高职院校智慧校园网络基础设施总体规划探讨

【摘 要】本文以广西电力职业技术学院为例，按照国家职业院校数字校园实验校建设规范和智能化校园的要求，总体规划学校智慧校园网络基础设施，包括综合布线、数据中心、有线无线一体化等主要设计方案，充分考虑云计算、大数据、移动化、智能化等新一代信息技术，力图使学校的信息化建设在更高的起点上推进。

【关键词】教育信息化2.0  高职院校  智慧校园网络  基础设施  新校区信息化  总体规划

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2020）04C-0190-03

随着教育部《教育信息化2.0行动计划》《关于进一步推进职业教育信息化发展的指导意见》，以及《广西教育信息化发展规划（2017—2020年）》等信息化顶层设计制度的出台，职业教育信息化迎来了新的发展阶段。“教育信息化2.0”要求教育信息化工作者在应用信息技術时，要从应用融合发展向创新融合发展转变。当下，广西不少高职院校正在大力推进新校区建设，以满足不断增长的入学需求。而一个校区网络信息化基础设施设计好坏，决定了未来智慧校园建设的基础。如何设计出具有先进性、前瞻性和稳定性的网络基础设施规划，满足当前云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的需求，成为各职业院校规划新校区的重点难点问题。本文以广西电力职业技术学院新校区为例进行介绍。

一、总体规划设计原则

（一）需求导向，统一规划

不同高职院校的办学特色不同，其开设课程、校园文化、办学类别、招生规模等都能凸显各学校的特点。广西电力职业技术学院是一所能源电力类特色鲜明的综合类高职院校。在过去5年中，学校成功申报了自治区级教育信息化试点单位和教育部职成司牵头、中央电教馆具体承担指导的“职业院校数字校园建设实验校项目”，打通了基于数据流转的校本教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台，并以一站式数字校园门户和清华优慕课在线平台为信息化载体，大力推动混合式教学改革，目前已立项317门课程，选课学生达1.4万，访问量696万。未来，学校还将大力推动混合教学模式改革和基于能源互联网的智慧校园建设。在这些可以预期的信息化应用需求下，就要选择合适的技术路径，打造相适应的信息化基础设施。

（二）分步实施，突出重点

新校区的信息化项目往往需要投入大量的资金，每个子项目均是几百万以上的规模，在建筑施工前期就要充分介入建筑施工图纸的层面，但要合理安排项目顺序，哪些项目是前期做哪些项目是后期做，都要做好计划。比如弱电管道的设计就须在前期施工方做单体设计时介入，避免后期不必要的二次施工。从优先级上考虑，首先重点考虑满足最基本需求的设施，比如上网、一卡通，教学投影等。

（三）充分调研，合理选型

以技术的前瞻性、可靠性、经济性为目标，在充分考虑主要的网络基础施工时，要充分调研使用的技术、设备选型，在满足未来几年信息化发展趋势和确保网络正常运行的条件下，尽可能降低网络的建造成本和运行费用。就可靠性而言，重要核心项目必须采用具有高可靠性的总体设计，采用相对成熟的技术和设备，如校园网络在设计网络拓扑时，每个节点考虑线路冗余。

（四）资源共用，信息共享

要合理利用旧有信息资源，避免软硬件资源的投资浪费。比如广西电力职业技术学院新校区建成后要考虑旧校区能够搬迁过去使用的信息设备。对于新建数据中心，可建立跨校区专线形成局域网，物理上打通跨校区数据通道，共用计算资源和存储，做到资源共享，避免部分设备重复投入。

二、规划目标和设计思路

（一）建设目标

比照2015年教育部发布的《职业院校数字校园建设规范》已经过去近5年，广西电力职业技术学院新校区信息化基础设施建设标准要有明显提高，除了要满足在校生1.2万人的基本信息化需求外，还要考虑最新智能化技术尤其是能源互联网技术的变化。为此，规划设定了下列具体目标：校园网出口带宽达到8G以上，无线网络实现全覆盖，云计算中心资源池比2019年扩大一倍，实现资源动态智能高效管理;引入能源互联网、SDN（软件定义网络）、NFV（网络功能虚拟化）等技术在新校区网络建设中的应用;按照数字广西和广西教育子网要求，实现IPV6部署和5G信号覆盖，部分高密用网楼宇引入全光网络;融合各部门数据，加强物联网、可视化、地理GIS等技术在校园管理中的应用，在新校区积极发展智能建筑、智慧教室、智慧路灯、智能充电桩、智能垃圾桶、智能停车场、智能管网等智能设施建设，建设智慧教室建设100间;对校区内能源资源（水、电、气、热等能效）进行全方位、全过程实时监管，建成能源综合管控绿色区域示范单位。

（二）设计思路

新校区智慧校园是一项复杂的系统工程，必须采用系统化思维和方法设计与实施方案。首先，要整体规划。网络基础设施作为智慧校园架构的底层，是支撑上层应用的物理层基础，可构建模块化、灵活可扩展的技术架构，充分考虑云计算、大数据、移动化、智能化等技术趋势和安全性保障。其次，设计进度上要以点带面，步步推进，注重实效。

三、主要建设内容

（一）综合布线管道工程

为了满足教学、科研及办公的通信要求，综合布线管理系统的设计目标是：以现代科学为指导，以综合布线技术、计算机技术、通信技术和自动化技术为支撑，建立一套统一规划、高度集成、模块化开放的布线管理系统，全面实现学校通信、管理手段的智能化、集成化管理。广西电力职业技术学院综合布线管道工程包括数据中心机房到各楼宇的光纤干道和每栋楼的综合布线工程。主干路要考虑多做几条管路冗余，路径选择在围绕数据中心的方位，比如学校数据中心位于新校区中部，到各楼宇的主干管道物理路径上就类似于十字型布局，逻辑上呈星型结构，规划了双通道，可以避免单线单点故障影响某路的网络。在施工时要考虑弱电管道和其他管道的各自埋深，以及相互之间的间隔距离。在光纤芯数要选择96～114芯左右，预期可满足未来10年内各项网络业务的用网需求。

考虑到成熟度和稳定性，在实际设计时，采用双万兆主干、千兆到桌面的三层架构，部分信息密集点使用光纤到户的混合型方案。接入层以上交换设备实施双链路冗余配置，每层楼均设计一个弱电间。弱电间置于楼层中部，各信息点通过6类网线汇聚到各层接入交换机。对于不同功能区的建设区域，信息点的数量和位置要根据相应的功能来合理布置，适当冗余。各层桥架也要适当预留好承载宽度。

（二）数据中心机房工程

数据中心是智慧校园的心脏，是智慧校园各项智能化功能得以实现的控制中枢。老师、学生和外来访问人员都需要依赖数据中心里的数据和资源才能有效进行工作交流与学习。近年来，随着互联网和 Web 技术的兴起，数据中心的战略地位变得越来越重要，因为它不但能提高教学质量，改善工作业务流程，还能加快教育变革的进程。数据中心机房的设计直接影响到设备的稳定性和可靠性、使用效率和寿命，又是值班人员进行操作和管理的场所，所以机房设计既要满足数据中心机房内设备的运行环境，又要考虑工作人员工作環境的舒适性，即以人为本、人机并重的基本理念。

广西电力职业技术学院规划了230平方米的数据中心机房，位于一层，共规划5个功能间，分别是主机房、监控室、配线间、储物间、电池间等。规划按《电子信息系统机房设计规范》（GB-50174-2017）B级机房标准建设，以模块化、一体化机房进行设计。主机房配置服务器机柜、网络机柜，制冷量列间空调，双路UPS供电，以及配套的机房装修、综合布线、动环监控、气体消防、新风系统、防雷接地等系统。预期可放置25个服务器机柜、20个网络机柜以上。

机房用电由大楼提供2路500A以上不同变压器的电源，分别作为A、B路两路市电引入条件。供电路由采用三相五芯电缆线，机房内设置1台总输入配电柜，分别接大楼引入的A、B 路切换后电源。使UPS供电系统形成（N+1）冗余的供电模式，设计等级达到机房B级标准。

机房安全采用基于动环的监控系统，包含集中监控、运维管理、运营管理、能效管理等功能，还可以对数据中心的能源、资源、运维活动等进行智能化管理，提高人均运维效率、降低能源成本与提高资源使用率。此外，还有物理监控门禁、消防安全、远程管理等模块。

（三）校园有线无线一体化工程

为使新校区校园网具备有线无线统一管理的能力，规划通过智能网管软件实现有线无线认证、设备资产管理、有线无线等各种资源之间的智能联动，为实现一体化、可信任、业务隔离、精细感知的校园管理打下基础。在物理层设计上，整体网络以中心机房为核心点，有线无线共用核心层设备，采用星型拓扑结构，网络核心层设备部署在中心机房。核心层的建设基于高可靠、高性能、高安全以及可扩展性强的原则。在核心层规划部署2台高性能核心交换机，采用CLOS多级多交换机架构，保障新校园网络核心的高性能和高可靠性。汇聚层分为有线和无线部分，各自为接入层提供基于策略的连接，如地址合并、协议过滤、路由服务、认证管理等，通过VLAN网段划分与网络隔离，防止某些网段的问题蔓延和影响到核心层。

对于5G的出现是否会影响到学校场景实施无线覆盖，笔者认为并不影响。由于在教学场景中，无线的用网需求很多都是在内网资源快速互通和并发的基础上，室内无线的性能相比5G更适合教学场景。广西电力职业技术学院新校区无线校园网规划除了整个校园覆盖外，考虑到学校开展的混合教学场景，需要在公共教室和实训室布置高密无线，满足整个班学生人数同时手机点播校内视频的需求，主要包括教学综合楼、食堂、图书馆等高密用网场所，为学校老师和学生提供高并发的无线网络接入体验。

IPv6作为未来网络的发展方向，已经在高校开始局部使用，广西电力职业技术学院新校区有线和无线网络的建设，也要充分考虑 IPv6的支持。选用交换设备要支持 IPv4/IPv6双协议栈，对于无线设备要自动地与无线控制器进行注册提供漫游服务。同时，为保障不同厂家接入设备的认证，部署第三方认证设备进行统一认证，对接数字校园数据中心师生用户数据，让数字校园认证接管交换设备的认证界面，实现网络认证与数字门户认证的统一。同时，作为终端设备，考虑将学生教学上网日志数据进行收集，为教学大数据分析提供支撑。比如可以通过网络日志系统分析各个教室每个时段的空闲情况进行教室的合理调配，并且可以将课表结合终端的位置时间进行课程信息的推送等。学生也可以利用无线终端如手机、IPad很直观地在系统中查看当前各个自习室都有多少人，以便选择合适的教室进行自习，并且在路过每个自习室的时候都会收到当前自习室的课程信息，以便自己安排学习时间。

教育信息化发展越来越快，对学校信息化管理人员的专业水平要求也越来越高。从数字校园走向智慧校园，带来的不仅仅是技术上的进步，更是要求提升信息化理念。高职院校新校区的信息化网络基础设施是智慧校园建设的重点和难点，既要和新校区其他基建项目结合，又要切合教学和管理上实际需求，才能正确规划和实施。

【参考文献】

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[2]徐靖程.教育部印发《教育信息化2.0行动计划》[J].中小学信息技术教育，2018（5）

[3]刘逸，秦景良.“互联网+教育”助力广西电力职业技术学院打造电力职教新生态[J].广西电业，2019（4）

[4]李贺.我国职业院校数字校园建设实践与探索[J].电化教育研究，2019（11）

【基金项目】2019年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目“基于大数据背景下的职业院校智慧校园建设的研究与实践”（2019KY1496）;2019年广西教育厅广西职业教育教学改革研究项目“教育信息化战略下构建电力高职教育教学新生态的研究与实践”（GXGZJG2019A006）;2019年广西电力职业技术学院教改项目“基于‘人工智能+的职业公共课程智慧课堂教学体系建设研究”（2019KY1496）

【作者简介】秦景良（1985— ），男，广西南宁人，广西电力职业技术学院现代教育技术中心工程师。

（责编 王 一）