5G+信息通信技术人才培训平台建设及应用

胡记伟，赵志强，张 磊，薛建军，赵 平，李振国，廖远志

（武汉烽火技术服务有限公司，武汉 430205）

1 我国信息通信人才培养存在的问题

目前，我国信息通信人才培养主要面临以下两个问题。

1.1 信息通信专业学生实习实训成本居高不下

目前，我国信息通信专业高等教育仍偏重理论，大学生实践水平较低。虽然高校设置了实习实践课程，但受限于较高的实习成本和有限的实习经费，学生实习实践效果很难保证，实践水平也难以得到有效提高。我国高校和中职院校信息通信专业学生实训以线下为主，实习成本较高，其中包括交通费、安全费、资料费、餐饮费、场地费等，严重影响了高质量实习实训体验模式的规模化推广。各个学校实习经费标准参差不齐，相差很大，重点院校实习经费相对充足，非重点院校实习经费不足，学生实习实训效果难以保证。以湖北省武汉市高校为例，信息工程专业实习经费标准分为3 个档次，第一档：两所985 高校——武汉大学和华中科技大学，每年每人800 元左右。第二档：211高校，包括华中师范大学、武汉理工大学等，每年每人400 元左右。第三档：省属高校，包括湖北工业大学、武汉工程大学等，每年每人120 元左右（实习经费标准来自高校教务处）。实训经费充足，学生可以获得很好的实操体验；实习经费不足，甚至学生需要出部分费用才能凑齐实训费用，那么实操体验也难以保证。

1.2 信息通信技术人才紧缺

信息通信技术人才资源紧缺有深层次的原因：一方面，这些年信息通信行业存在无序竞争现象，行业利润急速减少，很多企业没有做好人才储备和培训工作；另一方面，高校通信专业人才培养偏重于学术理论，导致培养出的通信人才存在理论知识扎实、网络实践经验不足的问题，与企业需求脱节，这些应届大学毕业生进入企业后短时间内不能胜任岗位工作的要求，还需企业投入资源加以培养才能“真正上岗”。

2 5G+信息通信技术人才培训平台主要建设内容

当前，意识领先的教育信息化企业和学校已经开始探索5G 教育应用场景，初步形成了5G+智慧校园、5G+智慧教室、5G+直播教学、5G+全息教学、5G+VR 教学以及5G+仿真实验等新型教育应用场景［1］。在此背景下，武汉烽火技术服务有限公司联合武汉大学、华中科技大学、武汉理工大学和华中师范大学等高校以及相关企业成功建成5G+信息通信技术人才培训平台（以下简称“本平台”）。本平台始终聚焦我国信息通信技术人才培养工作的三大痛点，立足已有的核心优势和培训资源，成功建成“互联网+”数字化培训设施，与高校和企业开展深度合作，将理论学习和网络实操有机结合，不断丰富我国5G+智慧教育应用场景，共同打造优质培训资源共享、实习成本合适的信息通信技术人才培养生态，促进我国信息通信专业优质教育资源向中西部地区投送，成功实现信息通信技术人才规模化、高质量培养，为加快建设世界重要人才中心和创新高地以及发展我国5G产业提供强有力的智力支撑。本平台主要建设内容如下。

2.1 5G 直播学习系统

通过与微课堂合作，本平台已建成华中地区最大的信息通信技术人才直播学习系统。该系统通过视频互动技术，以大数据+人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术为依托，学员可以通过计算机、手机、微信App、浏览器等多种方式参加培训。该系统自带签到、白板、聊天、互动、答疑、嘉宾连麦、调查问卷、考核、无痕督课等互动功能（见图1），不仅可以保证学员的“出席率”，还为培训内容的创新提供了技术支撑。

图1 5G 直播学习系统截图

该系统具备千人规模级实时在线直播教学、百人规模级在线互动+在线实操型点对点互动教学功能，具有良好的信息通信技术人才培训“互联网+”体验环境，显著降低了信息通信技术人才培养成本，提高了信息通信技术人才培养质量和速度，为我国乃至全球5G 网络的规模化部署提供了坚实的人才保障。

2.2 E-Lab 云实验室

为了满足学员远程实操的需求，平台依托5G实验室近百端烽火5G 切片分组网（Slicing Packet Network，SPN）/ 智能传送网（Smart Transport Network，STN）设备组成5G SPN/STN 现网，建成了E-Lab 云实验室（见图2），采用数百台高可用服务器及存储器组成虚拟桌面池，通过万兆交换网络接入5G 实验室设备和瘦终端个人计算机（Personal Computer，PC），通过虚拟机与教室资源的灵活分配，使用互联网随时随地接入5G 实验室中300 多端设备资源进行远程网络实操，可同时满足50 多个班超过1000 名学员的实操需求。

图2 E-Lab 云实验室截图

E-Lab 云实验室采用了许多先进的技术，如虚拟机（Kernel-based Virtual Machine，KVM）技术、Xen技术以及VMware 技术等。其开发平台为ovirt 开源平台，同时采用了超融合人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）底层管理基础架构，该架构可以构建一个虚拟机，这个虚拟机能够完成镜像操作。

E-Lab 云实验室是一种新型培训服务模式，其中搭建了包括承载网、传输网和接入网等5G 网络在内的端到端组网环境，通过云计算、大数据和“互联网+”等数字技术为学员提供单站开通、站点测试、设备连纤、设备联调、业务开通、业务验证、业务查询、日常维护、站点巡检、故障处理、网络评估以及网络优化等信息通信网络远程实操服务。有了E-Lab 云实验室，学员可以通过网络上的任何工作站来参与培训活动，且不受时间、地点的限制，也可以远程进行方案演示、方案验证等。这种方式不但成本低、覆盖面广，而且能有效提升学员网络实操技能，得到了学员的广泛认可。

2.3 教学仿真软件系统

本平台成功开发出教学仿真软件系统，主要具有以下功能。

（1）能够为用户提供模拟5G 网络组建与设计功能，如设计一个5G 核心网络，也可以设计一个演进的通用陆基无线接入网。（2）支持网络拓扑规划功能，可根据任务描述，通过网元部署及连线完成5G 承载网3 种网元功能及承载网规划拓扑设计。（3）支持硬件配置功能，可根据任务描述，完成设备的型号选择、布放以及线缆连接等任务。（4）可以完成5G 承载网机房硬件配置，比如实现网际互联协议（Internet Protocol，IP）地址配置，完成设备之间、设备与网络光纤配线架之间的数据连接。（5）可以完成5G 承载网业务开通操作，支持IP 地址、路由等规划配置，也可以完成FlexE 切片/聚合/交叉配置以及前传网络配置。（6）支持业务调试功能，可根据任务需求，在虚拟项目上完成IP 链路调试及网络优化，以保证网络正常运行。

3 5G+信息通信技术人才培训平台创新性

本平台总体技术方案和技术路线就是采用自研的新型5G 组网方案搭建5G SPN/STN 网络教学实训系统（见图3），采用以5G SPN/STN 为代表的新一代骨干和城域范围内5G 承载网络设备，支持FlexE 切片及软件定义网络（Software-defined Networking，SDN）技术。对一般的城域SPN/STN 网络来说，其结构分为核心层、汇聚层、接入层3 层，包含核心SPN/STN、骨干汇聚SPN/STN、普通汇聚SPN/STN 及接入SPN/STN 节点。业务由接入节点接入，汇聚节点进行流量汇聚，核心节点作为城域流量出口与骨干网对接。SDN 管控平台与所有节点建立点对点连接，实现端到端FlexE 切片，且为网络切片提供集中管理和控制服务。学员可使用瘦终端连接云桌面平台，且云桌面可提供各类瘦终端组建业务验证网络及管控网络。

图3 5G SPN/STN 网络教学实训系统组网拓扑

“5G+智慧教育”不仅是对传统线上教育的速度提升，还是5G 技术与教育理念的深度融合和全面创新［2］。本平台创新性主要体现在以下4 个方面。

3.1 理念创新

本平台成功与高校和中职学校合作开展了信息通信技术人才定制化培养工作，联合开发和设计培训课程，委托武汉烽火技术服务有限公司一批技术骨干担任高校合作培养导师，突破了我国信息通信人才传统培养方式，促进信息通信专业理论和信息通信网络实践有机结合，促使学生实训工作高质量完成，显著提高了学生的实操水平，推动我国信息通信产业和信息通信专业教育在更广范围、更深程度、更高水平融合发展。

3.2 技术创新

本平台采用虚拟现实、云计算、大数据等数字技术，结合烽火690/650E 系列5G SPN 设备和端到端的组网模式搭建5G SPN 现网，接入和传输承载带宽与容量提升10 倍以上，接入速率超过20 G/秒。结合自研的公有云内容分发网络（Content Delivery Network，CDN）加速和远程控制软件，学员可以远程模拟5G 网络智能开通、智能交付及智能运维等应用场景。本平台还支持个人计算机（Personal Computer，PC）、手机等终端进行直播、学习、考核、认证等操作。

3.3 应用创新

本平台成功建成我国信息通信技术领域虚拟现实-远程教学、在线学习和互动课堂3 种5G+智慧教育应用场景，并在超过30 所高校和中职学校以及超过100 家企业信息通信人才培养项目中得到应用，成功培养超过10 000 名信息通信技术人才，丰富了我国5G+智慧教育应用场景，推动我国5G+智慧教育应用不断创新。

3.4 模式创新

本平台构建了设备软硬件智能体系，有效建立了“5G+智慧教育”教学模式［3］，开展了5G 直播学习、远程实操、远程考核、远程认证等在线教育工作，注重培训体验、课堂互动和个性化学习，持续提高培训体验感和效率。本平台突破传统的集中面授模式，采用云培训新模式，在保证培训效果的同时避免了学员面对面接触，成功推动我国专业技术人才培训向“在线培训+体验教育”转型。

4 5G+信息通信技术人才培训平台应用效果

智慧教育不仅是智能技术在教育中的应用，更是智能时代教育的全面转型与变革［4］。本平台服务对象主要包括高校、中职学校和企业，成功建成虚拟现实-远程教学、在线学习和互动课堂3 种5G+智慧教育应用场景，面向学员开展了信息通信技术远程教学和信息通信网络远程实操，取得以下应用效果。

4.1 开展5G+智慧教育，推动培训模式创新，增强了学习效果，提高了培训满意度

本平台采用5G、大数据、云计算和人工智能等数字技术，通过5G 直播学习系统进行沉浸互动式教学，激发了学员学习兴趣，提升了其学习能力；通过5G空中课堂，成功打破空间限制，使不同地区的学员加入课堂听课、参与答疑，实现便捷的课堂实时交互，重塑在线教育数字化体验，学员足不出户便可做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解，使培训模式从传统的“被动接受式”转为“自主探索式”。

本平台建成在线学习平台，拥有多种信息通信技术课程（中英文课程均有），包括PPT 讲义和录播视频。该平台面向全球学员24 小时全天候免费开放，为学员自学开辟了“互联网+”教育通道，推动优质教育资源共享。

4.2 开展远程实操，显著降低了实训成本，促进优质教育资源共享

本平台建成E-Lab 云实验室和教学仿真软件系统，实时承载量超过1 000 人，可以开展规模化远程实训。学员通过网络可以模拟设备安装、测试、维护、故障处理等网络操作，节省了交通费、安全费、场地费、资料费等实训成本，节约了75%的实训成本，推动我国信息通信专业教育成本下降，促进我国教育高质量发展。

另外，我国非重点院校教育经费普遍紧张，单个学生每年实训费用很低，很难获得体验感较强的实训环境。通过虚拟现实和网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，NFV）技术，本平台实操承载量大幅提高，使得单次实操成本显著降低，学员可以获得较高体验感的5G 承载网实操，推进高质量教育资源共享，促进我国高等教育均衡发展。

4.3 开展“数字化体验培训”，推动我国信息通信技术人才规模化高质量培训，为我国信息通信产业高质量发展提供了智力支撑

本平台引入了5G 和白板技术，建成5G 直播学习系统，采用新型直播教学模式，提高教师和学员间的互动效率，满足学员个性化的培训需求，提升了培训效率。该系统具有很强的稳定性和即时性，实现了移动端和PC 端之间的互通，突破时空限制，推动我国信息通信技术人才培训向“在线培训+体验教育”转型，实现我国信息通信技术人才规模化高质量培训，满足我国信息通信产业快速发展的需求。

在5G 直播学习系统中可以构建多重学习场景，加强了师生之间的互动，拓展了在线教育培训功能，具有极佳的体验感，提高了学员的黏性，累计培训超过10 000 名信息通信技术人才，成功搭建我国信息通信高素质人才储备库和信息通信技术人才供需平台，推动解决我国信息通信产业专业技术人才紧缺的问题，促进我国信息通信产业高质量发展。

目前，本平台成功入选工信部和教育部“5G+智慧教育”应用试点项目，已与武汉大学、华中科技大学、武汉理工大学、武汉软件工程职业学院、武汉盈信通科技有限公司等院校和企业开展深度合作，服务企业超过100 家，累计培训规模超过10 000 人，成功打造一种优质培训资源共享、实习成本合适的信息通信技术人才培养生态，探索出一种满足大规模与个性化需求的新型人才培养模式［5］，实现了我国信息通信技术人才规模化高质量培养，为加快建设世界重要人才中心和创新高地，以及发展我国5G 产业提供了强有力的智力支撑。