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北京教育信息網建設與發展

黃銘暉

當今時代,教育信息化是教育現代化的重要內容和突出標志,教育信息化水平的高低在很大程度上代表著教育發展水平的高低。教育信息化建設對于首都教育實現國內領先、世界一流的全局性戰略目標具有舉足輕重的地位。推進教育信息化建設是實現基礎教育均衡發展的重要途徑,是提高高等教育質量和效益的重要推動力量,是推動職業教育和成人教育發展的基礎平臺,是擴大教育開放、促進首都教育國際化的前提條件。沒有高水平的教育信息化,就不可能構建起完善的現代國民教育體系和終身教育體系,不可能構建起學習型社會。

從1999年開始,為落實北京市委、市政府在全國范圍內率先基本實現教育現代化的奮斗目標,在北京市政府正確領導和大力支持下,北京市教委通過多年不懈努力,建成了大型教育信息化的基礎設施——北京教育信息網,它作為北京教育系統的“校校通”工程的基礎工程和網絡互聯的基礎接入平臺,為北京市教委所屬高等院校、普通高中、初中、職高、中專、中技、小學、成人學校和學前教育園所等8000多所各類院校和機構以及廣大教師、學生、家長提供服務。

北京教育信息網是以現代計算機技術和通信技術為主要手段構建的一個多層次、開放式、智能型的網絡系統。北京教育信息網通過光纖線路提供與CERNET(中國教育和科研網)和CHINANET(中國互聯網)的高速互聯,它是北京市信息化重點工程之一,是首都信息化平臺的重要組成部分。

北京教育信息網為教育管理、教育信息交流提供便捷的途徑,也將為網絡教育、現代遠程教育提供教育、教學平臺。同時,它還需為海量的教學資源庫建設、存儲、傳送提供空間和渠道。

一、北京教育信息網概述

北京教育信息網始建于1998年12月,是面向全市各級各類教育行政事業單位的多層次、開放式、智能型的網絡系統。其主要功能包括:市教委所屬各級各類學校間信息的上傳、下達;教委系統辦公信息的傳遞;政策法規、教育熱點、學校招生及分配信息、碩士及博士招生點查詢、畢業生信息查詢、心理學專家關于學生心理健康的咨詢等各類教育信息的發布和共享;各類學校計算機網絡互聯;因特網接入;國內外網際間的信息交流;共享北京教育信息網19個教學資源庫,共享網上所擁有的優秀教案庫、試題庫、教學軟件庫、各類教育統計數據、教育政策法規等數據庫;接入北京教育信息網的學校、家庭通過網絡可下載中小學課程和不同類型多媒體教學課件及各級各類教育、教學管理系列課件;提供網絡增值業務服務(遠程教學、網絡教室)等。

北京教育信息網骨干鏈路(核心層)全部為自鋪裸光纖鏈路,19個區縣區域中心(匯接層)已全部采用裸光纖鏈路鏈接到相應的骨干節點,并通過裸光纖接入到北京教育信息網,速率為萬兆或千兆。當前采用各種物理鏈路方式接入北京教育信息網的用戶總量已近2000個單位。

二、北京教育信息網發展歷程

北京教育信息網(以下簡稱BJENET)從建立至今經過三次大規模的網絡改造和三期骨干城域網光纖建設,經過上述三次大規模的網絡改造和光纖建設北京教育信息網初具規模,成為連接北京各類教育單位的網絡資源服務平臺。

(1)1999年BJENET網絡拓撲,如圖1所示。

圖1

1999年BJENET初建,僅有個別區縣通過64K DNN專線接入BJENET,大多數用戶都是通過撥號方式接入BJENET。

(2)2001年BJENET網絡拓撲,如圖2所示。

圖2

2000年至2001年BJENET采用2M PCM專線方式,完成19個區縣傳播中心接入BJENET,初步完成教育城域網的互聯互通,實現網絡互聯和資源共享。

(3)2002年BJENET網絡拓撲,如圖3所示。

圖3

2002年網絡改造實現BJENET骨干環形網絡結構,實現骨干節點間的冗余備份;根據骨干光纜建設的進度,部分區縣實現千兆接入,部分區縣實現百兆接入,同時各區縣繼續通過PCM專線接入;此時互聯網出口僅有網通出口和中國教育和科研網(CERNET)出口,網絡出口通過防火墻進行地址翻譯實現內部主機的互聯網訪問。

(4)2006年BJENET網絡拓撲,如圖4所示。

圖4

2006年網絡改造實現骨干網絡萬兆光纖環網連接,各區縣網絡分別以萬兆或千兆與骨干節點互聯;互聯網出口部署三臺思科千兆防火墻,使用該公司的CSM模塊進行三臺防火墻的負載均衡,網絡出口通過防火墻進行地址翻譯實現內部主機的互聯網訪問,此時日常最大網絡連接數已近100萬。

(5)BJENET骨干光纜建設

北京教育信息網共建設光纜總長度約為1000千米(5000多芯千米),組成部分如下:

一期骨干光纜:總長度約為200千米(1000多芯千米),其中包括8個骨干節點:教委、宣武、廠橋、海淀、朝陽、西城、東城、教育學院;

二期骨干光纜:總長度約為100多千米(1500多芯千米),其中包括5個骨干節點:明光、昌平、豐臺、大興、通州;

三期骨干光纜:總長度約為400千米(近1500芯千米),其中包括10個骨干節點:順義、密云、平谷、懷柔、延慶、石景山、房山、燕山、門頭溝、崇文;

市屬市管高校城域網光纜:接入項目光纜總長度約為200多千米(近1000芯千米)。

三、北京教育信息網網絡現狀

北京教育信息網網絡拓撲如圖5所示。

圖5

1.網絡結構

北京教育信息網在網絡結構設計上分為三層:核心層、分布層、訪問層。核心層由北京市教委網絡中心、廠橋數據中心、海淀教育信息中心、朝陽教育信息中心4個骨干節點利用光纖環路組成萬兆光纖骨干環,實現了骨干光纜線路的冗余備份;分布層由各區縣的區域中心等22個節點組成;訪問層由各學校校園網組成。骨干環路和各區域中心之間用裸光纖進行連接,區域中心和學校網絡則視本地線路資源采用多種方式相連,例如光纖、LAN、PCM、ATM等。

2.互聯網出口網絡

圖6

北京教育信息網擁有獨立的自治域AS9806,目前北京教育信息網共有四個物理獨立互聯網出口:與中國聯通以2Gbps物理速度通過BGP4路由協議互聯;與中國電信以1Gbps物理速度通過BGP4路由協議互聯;與CERNET以1Gbps物理速度采用對等路由互聯;與首都信息平臺以100Mbps物理速度通過BGP4路由協議互聯。同時在線主機數量超過15萬個,日均網絡連接數超過50萬個,最大網絡連接數超過230萬個。

3.核心層

圖7

北京教育信息網核心骨干網絡目前由4臺思科網絡設備組成光纖環網,分別放置在北京市教委網絡中心、廠橋數據中心、海淀教育信息中心、朝陽教育信息中心,利用光纖環路組成萬兆光纖骨干環,實現了骨干光纜線路的冗余備份。其上運行OSPF動態路由協議,承載北京教育信息網骨干層數據路由交換業務。

4.匯聚層

北京教育信息網匯聚層目前由思科和華為的22臺網絡多層交換機、路由器組成,分別以百兆、千兆或萬兆接入到相應的骨干節點。主要承載區縣內部各匯接點數據路由交換以及區縣內對外的數據流量,同時接收骨干網發送來的路由或數據等信息,并作為區縣網絡的核心設備。各匯聚點設備及物理帶寬如表1所示。

表1

5.接入層

北京教育信息網接入層目前包括區縣內各類接入匯接點;部分區縣根據物理位置或線路資源情況,在區縣網絡中設置幾個匯接點,用戶單位接入到相應的匯接點,從而構成區縣內初步的分層網絡結構。同時在各區縣內根據區縣具體資源情況采用萬兆、千兆裸光纖、百兆以太網線或其他通信方式,以不同速率接入到該區縣核心設備。

6.接入用戶

目前直接接入北京教育信息網的教育單位和區縣教育網絡信息中心有近90所,通過區縣教育網絡信息中心接入北京教育信息網的教育單位共有近1800所。上述接入單位構成了北京教育信息網數量龐大的用戶群體,覆蓋了北京所有19個區縣的大多數教育單位,借助高速內網資源,充分實現網絡資源的共享。

7.IP地址

(1)IP地址資源:目前,教育信息網共擁有24B的Global IP地址,在最新的中國互聯網信息中心的統計報告中,地址總量排名全國第七;這些IP根據應用統一規劃分配到各級匯聚節點。如用戶需申請使用Global IP,則需提出書面申請,并提交《BJENET_IP地址申請表》,根據審核結果分配Global IP。現已實現所有接入用戶均使用Global IP,為后期的網絡應用奠定堅實基礎。

北京教育信息網擁有IP地址情況如表2所示。

表2

(2)IP地址管理:IP地址由北京教育信息網網絡維護部門統一制定分配策略,市級教育行政單位和市屬高校由北京教育信息網網絡維護部門統一分配IP地址,區級教育行政單位和中小學校IP地址根據區縣網絡管理中心提供的分配方案經北京教育信息網網絡維護部門審核后進行分配。各級教育單位和學校需對所獲IP進行合理規劃,制定分配使用情況清單,并報發放該IP地址的單位備案。IP分配管理要求做到IP地址誰使用誰負責,嚴格控制,避免信息安全類事故發生。

(3)使用Global IP地址的主要好處。

①使用Global IP可以提高BJENET內部網絡與外部網絡互聯互通的穩定性和有效性(速度快,延遲小,無瓶頸)。

②使用Global IP可以保證內部網絡和因特網之間的基于IP應用的穩定性和擴展性(尤其是語音、視頻類應用)。

③使用Global IP可以最大限度地記錄單個主機的互聯網應用,有效保障網絡行為的可追溯性。

8.核心機房

北京教育信息網擁有國家標準的網絡機房和IDC數據中心機房各一個。和平門網絡機房作為北京教育信息網的互聯網出口機房使用,放置大量核心網絡設備和行為審計、流量管理等電信增值設備;廠橋IDC數據中心機房作為全網的大型集中式服務器托管機房。

和平門機房占地150余平米,機房內有一臺精密空調,全天24小時工作,以控制機房溫濕度。為了保證機房供電穩定,機房內安裝了一臺80KVA的UPS,在機房全負荷的情況下如果出現斷電情況,UPS可以繼續正常供電1個小時,為在特殊情況下保護機房設備及數據提供了充足的時間。

廠橋機房占地近400平米,主要分為3個區域,廠橋機房主要為IDC機房,1號和2號機房均為IDC數據機房,3號機房為網絡機房,放置有廠橋網絡核心設備,其與廠橋匯聚設備之間通過4鏈路通道連接,保證了機房網絡環境的安全及穩定。基礎設施方面,IDC機房有5臺精密空調,全天24小時工作,保證了機房溫濕度的穩定。為了保證機房供電穩定,機房采用雙路市電供電,配置ATS自動切換裝置,機房內物理雙路供電到每臺設備,采用雙UPS(一臺300KVA和一臺200KVA),在機房全負荷的情況下如果出現斷電情況,UPS可以繼續正常供電1個小時,為在特殊情況下保護機房設備及數據提供了充足的時間。

為了保證機房基礎設施正常工作,和平門、廠橋機房均設有電力、漏水、機房溫濕度等環境監控設備,一但出現電力故障、漏水、溫濕度不正常等情況,監控設施會第一時間采取聲音、郵件、語音報警并自動電話通知相關負責人員,保證了相關人員在第一時間得知機房狀況,為處理問題贏得時間。視頻監控方面,機房在各個出口及關鍵部位均設有監控探頭,采用動態錄像,保證了機房在出現狀況時有據可查。

9.高校城域網

為了推進各高校之間互聯互通工程,合理規劃校園網出口,加強出口管理,為校際之間的信息資源共享建立安全、高效的信息通道,從而實現整合高校優質教育資源、促進資源共享和應用的目的,于2006年建設完成了25所北京市管市屬高校城域網,高校城域網作為北京教育信息網的重要組成部分,完成了北京教育信息網對25所市屬市管高校的接入,接入北京教育信息網的高校均通過裸光纖方式連接到北京教育信息網的匯聚節點。

(1)高校城域網物理拓撲如圖8所示。

圖8

(2)接入設備:2009年為所有接入BJENET的高校配置了專用網絡接入設備(銳捷網絡設備),通過裸光纖實現了25所市屬市管高校與各匯聚節點之間的千兆互聯。主要承載各高校至北京教育信息網的數據路由交換,同時接收骨干網發送來的路由或數據等信息,并作為高校接入北京教育信息網的核心匯聚設備。

四、北京教育信息網網絡承載的主要網絡應用或服務

北京教育信息網依托高速優質的內網網絡資源,承載了與北京教育相關的大量網絡應用,實現了高速迅捷的內網資源共享。就目前的網絡資源,北京教育信息網不僅能夠為所有北京本地的訪問用戶提供高密度、大容量的基本互聯網數據服務,例如WWW、mail、DNS、FTP。語音應用方面,可以為接入內部網絡的用戶提供高質量的語音通信應用,面向所有北京本地用戶以及內部網絡用戶開展基于IP的語音通信應用。視頻應用方面,IPTV及視頻會議系統可以方便教委組織召開遠程網上會議并進行在線視頻直播。

同時承擔著北京市屬各類教育門戶網站的運行及維護任務。主要網絡應用平臺如下:北京教育系統電子政務平臺;北京教育資源平臺;北京市中小學校園管理信息系統;北京市中小學學生卡管理及應用系統;遠程教育、教學系統;北京教育考試招生考試系統;北京高校畢業生就業網絡平臺;北京市中小學數字圖書館系統;北京中小學數字德育系統;視頻會議系統;IP電話系統等近幾十個教育信息化平臺和系統。

五、結束語

2010年教育部在《國家中長期教育改革和發展綱要(2010~2020)》中指出:要加快教育信息基礎設施建設。信息技術對教育發展具有革命性影響,必須予以高度重視。把教育信息化納入國家信息化發展整體戰略,超前部署教育信息網絡。到2020年,基本建成覆蓋城鄉各級各類學校的數字化教育服務體系,促進教育內容、教學手段和方法現代化。充分利用優質資源和先進技術,創新運行機制和管理模式,整合現有資源,構建先進、高效、實用的數字化教育基礎設施。加快終端設施普及,推進數字化校園建設,實現多種方式接入互聯網。重點加強農村學校信息基礎建設,縮小城鄉數字化差距。加快中國教育和科研計算機網、中國教育衛星寬帶傳輸網升級換代。制定教育信息化基本標準,促進信息系統互聯互通。加強優質教育資源開發與應用。加強網絡教學資源庫建設。引進國際優質數字化教學資源。開發網絡學習課程。建立數字圖書館和虛擬實驗室。建立開放靈活的教育資源公共服務平臺,促進優質教育資源普及共享。創新網絡教學模式,開展高質量高水平遠程學歷教育。繼續推進農村中小學遠程教育,使農村和邊遠地區師生能夠享受優質教育資源。強化信息技術應用。提高教師應用信息技術水平,更新教學觀念,改進教學方法,提高教學效果。鼓勵學生利用信息手段主動學習、自主學習,增強運用信息技術分析解決問題能力。加快全民信息技術普及和應用。構建國家教育管理信息系統。制定學校基礎信息管理要求,加快學校管理信息化進程,促進學校管理標準化、規范化。推進政府教育管理信息化,積累基礎資料,掌握總體狀況,加強動態監測,提高管理效率。整合各級各類教育管理資源,搭建國家教育管理公共服務平臺,為宏觀決策提供科學依據,為社會公眾提供公共教育信息,不斷提高教育管理現代化水平。

我們有理由相信,在北京市委市政府的正確領導下,借北京市《北京信息化基礎設施提升計劃(2009~2012年)》的東風,在市教委直接領導和支持下,北京教育信息網將不僅能和幾千個教育單位互聯,也能突破最后一公里障礙,進入幾百萬學生家庭,為師生提供綠色安全的網絡環境、豐富多彩的學習和娛樂內容以及方便快捷的辦事通道。

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