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2024-09-09 09:41:17

“5G+校园光网”赋能智慧教育新生态 ——以辽宁建筑职业学院校园泛在网建设为例

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  的背景下,职业教育数字化转型的新形势下,职业教育体系构建与创新发展和学生学习需求变化的需求下,

  为了落实党的十九大和全国教育大会精神,落实教育部等六部委《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》,加快“教育新基建”进程,推动职业教育从专用资源向大资源转变;从提升学生信息技术应用能力向提升信息技术素养转变;从应用融合发展向创新融合发展转变[2]。当前,开展能够支持职业教育质量提升和内涵发展、满足学生个性化学习需求的教育信息化建设工作是发展的重心所在。利用先进的信息技术赋能智慧教育新生态,如5G、IPV6、人工智能、大数据、云计算、区块链、物联网、泛在网等,将教育理念和模式推向崭新的高度,促进智慧教育升华。智慧教育是数字化转型形势下教育演进的必然趋势。辽宁建筑职业学院基于职业教育的教育教学特点深入开展“5G+校园光网”赋能智慧教育新生态探索和实践。

  通过校园“5G专网+校园光网”建设,构建校园智慧泛在网络。为多媒体教室、实训室、实训场、教研室等教学场所搭建高速稳定的基础环境,建立起来的对教学、科研、管理等信息的收集、处理、整合、存储、传输和应用,使数字资源得到充分优化利用的智慧教育生态环境。助力实现从环境(包括设备、教室等)、资源(如图书、讲义、课件等)到应用(包括教、学、管理、服务、办公等)的数字化[3],以拓展现实校园的时间和空间维度,提升传统教育的运行效率,扩展传统教育的业务功能。其主要目的是通过技术手段让运营商的5G网络与校园光网的有机融合,让信息资源的高速稳定无缝流转、教育业务的高效协同,从而提高教学和管理效率、促进学生个性化发展的智能服务。校园“5G专网+校园光网”环境下,智慧教育生态的构建最终实现教育资源数字化、开放性和交互性、泛在化、一体化、情境化、个性化、智能化。教育信息在人机之间双向快速流通,促进师生之间、生生之间以及其他人访问、使用和控制网络数据,以及彼此之间的多向交流。以支持职业教育长远战略发展为导向,以实现质量管理、模式创新、资源共享、个性学习、终身教育为最终目标。

  通过与中国移动通信集团辽阳分公司的战略合作,拓展5G技术与校园网有机融合。随着我校信息化建设的不断发展,现在的校园网发生了巨大变化。物联网、互联网、电信网、传感网等网络技术的出现,以及网络之间的互联互通而产生了现在的校园智慧泛在网络。图1显示了泛在网和物联网、传感网、互联网、5G移动通信网之间的关系。互联网和移动通信网的融合产生了移动互联网。泛在网络为智慧教育提供了泛在化的学习时空。同时,泛在网包含的物联网可以借助传感器网络(sensor network)、虚拟现实(virtual reality)技术及增强现实(augment reality)技术构造出虚实交融的世界[4],实现智慧学习的情境化。

  建设新一代校园智慧泛在网络,融合有线、无线G网络,物联网络,实现校内智慧型泛在网覆盖学校教学区、生活区、办公区等主要区域。调整和优化校园网技术结构和网络资源,全面实现IPv6改造,支撑对语音、数据和视频支持的“多网融合”建设。利用全光极简网络模式,实现校内互联网、物联网、5G校园双域专网、互联网一体化部署。开展基于新型网络的远程教学、虚拟现实教学、智能教学、人脸识别综合监测、大数据系统等教学应用与创新。

  5G基站建设,实现学校教学区、生活区、办公区等主要区域的5G网络全覆盖,开展5G远程教学、5G虚拟现实教学、智能教学、人脸识别综合监测、教学大数据系统等教学应用与创新。

  5G双域专网产品的用户可“不换卡、不换号”,通过5G终端经5G SA网络访问校园内网及互联网,内外网访问无感知切换。

  5G手机终端,基于中国移动5G网络为用户提供优于WiFi和2/4G的业务质量,通过ULCL分流方案实现学校师生用户“不换卡、不换号”访问校园内网及互联网“双域”网络的需求。

  BOSS为使用该业务的园区人员进行本地卸载规则的签约,由PCF触发SMF在接入侧插入ULCL UPF(可兼做园区内网锚点UPF),ULCL UPF基于PCF动态下发的流量检测和转发规则,识别并根据会话的不同目的IP进行分流,其中本地(园区内网)业务直接(当ULCL UPF兼做园区内网锚点UPF)或通过园区内网锚点UPF进行疏导,访问公网(CMNET)的流量可上联至ToC通用锚点UPF出口,同时将来自不同会话锚点UPF的下行业务流进行合并转发。

  5类或6类双绞线搭建的传统光铜混搭的校园以太网络。而类双绞线绝缘皮易老化寿命短,金属材质容易受到强电的干扰,带宽千兆有上限瓶颈,不适合现代信息技术下的虚拟仿真实训、远程在线教学、VR和AR等实训场景的发展需求。在现代职业教育信息化快速发展的大背景下,在校园网建设或升级更新的情况下,采用铜退光进模式建设全光纤极简以太网络,实现光纤进房间,以房间为单位建设局域网,实现标准的大二层扁平化管理。单模光纤可以提供高达25T的极限传输带宽,且绝缘不受电磁干扰,成本低廉,是目前校园网建设的最佳选择。

  100G骨干网的先进网络架构形式,让我校网络基础设施建设实现质的飞跃。房间内的接入交换机全部使用万兆光口与汇聚交换机互联,无线光主机也使用万兆光口与汇聚交换机互联;汇聚交换机使用100G光口与双核心互联,双核心之间使用2个100G光口组成核心虚拟化组。实现万兆到汇聚,100G到核心的高速骨干网,打造新一代校校园内泛在网络。

  2000年左右建设的,由于当时的技术和需求限制,无论是是核心设备还是接入设备都不能支持IPV6。而随着时代的进步,网络科技的发展以及国家和教育部的关于积极推进IPv6建设要求,我们在校园光网建设中涉及的产品和方案都全面支持IPv4和IPv6双栈,这也是学校的教育信息化发展的需要。在校园全光网络建设过程中,除有线网络和无线网络外,要求为物联网、传感网等提供扩展能力,为建设校园智慧泛在网络奠定了坚实的基础。

  273间,需要联网设备较多,有教学大屏、纳米黑板、中控、教师电脑、标准化考场信号屏蔽仪、标准化考场摄像头、电子时钟、常规录播摄像头、无线AP、数字广播、门禁、电子班牌、物联网网关等设备,已达到10余种设备需要联网,未来还可能新增等设备。针对教室、实训室等房间,我们采用交换机入室方案,每个房间部署一台2光口加14电换机,满足日后增加的设备入网需求。交换机采用支持POE/POE+供电,可以为AP、物联网、电子班牌、门禁等设备供电。其中1-2口为1G/2.5G/5G自适应口,可满足高密AP的5G电口供电。最终协商为2.5G,为了保证无线网络的传输速率,室内交换机到AP使用的是超6类或7类双绞线。

  16换机上行支持2个万兆光口,配合已经进入教室的单模光纤,实现万兆入室,未来万兆不够用,还可以通过更换40G或100G交换机,利旧单模光纤,无需反复施工部署。

  wifi6面板式AP有效覆盖,无线Mbps,具备1个2.5G上行光口,使用单模皮纤直连,光纤直接联到AP,供电由本地适配器从办公室220V插座上取电。面板

  同时具备4个千兆电口,用于连接老板电脑、打印机、物联网等设备,实现有线无线一体化、同时支持扩展物联网。

  学生宿舍区采用点对点的光电混合缆供电方式,通过全新极光无线光主机、光电混合缆理线盒、光电混合缆适配场景化高性能光AP,满足无线全场景覆盖。

  学生宿舍区的全光无线网络建设中,极光无线光主机通过光电混合缆实现光通信远距离、高带宽的部署。考虑在学生宿舍部署施工中的各种因素,在实际设计方案中做了如下的实施策略:

  的四种安装方式(1)光主机和光电混合尾纤理线盒均安装在机架上,确保设备的安全性和稳定性。(2)

  通过光电混合尾纤连接光主机和理线盒,理线盒内将尾纤铜缆与光电混合缆的铜缆压接,尾纤输出的光纤与光电混合缆的光纤做热熔,光电混合缆在光电混合尾纤理线盒梳理后输出。(3)

  为了有效的利用资金,方便施工,学校在规划校园全光网络时,根据不同的应用场景在设备应用端选择不同的供电方式,在实践中具体通过四种方式对光微AP、带光口的AP、传统AP进行供电和数据传输。

  方式一:通讯:光纤熔接尾纤。供电:通过凤凰头插入DC口供电。方式二:通讯:光纤熔接尾纤。供电:通过电缆转

  PoE接头,插入RJ45口供电。方式三:通讯:光纤熔接尾纤。供电:通过电缆与网线铰接,接线处加防水防尘箱处理,网线口供电。

  方式四:通讯和供电:光纤熔接尾纤连接光转电模块,电缆连接光转电模块,光转电模块输出RJ45口,通过网线PoE供电。

  )引企入网,保证教育新生态环境建设的可持续性和稳定性通过校企合作建设学校的信息化,与企业一起制定学校教育信息化的发展战略。“校企共建、合作共赢”是合作的根本,学校与企业优势互补、相互促进、与时俱进、持久发展。多年来我校与企业之间合作紧密,目标明确。具体来说,校企共建智慧校园的发展战略是“一条主线”(以服务为主线)、“两个主体”(以企业和学校两个主体合作投资建设模式)、三个阶段(校园网建设阶段、数字校园建设阶段、智慧校园建设阶段)、四个原则(先进性、安全性、智慧性、持续性)、五个维度(从点、线、面、空间、时间五个方面应用推广)的信息化建设新战略。

  5G网络和校园网之间的壁垒。深入推进信息化发展,共同建设校园基础网络环境,促进现代化办学环境建设。2018年以来,中国移动辽阳分公司累计投资2320余万元。合作以来,通过多次项目的合作共建,先后合作共建了学校的有线无线网络、一卡通、门禁、IP电线G网络等校园信息化基础设施。辽阳移动公司为学校建设了校园基础网络,线路及设备产权归企业所有,学校拥有长期的使用权,多年的校企共建,为学校取得全国职业院校数字校园样板校奠定了基础。(三)引光入室,提升校园泛在网络拓展空间时代在发展,科技在进步。教育信息化建设更是要与时俱进,

  校园光网”,让办公区、教学区、生活区的每个房间“铜退光进”,解决5G技术应用和IPV6技术应用的最后一公里问题。五、特色创新(一)提出了校企共建新方案,实现了校企合作共建教育信息化,解决了学校信息化技术不够先进等现实问题。

  通过“引网入校”对接企业的网络最新技术,实施软硬安全技术双保险,确保了校园网络技术的先进性和稳定性,通过运营商在校园中建设

  5G+校园光网”建设为学校的教育信息化提供了高速的信道和稳定的接入环境,为智慧教育新型生态环境建设奠定了坚实的基础。(二)提出了校企合作运行新机制,实现了校企合作共建共赢,解决了学校“教育新基建”建设问题。学校遵循《教育信息化十年发展规划(

  2010-2020年)》文件要求,按照“政府引导、企业参与、院校应用、服务驱动”的方式推进教育信息化建设,充分发挥政府、院校、企业等多方力量的优势和作用[6],在政策、体制及应用模式等方面进行了创新探索。本成果在国家现有高校管理规定基础上,合理的融入了企业管理规定,形成了

  “教育新基建”建设起到了示范引领作用。(三)在“教育新基建”新机遇下,开辟了新一代信息技术支撑下的教育教学新模式,解决了线上教学体验差的问题。

  ”无缝融合建设模式下,通过校企合作方式构建了符合现实需求的智慧教学平台,以教师为主导、以学生为主体,实施学生线上线下自主管理、自主研学的“混合式教学”模式,将教学与信息技术充分融合,使教学过程“线下”与“线上”有机结合,网速不再是困扰教学的因素,师生可以根据自身特点达到一个合理的教与学的随时分配,一种真正意义上的泛在学习模式应运而生,这种学习模式必将成为未来职业教育终身学习的选择。

  校园光网”建设为数字校园建设奠定了坚实的基础“5G+校园光网”建设是通过校企合作以及辽宁省高水平现代化高职院校和高水平特色专业群建设专项资金助力得以实现。先进的校园智慧泛在网络建设,赋能我校智慧教育生态环境建设。也铸就了我我校在全国职业院校数字校园建设的辉煌。

  2021年4月学校被中央电化教育馆评为全国职业院校数字校园建设样板校并授牌;2021年7月,我校获得辽宁省智慧教育示范校培育建设单位;《信息化2.0背景下“4311”助推高职“课堂革命”创新与实践》获2020年辽宁省教育厅教学成果一等奖;《基于校企协同的数字校园“五引五新”建设模式探索与实践》获2020年辽宁省教育厅教学成果二等奖。《基于校企协同数字校园“五引五新”建设模式探索与实践》获2022年全国职业院校信息化建设与应用成果案例优秀案例。(二)“5G+校园光网

  ”建设促进IPV6和5G网络技术的加快应用和推广利用5G网络升级校园信息基础设施,构建5G、光纤宽带、无线局域网融合的校园智慧泛在网络,实现校园设施、资源、师生的智能高速全连接,赋能智慧教育新生态,为师生的教与学提供安全、高速、稳定的网络学习环境。实现多网融合,线GPON、

  YI-FI6、200G/400G为基础的第五代校园网络技术时代,促进IPV6和5G网络的加快应用和推广。此方案获得兄弟院校的好评,在职业院校网络建设中推广示范。(三)

  5G+校园光网”建设有效的解决了实践教学的痛点“5G+校园光网”建设,有效克服MOOC、SPOC等在线教育的情感缺失、临场感缺失、交互性弱、课程资源更新缓慢、个性化学习体验弱等缺点,可以构建5G+4K/8K超高清互动直播教育场景,借助超高清视频直播互动增强情感交互和临场感,获得低时延音视频和情感互动体验。

  解决了我们建筑类学校的实验和培训项目中的高成本、高危险、难操作等实施痛点,通过校园泛在网络环境,建设“5G+VR/AR”“5G+全息投影”等虚拟仿真实验教学场景,有效的提升学生的沉浸式、实景式学习体验[7],一种全新体验的智慧教学新生态环境正在逐渐建立起来。(四)“5G+校园光网

  建设促进“智慧评价”新模式的构建在“云物大智”时代,学校正在积极梳理、完善各类质量标准,构建评价主体、评价方式、评价过程多元的教学质量评价机制,逐步形成以外部评估、认证、调查促內部诊改的质量提升工作循环。通过“5G+校园光网”建设,让学校引入第三方评价成为可能,第三方通过快速、稳定的网络环境,能够在线实时、客观、公允地评价人才培养质量绩效。如委托麦克斯作为第三方开展各类满意度调研、质量调研,以调研数据为基础形成专业教学质量评价结果和评价报告、毕业生就业质量评价结果和评价报告、毕业生中长期培养质量评价结果和评价报告等,学校接受监督并及时反馈问题,指导教学改进,不断深化内涵质量建设

  [8]。同时,充分利用大数据进行教育教学跟踪服务,提升内部管理水平和人才培养质量,推动办学质量和办学水平同步发展,为我校智慧教育新生态环境的建立赋能。撰稿人:

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