全光无线网构建燕山大学数字校园崭新生态

　　随着云计算、大数据、5G技术和光网络等新兴技术逐渐成熟,以及ChatGPT、AI绘画等人工智能新技术横空出世,前沿技术给高校带来了巨大影响,在推动高校创新教育模式,适应多样化学习场景,提升教育质量的同时,也对高校的教育数字化转型工作提出了更高的挑战。

　　作为以信息技术推动学校治理能力提升的实践者,燕山大学致力于加强信息化技术对教学科研工作的支持,构建基于网络的优质教学资源平台和学习辅助平台,搭建符合时代需求的新型教育基础设施,鼓励教师使用新技术开展教学,推进现代信息技术与教育教学深度融合。

　　教学模式变革带来技术新挑战

　　燕山大学是河北省人民政府、教育部、工业和信息化部、国家国防科技工业局四方共建的全国重点大学,河北省重点支持的国家一流大学和世界一流学科建设高校,北京高科大学联盟成员。学校占地面积4000亩,建筑面积125万平方米。现有在校师生4万余人。

　　近年来,燕山大学积极推进信息技术与教育教学深度融合,提升课程建设质量,打造适应新时代要求的具有燕山大学特色的一流本科课程体系,积极探索线上线下混合式教学模式。目前学校开展混合式教学的课程数量超过350门,实现了线上有资源、线下可反馈,课前有任务、课中有项目、课后有实践,师生有协作、平台有监测。虚拟仿真实验教学占比也不断增多,教育教学质量显著提高。与此同时,新型教学模式的普及也对学校的信息化基础设施提出了更高的要求。

　　伴随着移动互联网与物联网技术的发展,学校内各类专业课程同样对校园网络提出了新的要求,如机械工程、材料科学与工程专业的3D建模技术实训、材料模拟技术实训等新工科专业的科研实验不再局限于教室之内,搭建一张能够满足新场景下科研实验、实训课程等业务需求的泛在立体、高速低延时、易扩展、安全可控的校园网络,成为新一代校园网建设的重要目标之一。

　　全光无线校园网建设探索

　　当前,燕山大学已经建成了全面覆盖东、西校区的高速光纤网络,通过校园网核心虚拟化技术,实现东、西校区双40G链路互联、楼宇主干链路以及学生公寓上行链路20G互联,学校联网主机数量超过30000台,拥有各类应用系统170余个,构建了一套完备的网络环境和信息服务体系,为数字校园深入发展夯实了基础。

　　如何更好的推动学校的信息化建设?燕山大学信息技术中心主任杨永涛表示,高校信息化建设不能脱离教育本质,要以解决教育过程中的堵点和痛点问题为核心,用信息技术助推高校治理模式变革。燕山大学根据教育部印发的《高等学校数字校园建设规范(试行)》文件要求,积极开展教育数字化转型,推动数字校园建设,在推进中充分发挥网络基础设施的支撑保障作用,促进教育教学与校园管理服务深度融合。

　　1.因地制宜破解现实难题

　　在数字校园建设特别是校园网建设过程中,有三个显著问题逐步摆在面前。

　　一是学校当前网络的孤岛多,无法形成一张泛在高速、互联互通的整体网络。由于历史原因,校园网在室外存在网络盲区,部分宿舍网与校园网分离,宿舍网无法使用CERNET,资源访问受限。

　　二是网络稳定性差,故障处理效率低。网络设备类型众多,链路资源老化严重,多方面因素交叉导致故障定位困难,排查周期长,给网络管理和运维带来极大挑战。

　　三是新业务拓展困难,体验不佳。线上教学、视频会议、移动办公等新业务场景对网络性能和覆盖广度提出了更高要求,传统连通、可达的网络要求已经被高带宽、低延迟、强安全所取代。

　　为了破解这些现实难题,燕山大学因地制宜制定了“翔燕计划”:于2016年将宿舍网并入校园网,采用统一准入认证模式,免费开放学生公寓区域的有线网络。重构管网,按照数字校园长远发展的需要,对全校主干管网进行了重构性改造,实现了东西校区主干校园网光缆链路双144芯,各楼宇24-72芯的光纤资源储备。多网融合改造,将宿舍网与校园网进行融合,实现校园“一张网”服务,统一管控。

　　2.因时制宜建设全光无线校园网

　　2019年,燕山大学启动校园宿舍无线网络建设,采用分布式千兆独享式架构的“分布式AP”无线网络解决方案对校园宿舍进行无线网络建设,实现独立的2.4GHz和5GHz双频段无线信号覆盖,有效解决无线覆盖问题,做到了随时随处无线信号满格覆盖,大幅提升了宿舍的用网体验。

　　随着数字校园的深入发展,校园宿舍无线网也遇到了新挑战。一方面是数字教学资源愈加丰富,教育教学模式呈现多样化、复杂化发展趋势,校园宿舍网需要满足在线教学、线上会议、移动办公等高带宽、低延时、高流量业务的稳定访问;另一方面是校园应用服务的移动终端普及,需要满足学习、生活等多终端同时接入、安全稳定的用网需求。而传统的铜缆只能实现无线千兆上行,已成为带宽提升的瓶颈,无法有效发挥Wi-Fi6的性能。

　　2022年,燕山大学决定对校园宿舍无线网进行升级改造,建设一张贴合时代需求、符合标准规范、高速低延时、安全可靠、泛在易拓展的无线校园宿舍网。在充分论证场景需求、严格划定施工周期的基础上,学校决定对5000间学生公寓进行网络升级改造,其中3200个房间作为试点进行全光无线网络建设。通过对“以太全光网”与“无源光网络”两套主流方案在建设、施工、管理、售后等方面慎重调研对比,结合学校的需求和业务特点,选择了基于以太网协议、具有高收敛比和带宽无损特性、学习成本低、运维响应速度快的“以太全光网”方案。

“以太全光网”方案拓扑图

　　此次升级改造最大的变化是直接将光电混合缆部署到3200个老旧宿舍房间,利用光电混合缆1100米远距离供电的优势为宿舍无线AP进行点对点远距离供电,保障宿舍用电安全。同时,新学期开学后的大规模网络应用也需要在一个寒假的施工窗口期内高效率完成5000间宿舍的校园网改造工作。围绕施工目标,学校制定了详细的网络建设标准规范文件,提升建设效率,仅用26天时间完成了16万米光电混合缆部署、5000个无线AP安装调优,快速完成5000个AP调试优化。标准规范文件和基于AI技术的无线网络大数据优化系统在应对上述挑战时起到了关键的作用。

支持光电混合缆方式部署的无线WLAN系统

　　全光无线网构建数字校园崭新生态

　　1.实现网速大幅提升,充分满足新业务对带宽质量的需求

　　本次建设的全光无线网络,数据传输速率支持2.5G/10G上行,支持1G有线带宽独享,充分发挥无线设备性能,网速相比过去提升超过3倍,有效改善了宿舍场景下的科研、学习、实验、远程实训等业务的用网体验。

改造前弱井 全光网改造后环境

AP部署在宿舍门口 无线测速截图

　　2.业务管理可视化,为流程优化和科学决策提供依据

　　本次建设特别使用了一套IT综合运维管理平台,对全网的IT终端、网络设备、服务器、中间件、业务系统进行统一的信息采集和监测管理,实现了对基础网络和业务系统的全时段数据分析及可视化呈现。依托平台智能引擎,实时预警网络故障、自动生成故障告警原因和处置建议,通过系统梳理网络业务流程,实现了业务开通、报修运维等工作线上闭环处理,使用至今,故障报修率大幅下降,为推动网络智能管理运维,探索校园网络自我治理提供了新的技术手段。

燕山大学IT综合运维管理平台

　　3.全校一张网,构建高效便捷校园信息化服务

　　通过本次改造升级,宿舍网、校园网、移动互联网等多个网络系统融合成一张网,实现学校教育信息化的全面覆盖和无缝连接,学校师生可以更加便捷地获取各类教育资源和信息,有效提升了燕山大学的教育教学服务效率和质量。同时,全校一张网有利于建立统一网络安全体系,保障学校信息安全。新一代校园全光无线网络为促进燕山大学的教育教学创新发展提供了更好的支撑和保障。

　　党的二十大报告提出“加快建设网络强国、数字中国”。2023年2月,中共中央、国务院印发的《数字中国建设整体布局规划》强调,在教育等重点领域,加快数字技术创新应用。燕山大学深入学习宣传贯彻党的二十大精神,把握时代发展机遇,扎根“教育本质”推进数字校园新发展,为学校建设一个“平安、美丽、智慧、幸福”的崭新校园,推进学校教育数字化转型和内涵式高质量发展注入新动力。