急需扩容,且原有光缆铺设地标已经老化、标识不清,从而导致校园内各类施工偶尔出现挖断光缆的问题。相信绝大多数高职院校在智慧校园建设过程中或多或少会遇到此类问题,那么针对光缆链路的改造和扩容势在必行。通过对现有楼宇内部网络、设备间、楼宇间光缆链路进行重新设计规划建设,同时针对性地对有线网络进行优化和调整,才能满足学院未来智慧校园建设和信息化发展的需求。

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  1.3 有线网络规划设计相关问题
  校园基础网络本身是一张庞大的局域网,高职院校的校园网络结构设计较多采用传统的三层网络结构,即接入层、汇聚层、核心层[3]。如何在现有的校园基础网络之上进行合理的改造优化升级,使之适应智慧校园建设需求是网络技术工作者需要共同探索的目标,在早期的校园网络建设之初,好的网络结构规划设计会直接从带宽效率、运维管理、业务的灵活可扩容三个方面影响用户后期的使用体验感,而绝大多数的高职院校在校园基础网络规划设计上是不可能做到面面俱到的,大多数都是在不断的发展过程中暴露出基础网络规划设计不足的一些问题。这些问题可分为以下三个方面:以宁夏工商职业技术学院为例,第一个方面是网络地址规划问题,终端地址段、设备互连地址段、业务地址段不分类,相互覆盖,地址段不连续,给后期的运维管理和地址扩充带来极大的麻烦,易发生终端地址、业务地址冲突等现象,造成断网和校园服务中断的问题。同时也会造成网络设备路由表项无法汇聚和优化的问题。第二个方面是各终端地址段、业务地址段、互连地址段虚拟局域网ID定义不明确,没有制定相关的虚拟局域网ID编制标准,虚拟机局域网ID编排随意性强,在运维管理人员调试及扩容业务的时候容易发生因虚拟局域网标识冲突导致的网络故障,这类故障常因跨多个设备而增加了排查难度,不但耗费了人力,还给运维人员调整优化网络增加了阻力。第三个方面就是校园监控、广播等网络未做独立的局域网络设计,在局部与校园网混接,各楼宇的监控、广播网络均会接入楼宇汇聚设备上,在楼宇端使用同一套网络,那么在一定范围内发生网络故障时就会直接影响监控、广播的正常使用,并且在网络使用高峰期间还会发生相互干扰,造成带宽不稳定等现象。
  2 高职院校校园基础网络环境中存在问题的处置对策及有线网络优化思路
  目前各高职院校都在依托智慧校园实现诸如一卡通、校园综合网上服务、智慧门禁、智慧安防等一系列的智慧校园应用,并在此等应用基础上融入校园大数据、校园云服务、物联网等新技术,构建下一代智慧校园体系[4]。为了实现这个目标必须正确对待承载智慧校园体系的校园基础网络中存在的具有普遍性特征的这些问题,针对这些问题有以下处置对策。
  2.1 设备间及楼宇综合布线系统相关问题处置对策
  设备间选址和楼宇综合布线系统中存在的信息点位不足、光缆扩容的问题可统一归结为规划建设问题,此类问题可通过结合智慧校园相关建设项目申请资金支持进行重新规划设计或改造来解决。以宁夏工商职业技术学院为例,学院的校园基础网络系统自2010年建设并投入使用至今已运行十年有余,已经进入新旧网络系统的改造升级期,依托智慧校园建设理念,现有的校园基础网络系统已经无法满足智慧校园应用建设需求,必然面临着改造或者重新规划建设,因此在建设之前做好统一的规划和设计显得尤为重要,设计时就应该将信息点位的规划结合行政办公用房改造、各二级学院的智慧教室、机房、实训仿真教室建设以及楼宇光缆扩容统一纳入设计规划中,以避免各楼宇所在部门和各二级学院后期独自进行局部网络和综合布线系统改造带来的网络管理困难和重复建设造成的资金浪费问题。对于综合布线系统中设备间线缆捆扎不规范的问题,可以进行综合布线系统改造时直接摒弃理线架配线的方式,直接将双绞线统一布扎至交换设备,并打好标识,这样就省去了跳线的步骤以及后面产生的跳线捆扎问题,如图3所示。
  针对设备间管理方面的问题,本文有以下建议:(1)明确设备间的主管部门或单位,依据设备间的使用主体选出主管部门.以宁夏工商职业技术学院为例,学院的各楼宇设备间本来由楼宇所在部门或二级学院管理,但管理设备间对于各部门、二级学院来说并不是其主要的业务范围,因此对于设备间管理无法引起足够的重视,由此造成了设备间被当作库房使用、人员随意进出、线路私搭乱接、各类电气故障频发的局面。为了彻底解Q此类问题,应将设备间管理划归至主体使用部门,如网络管理部门、后勤电气维护部门等。(2)完善制度建设.依照设备间相关操作规范制定完整的登记、准入、运维作业、上报等流程规范和保障制度,通过制度手段来强化设备间的管理。(3)针对施工人员的管理.在施工人员的管理上需要借助信息化手段,通过校外人员入校信息登记系统、智能监控、电子门禁等方式对进入设备间的施工人员进行严格管控,杜绝各类防火、防盗、线路设备故障、私搭乱接、非规范设备安装等问题,保障设备间中各类电气、智能、自动化设备的长久稳定运行。
  2.2 有线网络规划设计问题处置对策
  网络地址规划和虚拟局域网ID混乱的问题在高职院校中是普遍存在的,此类问题主要是没有制定相应的地址规划和编制标准,网络管理人员依据自身喜好随意进行分配最终导致的结果。为了解决此类问题,关键在于制定符合高职院校当前自身实际情况的编制规则及标准上,对于网络地址规划可建立分类表,如按照办公、会议、公共教学及实训场地、机房等类别划分,或按照楼宇、楼层、房间号等类别来划分。对于虚拟机局域网ID编制可同样参考以上方式,如按照网络设备互联、办公、教学、机房等进行分类,这样可以避免上述混乱问题。对于监控和广播网络的问题,可以通过楼宇光缆将监控、广播网络连接至核心交换设备并设置独立的网络,使其产生的流量避免与教学或办公流量在楼宇节点汇聚,因核心设备性能较高,可以较好地承载广播和监控的音视频流量,如此可解决广播和监控网络接入楼宇汇聚而产生的一系列问题。
  2.3 依托现有三层网络结构的有线网络优化思路
  针对校园网传统的三层网络结构,如何进行合理的优化来提升带宽效率是网络运维管理人员值得去研究的,可以从以下五个方面入手:(1)核定楼宇用户量,合理分配VLAN,简化局部网络层次结构.以宁夏工商职业技术学院为例,通常实训教学楼内有较多的机房和实训室分布,因此在VLAN划分的数量上就比较多。相反,如行政办公楼日常办公主机数量远不如实训教学楼的多,可以按楼层划分出VLAN,且相较于实训教学楼的VLAN数量要少出很多,这样就可以将行政办公楼的三层网络结构减少为二层结构,直接将VLAN的网关上移至核心交换以降低路由转发次数来提升局部带宽响应。(2)提升楼宇间的带宽容量,目前大多数交换设备都配备了万兆接口,可以通过交换设备的链路聚合功能成倍地提高楼宇间的传输带宽。(3)合理编排校内私有地址段分布,通过OSPF协议将连续地址段按区域进行路由汇总以减少交换设备上的路由表项来提高转发效率。(4)注意交换设备性能是否满足当前流量的需求,如不满足时需要及时更换更高性能的交换设备。(5)尽可能地减少接入层及以下的串并联小型交换设备的使用,能不用就不用,因该层使用的交换设备性能普遍较低,且无散热系统支持,长时间工作存在卡死现象从而导致断网问题。
  3 结束语
  在全国高职院校智慧校园建设、“互联网+教育”的教育发展大背景下[5],越来越多高职院校的基础网络亦将步入或已步入老化和更替的阶段,进行重建或改造优化是必经之路,只有使其与智慧校园体系相匹配,并且将物联网、大数据、云计算、AI等技术融入进来,才能最终实现真正意义上的“智慧校园”。
  参考文献:
  [1] 张江荣.议高职院校校园网基础平台的升级改造[J].信息与电脑(理论版),2014(4):93-94.
  [2] 李颖.兰州新区职教园智慧校园现状与发展趋势情况研究[J].中国新通信,2021,23(19):78-79.
  [3] 周永馗.智慧校园基础设施之计算机网络系统规划设计[J].智能建筑,2019(7):77-80.
  [4] 杨志和.智慧校园的基础网络建设[J].上海电机学院学报,2011,14(3):182-186.
  [5] 胡颖,周莲波.智慧校园的网络基础设施设计――以营口职业技术学院异地新建校区项目为例[J].辽宁师专学报(自然科学版),2020,22(1):25-27,42.
  【通联编辑:代影】

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