湯陽

摘要：新冠肺炎疫情爆發(fā)以來，全國高校進入“停課不停學”的狀態(tài)，線上教學成為常態(tài)。進入后疫情時代，學生集中返校，網(wǎng)課存在兩大特點，即規(guī)?；图谢Ｆ渲?，規(guī)?；傅氖蔷W(wǎng)絡接入密集分布，人數(shù)眾多；集中化指的是上課地點集中，用網(wǎng)時段集中。要解決好網(wǎng)課的問題，就要針對這兩大特點做好充分預案。本文就當前網(wǎng)課特點進行分析，以期為未來大規(guī)模集中式網(wǎng)課的開展提供相關保障策略。

關鍵詞：網(wǎng)課；大規(guī)模；集中化；預案

中圖分類號：TN8文獻標識碼：A文章編號：1673-7164（2020）48-0020-04

新冠肺炎疫情暴發(fā)以來，全國高校教師集中開展線上教學活動，由于此前主要開展居家教學，基本未出現(xiàn)大規(guī)模集中式網(wǎng)絡授課的情況。而隨著疫情逐漸平復，全國各地大學生陸續(xù)返校，網(wǎng)絡授課方式變成了校內的大規(guī)模集中授課。規(guī)模與地點的變化使如何順利開展大規(guī)模集中式網(wǎng)絡授課成為全國高校普遍較為關心的問題。

本階段的網(wǎng)課開展是一項系統(tǒng)性工作，需要學校多部門協(xié)調配合實施。對于信息化管理部門來講，要對網(wǎng)絡基礎設施的穩(wěn)定與可靠運行承擔更多的責任。學生返校后的網(wǎng)課存在兩大特點，一是規(guī)模化，二是集中化。其中，規(guī)?；傅氖蔷W(wǎng)絡接入密集分布，人數(shù)眾多；集中化指的是上課地點集中，用網(wǎng)時段集中[1]。

一、高校學生返校后網(wǎng)課開展面臨的挑戰(zhàn)

返校前，學生分散在全國各地，人員的分散的網(wǎng)課形式在一定程度上緩解了網(wǎng)絡壓力。而在返校后，校園成為高校網(wǎng)課開展的主要場所，而校園網(wǎng)絡成為網(wǎng)課最為基礎的載體。網(wǎng)絡性能及承載能力將對網(wǎng)課能否正常進行產生重大影響。宿舍規(guī)?；c集中化的網(wǎng)課形式，對網(wǎng)絡提出了更高、更為嚴苛的要求。主要表現(xiàn)在兩個方面，一是網(wǎng)絡帶寬，包括出口帶寬及骨干鏈路帶寬；二是核心設備性能，主要包括數(shù)據(jù)轉發(fā)性能與業(yè)務處理性能。為此，許多高校均投入了大量人力與物力，為學生返校后的網(wǎng)課做準備。

二、高校保障大規(guī)模集中式網(wǎng)課開展的策略

聽課地點與聽課時間的改變?yōu)楦咝＞W(wǎng)課的開展帶來全新挑戰(zhàn)。中國礦業(yè)大學作為全國較早開展大規(guī)模集中化網(wǎng)課的高校，對這種新的網(wǎng)課形式進行了研究與探索，并在實踐中對項目成果進行了檢驗。本文分析了該校保障網(wǎng)課開展的各項策略，以期為其他高校提供參考。

（一）設計網(wǎng)絡帶寬和配置網(wǎng)絡設備

針對網(wǎng)課的特點，學校以“集中拓展網(wǎng)絡承載性能，多種形式疏散網(wǎng)絡壓力”為目標，制定了“以校園一體化網(wǎng)絡為主，宿舍室分4G網(wǎng)絡為輔”的網(wǎng)絡保障方案。學校一體化網(wǎng)絡有移動、電信和聯(lián)通三個出口，每個出口10G，合計30G。這個配置在平常完全夠用，但是在大規(guī)模集中網(wǎng)課的模式下，出口帶寬顯然存在不足。為更好地從硬件層面保障網(wǎng)課進行，針對一體化網(wǎng)絡，學校采取了“基本架構確保穩(wěn)定、多路業(yè)務風險分擔”的策略，穩(wěn)步推進，協(xié)同實施網(wǎng)絡保障工作。中國礦業(yè)大學一體化網(wǎng)絡架構，如圖1所示：

（二）對接運營商，提供多路解決方案

除配置保障以外，與運營商協(xié)商解決方案也尤為重要。學校與三家運營商合作鏈路，經(jīng)出口交換設備、出口防火墻、流控、核心交換機，分別連接至業(yè)務路由。因此，在業(yè)務路由與核心交換機之間形成了“三路上行、三路下行”的組網(wǎng)方式，簡稱“三進三出”[2]。為充分貫徹“基本架構確保穩(wěn)定、多路業(yè)務風險分擔”的策略，信息化管理部門通過協(xié)商與調度，分兩個步驟對一體化網(wǎng)絡實施了升級擴容工作。

第一步，在保持原有網(wǎng)絡架構不變的情況下，將三個出口的單鏈路萬兆升級為雙路萬兆。校園出口交換與運營商設備之間做鏈路聚合（Port Channel），現(xiàn)實20G互聯(lián)互通。同時，校園骨干網(wǎng)絡鏈路同比例擴容。在核心交換與業(yè)務路由之間，由原來的“三進三出”變?yōu)榱恕傲M六出”的互聯(lián)方式，實現(xiàn)了業(yè)務處理與出口帶寬的翻倍增長。

由于從網(wǎng)課任務的提出到實施，時間緊，任務重，該步驟主要目的是在確保現(xiàn)有網(wǎng)絡架構穩(wěn)定性的前提下穩(wěn)中求進，實施出口鏈路帶寬擴容。完工后的網(wǎng)絡架構，如圖2所示：

第二步，與運營商協(xié)作，敷設網(wǎng)課期間臨時保障鏈路。其中，20G鏈路由學?，F(xiàn)有ME60-X3 BRAS終結業(yè)務，提供32個C類地址段IP分配；40G鏈路由運營商機房設備ZXR10 M6000 BRAS終結業(yè)務，提供40個C類地址段IP分配。兩臺新BRAS分別與一體化網(wǎng)絡認證系統(tǒng)做對接，實現(xiàn)統(tǒng)一的認證管理[3]。多路業(yè)務風險分擔的網(wǎng)絡架構，如圖3所示。

該步驟在保持網(wǎng)絡主體架構不變的情況下，通過增配業(yè)務路由，在實現(xiàn)多出口鏈路擴容的同時，也實現(xiàn)了多業(yè)務處理。雖然對外呈現(xiàn)的是出口鏈路的增加和帶寬的增長，但背后所蘊含的多路業(yè)務風險分擔的意義則更為深遠。升級擴容后的業(yè)務流，如圖4所示。

其中“CUMT_Stu”為學生運營商套餐業(yè)務，“WangKe-A”和“WangKe-B”為新增網(wǎng)課備用SSID，分別由ME60-X3和ZXR10 M6000 BRAS提供業(yè)務路由服務。在進行網(wǎng)絡升級擴容的同時，學校協(xié)調移動、電信和聯(lián)通運營商，在學生返校前集中對宿舍區(qū)的室分4G網(wǎng)絡做了升級擴容，實現(xiàn)了預期的規(guī)劃目標。

在做好網(wǎng)絡升級擴容工作的基礎上，還有幾個問題需要解決。一是出口鏈路需要保障多少帶寬；二是如何為用戶做帶寬保障；三是對于大規(guī)模集中式網(wǎng)課，需要做好怎樣的應急預案。這三方面的問題與網(wǎng)絡管理密切相關，對這些問題的認識和理解，將會在網(wǎng)絡規(guī)劃與后期運維過程中發(fā)揮重要作用。

網(wǎng)課期間，出口鏈路要保障多少帶寬，這一問題應是各高校最為關注的一個核心要素。在現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境中，學生宿舍網(wǎng)絡實際入流量要遠遠大于出流量，為了更加合理地評估出口帶寬，在此只計算各出口的入流量。經(jīng)統(tǒng)計，各出口入流量如下，“CUMT_Stu”：移動5.6G，聯(lián)通8.1G，電信1.5G；“WangKe-A”：1.7G；“WangKe-B”：1G。實際入流量，合計17.9G。這一時刻聯(lián)通的入流量最高，為8.1G，聯(lián)通出口的總帶寬為20G，實際帶寬占比為8.1/20≈40%?？梢娒考页隹阪溌酚?0G提升至20G，規(guī)劃得當，配置合理。用戶統(tǒng)計為，11時的在線終端數(shù)為：24058，平均每個終端所占用的帶寬為：17.9G*1000/24058≈0.75M?？紤]到帶寬冗余性，在評估實際流量時可以按照每個終端1～1.5M來進行計算。同時需要兼顧兩個因素，一個是保證帶寬的冗余，另一個是每家運營商的用戶占比。

（三）充分發(fā)揮網(wǎng)絡直播軟件的作用

關于網(wǎng)課平臺的帶寬保障，這是高校普遍較為關心的另一個問題。網(wǎng)課直播平臺由于受課程形式、授課內容等影響較大，所以很難給出恒定數(shù)值。對網(wǎng)課直播平臺的帶寬評估，更嚴謹?shù)淖龇ㄊ翘峁┮粋€流速區(qū)間。以“騰訊會議”為例，在PPT畫面靜止或彩筆涂抹的情況下，平均流速在幾十KB/S；在翻頁或者畫面連續(xù)變化的情況下，平均流速可以達到二百多KB/S[4]。

學校對MOOC、騰訊會議、騰訊課堂、超星學習通、雨課堂等主流直播教學平臺進行了評估測算，同時綜合考慮學校出口帶寬冗余，為用戶提供了5M的帶寬保障。這樣的帶寬保障是比較充裕的，用戶體驗良好。為了盡量避免網(wǎng)課期間單一業(yè)務訪問出現(xiàn)“扎堆”現(xiàn)象，學校對師生接入網(wǎng)絡進行了合理引導。

首先，重點推薦具備穩(wěn)定主體架構的“CUMT_Stu”網(wǎng)絡，即學生常用的運營商套餐。連接“CUMT_Stu”后，學生可以選擇具體運營商，“中國移動”“中國電信”“中國聯(lián)通”，三家出口帶寬均為20G。其次，引導學生使用備用鏈路，“WangKe-A”和“WangKe-B”?！癢angKe-A”和“WangKe-B”與“CUMT_Stu”最多共享3個終端，其中“WangKe-A”出口帶寬20G，“WangKe-B”出口帶寬40G。為了不改變用戶使用習慣，“WangKe-A”和“WangKe-B”與“CUMT_Stu”的認證界面保持一致。再次，在一體化網(wǎng)絡之外，學生還可以選擇使用手機4G網(wǎng)絡進行在線學習。

網(wǎng)課期間，學校注意培養(yǎng)學生樹立“錯峰出行”的思維意識。宿舍內多人上網(wǎng)，應自主協(xié)調接入方式，避免同一網(wǎng)絡過度集中。如果所連接的網(wǎng)絡出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，應快速切換至其他網(wǎng)絡，以免影響課程進度。

移動、電信和聯(lián)通三大運營商為學生宿舍網(wǎng)絡提供了充足的帶寬保障，中國教育和科研計算機網(wǎng)（CERNET）則為學校教學辦公網(wǎng)提供了特殊時期服務保障。CERNET將學校教育網(wǎng)出口帶寬由1G臨時提升至2G，并根據(jù)帶寬實際增長情況提供持續(xù)性擴容。

除了網(wǎng)絡帶寬應急保障，為了讓師生能夠便捷使用在線教育和科研學術資源，學校還申請加入CARSI（中國教育科研計算機網(wǎng)統(tǒng)一認證與資源共享基礎設施）服務。借助CARSI平臺，師生采用本校統(tǒng)一身份賬號，可隨時隨地訪問國內外相關在線資源以開展科研學術活動。

此外，學校還進行網(wǎng)絡升級擴容，合理帶寬保障，網(wǎng)絡壓力疏散，業(yè)務風險分擔，同時加強規(guī)范與引導，學校一體化網(wǎng)絡在線上網(wǎng)課期間運行穩(wěn)定，確保了大規(guī)模集中式網(wǎng)課的順利進行。根據(jù)教務部做的調查問卷以及線上反饋，全校師生對網(wǎng)絡的滿意度較高，反響良好。

參考文獻：

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[6]楊萍，姚宇翔，史貝貝，等.智慧校園建設研究綜述[J].現(xiàn)代教育技術，2019，29（01）：19-25.

（薦稿人：侯效禮，中國礦業(yè)大學網(wǎng)絡與信息中心副主任，副教授）

（責任編輯：楊婷）