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教育

港湾网络的远程教育解决方案

来源:未知 时间:2019-11-08 00:21

  远程教育是指学生和教师、学生和教育机构之间主要采用多种媒体手段进行通信联系和系统教学的教育形式。双向交互视频、单向视频广播、视频点播、数据共享是远程教育常用的几种教学模式。

  双向交互视频是基于会议电视的一种远程教育模式,其“近似面对面”的双向交互效果能使学生取得高度临场感的学习效果。在双向交互视频形式中对视频流的即时性要求很高,要求基础网络提供高性能的数据路由与交换处理能力、并且能够针对视频、音频提供完善的QoS保障。

  根据传统授课方式的经验,大部分的时间是单向授课,而较少双向提问,所以单向视频广播也是一种较好的实现方式,且该种方式的用户端设备投资相对较少,性能价格比比较好,可以在有限的带宽资源下为尽可能多的用户提供教学服务。这里讲的“广播”实际上是限制在一定范围内,是针对于特定组的“广播”,对于网络带宽的占用较低,特别适合于带宽没有保障的Internet应用,但该种方式要求网络设备支持组播协议,保证只有属于“组”的合法用户才能收看收听。

  视频点播也是一种重要的教育手段,尤其在多媒体自学和补习上将发挥重要的作用。该种方式需要配置视频服务器和视频压缩、存储设备,与单向视频广播和双向交互视频方式相辅相成。点播对网络最大的需求就是要求高带宽、完善的QoS保证能力。

  数据共享是远程教育的重要组成部分,老师的板书、演示文档、多媒体课件、演示程序都是通过数据共享来实现的。同样要求广域网设备、局域网设备支持相应的组播协议,保证在有限的带宽条件下良好的开展远程教育。

  从以上远程教育的实现方式与经常用到的业务手段可以看出,要想完好的实现远程教育,需要基础网络具有如下特点:

  现在的远程教育提供机构主要有:中基教的教育城域网中远程教育中心、各高校的远程教育中心、专门的远程教育培训机构等;远程教育的用户包括学校用户、家庭用户、函授站用户等。

  从网络的使用角度出发,可以将各式各样的远程教育分成三类:第一类是使用广域网络,对分布在全国各地函授站的学员进行远程教育,例如××大学对分布在全国的200个函授站的学员进行统一授课、考试;第二类是使用专有网络、在一定区域范围内针对学员的远程教育,例如中基教教育城域网针对各校学生的远程教育;最后一类是通过Internet,为广大个人用户和家庭用户提供的远程教育。

  远程教育是指学生和教师、学生和教育机构之间主要采用多种媒体手段进行通信联系和系统教学的教育形式。双向交互视频、单向视频广播、视频点播、数据共享是远程教育常用的几种教学模式。

  高校是教育资源非常丰富的地方,拥有雄厚的师资力量,早在80年代,一些学校就采用函授的方式对远离学校的学员进行教育,但限于条件,当时的函授主要采用信件,授课、考试都很不方便;随着网络的发展,很多高校在全国各地建立函授站,采用远程教学的方式对学员进行面对面的授课,并可以通过网络进行远程考试,极大的方便了远程教育的开展。港湾公司为这种远程教育方式提供量身制作的网络解决方案。

  高校的远程教育网络中心采用BigHammer6808作为核心交换机,千兆连接远程教育服务器群,连接广域网的路由器采用NetHammer G908,NetHammer G908可以通过专线的形势连接到广域网。

  分布在全国的函授站可以分为大、中、小不同的情况进行建设。大型函授站的网络可以采用高性能的NetHammer M380路由器作为连接广域网的设备,核心交换机采用BigHammer6802智能多层交换机,下挂μHammer3550智能接入交换机连接用户;中型函授站直接采用NetHammer M242路由器和μHammer2024快速以太网交换机组网;对于小型的函授站,可以直接采用港湾公司具有“三省一体”功能的NetHammer M128路由器。

  作为远程教育服务提供者的高校采用BigHammer6808作为核心交换机,BigHammer6808是港湾公司基于10G平台,采用分布式CrossBar背板结构、具有256G交换容量的智能多层交换机,满足大容量数据交换的要求。

  核心路由器是所有学员访问远程教育服务器的入口,需要具有非常高的性能,并且需要开展相应的安全、QoS等对资源占用较多,影响网络设备性能的策略。港湾公司的NetHammer G908具有4G的背板,高达2.4Mpps的包转发能力,且此包转发率不会因为增加ACL策略、QoS策略而降低。

  在广域网骨干保证QoS的最重要技术应是拥塞避免,需要网络设别能够根据业务类型进行限制,保证高优先级数据的服务质量,港湾公司的NetHammer系列路由器支持WRED、WRR、PQ、WFQ等流分类、排队、调度和整形机制,保障远程教育的视频、声音、共享文档数据在网络上传送的质量。

  远程教育网络应该是一个安全的网络,在广域网上采用VPN的方式进行数据传输是非常通用的一种手段,但传统的VPN均要求远端设备具有固定的IP地址,而函授站有很多采用ADSL/ISDN等接入方式,IP地址是动态分配的,难以采用传统方式建立VPN。针对这种情况,港湾公司提供特色的DVPN功能,DVPN不但可以在两台固定IP地址的路由器之间建立VPN隧道,还可以在一端为固定IP地址,另一端IP地址不固定的网络中建立VPN隧道。用户的组网方案将更加灵活,函授站可以通过各种接入方式与中心的设备相连,降低了建网成本。DVPN融合了GRE和IPSEC两种VPN技术的优势,能够保证VPN网络在保密性和易管理性方面更加完善,是一种为远程教育量身定制的VPN解决方案。

  远程教育的数据类型多是视频、话音,在广域网上的传输受到挑战,在开展授课应用的时候如果能够通过组播的方式进行,将大大节省带宽、提高传输质量,港湾公司的NetHammer系列路由器支持DVMRP、PIM、IGMP等组播路由协议和组管理协议,对提高传输质量起着关键作用。

  在小型的函授站,港湾公司提供“三省一体”的NetHammer M128,本身带有8个以太网口,直接连接用户PC机,不用再另外购置交换机;NetHammer M128内置DHCP Server和NAT功能,省去了DHCP和NAT服务器;NetHammer M128支持ADSL接入方式,省去了ADSL Modem;这样一体化的设计使设备数量减到最少,减少了故障发生点,使运行维护变得简单,为用户提供了最优性价比的方案。

  在远程教育函授站的学员进行考试的时候,往往要对登录学员身份(PC)进行合法验证,防止非法用户通过网络冒充学员考试,港湾公司的解决方案提供完整的802.1X认证体系对学员进行安全认证,同时提供端口反查等安全手段,保护网络安全。

  对于中小学基础教育,很多地市已经建立了自己的教育城域网,其目的就是利用网络提高教学质量,增进各个学校之间的交流,远程教育是达到这一目标的核心。可以将优势的教育资源集中到核心节点,为下面各个学校提供远程教育资源。

  由于教育城域网覆盖的是城域网内各个中小学校,远程教育的目的是为各个学校提供服务,而城域网的构建一般采用交换机的组网模式,承载介质一般为光纤,在这样的网络上,可以开展对带宽和服务质量要求较高的教育模式,比如互动式多媒体教学。港湾公司提供具有高交换处理能力、高QoS保证、高端口密度、高带宽的基础网络,为远程教育打下坚实的基础。

  教育城域网一般具有几个核心节点,核心交换机选用港湾公司BigHammer6808智能多层交换机,采用10G以太网口连接成环状,千兆连接远程教育服务器群。

  为了使各学校良好的使用远程教育资源,针对学校电教室的使用特点,港湾提供学校的接入解决方案。采用港湾公司BigHammer6802和μHammer3550智能交换机组网,如图。

  BigHammer6808是港湾公司基于万兆平台推出的骨干智能多层交换机,10G平台的体系架构加上分布式CrossBar的背板设计方式将港湾网络的“路由天下、交换纵横”的市场理念落实到“万兆智能”的产品高度,真正为城域网内的远程教育提供无阻塞的交换处理。

  IEEE 802.1S/1W作为IEEE国际标准化协议,各厂商设备均可以互通,没有技术风险,可以提供ms级链路保护,实现成本低,是目前比较适合远程教育网络平台需求的链路保护技术。

  完善的ACL访问控制策略的定制,防止非法内容的访问;广播包抑制及广播源定位功能,保障网络设备安全;IP+MAC+端口绑定,支持端口反查技术,迅速定位非法用户,保证网络用户安全。

  该方案的核心层可以通过NAT、MPLS VPN等手段加强对网络安全的集中控制,同时全网设备支持基于端口、MAC、VLAN、IP、应用类型等多种QOS;支持WRED、WRR、PQ、WFQ等流分类、排队、调度和整形机制,赋予远程教育解决方案高度的智能性,高效支持各种教学应用。

  为了有效的减少网络带宽的占用,将阻塞的可能降到最低,全网的组播是很好的解决办法,上述方案在核心层的BigHammer6808上提供PIM、DVMRP等组播路由器协议,在校园内部的核心交换机上提供PIM、IGMP组播协议,在μHammer3550智能接入交换机上提供IGMP Snooping协议,真正实现了全网的组播支持,良好支持上万学员参加的大规模远程教育。

  便捷高效的EasyTouch网管平台,在完成快速网络配置、故障分析、准确查找故障点的同时保持网管系统易用性;实现分权分级的网络管理,简化大型教育城域网络的管理体系,使远程教育应用的承载网络管理变得更加轻松、容易。

  对于通过Internet使用远程教育的家庭用户和个人用户,接入方式多种多样,他们的网络状况主要与所使用的运营商有关,包括ISDN、拨号、ADSL等多种方式在内,统一接入到Internet上,访问各种远程教育机构的对外服务器进行教学服务。

  个人用户的安全、QoS保障与使用的网络接入方式、传输网络的带宽等有关,自己往往无法控制,要依赖于提供接入服务的运营商,在此不做过多讨论。