時間:2023-06-05 08:44:23
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0.引言
編譯原理是計算機科學與技術專業的重要專業課,通過對本課程的學習使學生更深入地了解計算機以及計算機程序的本質,提高學生綜合分析問題和求解問題的能力。學習編譯原理需要的背景知識很多,可以說這門課是對學生前階段計算機知識的一次大檢閱。無論從課程的理論性還是實踐性來看,要求都是非常高的。對于這樣一門難度極高的課程,需要教師和學生經常互動交流,及時了解學生在學習中遇到的難點并給予解答。
那么,如何保證教學質量?一方面,教師需要花費更多的心思去琢磨教材,思考采取何種形式的教學方式使學生更容易理解;另一方面,需要采取合適的方式,盡可能地了解學生的學習情況,及時對他們課后的學習進行引導。事實證明,在很多情況下后者相對于前者更顯重要。隨著Internet的發展,網絡社區和社交平臺的使用在學生中非常普遍。如果為學生在課后提供一個學習材料和信息非常豐富的網絡社區,讓大家在這個平臺上積極討論,能有益于解決學習中普遍存在的難點問題。筆者與同事結合多年的教學經驗,在本文中對此做了一些總結。
1.“項目開發式”授課
傳統的教學體系中,無論采用“龍書”“虎書”“鯨書”“陳火旺”版,或是其他版本的教材,編譯原理課程的教學主干基本是相同的,比如詞法分析、語法分析、語義分析和中間代碼的產生、屬性文法與語法制導翻譯、運行時存儲空間的組織和管理、代碼生成、代碼優化等。編譯原理是一門綜合性和實戰性非常強的課程,如果教師僅僅是把所有的主干內容在課堂上講完,通常來說效果不會太好。學習編譯原理的學生在之前的學習中已經練了很長時間的基本功,如果到了這門課程我們還是強調基本功練習,就失去了這門綜合課程的意義。根據課后調查,很多學生根本不知道編譯原理的知識除了做高級語言到低級語言的翻譯器以外還能干什么。由于今后從事與編譯器相關工作的人數畢竟不會很多,很多學生因此認為本課程沒什么大不了。如果讓學生能夠在本門課中得到專業能力的綜合提高,效果就大不一樣了。
1.1“軟件工程”框架
筆者認為,教學內容的選取應強調對編譯原理和技術的宏觀把握以及觸類旁通的綜合運用,教學中突出主要框架,避免把學生的注意力分散到一些細節的算法和過程上。整個教學過程的主要部分可以按照軟件工程中的步驟對各個部分逐步求精,讓Top Down的思想在教學過程中起到把握全局的作用。具體說來,可以按照軟件工程里需求、設計、編碼、測試等幾個主要步驟來組織教學內容。
(1)需求分析階段:教師幫助學生分析將要處理的任務,然后對任務進行詳講,制定出完成任務的方法和步驟。
(2)任務的設計階段:教師需要對教材進行深入的分析,對每一章節的知識點有明確的把握,根據教學目標、教學重難點和學生的實際學習情況來設計任務。在這個環節中,教師對學生進行分組,分配每個小組具體的任務并挑選出專人負責,小組工作將嚴格按照設計的任務和進度來進行。學生對給定的任務需要詳細分析出具體知識點,對于沒有學過的知識點可以通過教材預習一課堂聽講一課后討論等方式掌握,最終帶著任務在工程中加以應用。
(3)編程實現階段:這個環節直接關系到最終的教學效果。在任務實施之前,教師要對每組制定的計劃進行檢查,及時糾正計劃中的錯誤或漏洞,盡可能避免在任務實施過程中出現錯誤。教學中,對于學生遇到的問題和困難,教師不要急于告訴學生該如何做,而是通過適當地引導和指點,鼓勵學生通過自己的努力找到解決問題的方法。如果是普遍存在的共性問題,教師則需要在全班統一指導和講解,從而確保任務的正常進行。
(4)任務評價階段:學習過程是以任務為核心的,當所布置的任務完成后,學生要學會如何及時評價自己的任務完成情況。自評、、組內互評以及教師的綜合點評可以有機結合。通過評價訓練,可以更深層次地加深對知識的把握。
1.2引用多領域實例
編譯課程的目的在于讓學生系統地了解編譯程序設計的基本理論、編譯系統的結構及編譯程序各部分的設計原理和實現技術。理想的結果是學生既能掌握編譯理論和編譯方法等方面的基本知識,又具有設計、分析、實現和維護編譯程序等各方面的綜合能力。編譯原理理論知識包括形式語言、有窮自動機理論等抽象內容及大量的算法,較難理解和掌握。因此,深化學生對所學理論知識的理解,提高學生理論聯系實踐的能力和編程水平更顯重要。
教學中我們發現,僅僅將書上的實例講給學生聽,學生并不好掌握,能運用這些理論解決問題的就更少了。如果在講完理論之后適當引進一些實例,例如:將狀態轉換圖在硬件設計中的應用——設計狀態機模型介紹給學生,并給出相關學習資料和網站介紹,如此下來,通過對狀態轉換圖的實例運用,使得原來非常抽象的正則表達式概念學起來就具體多了。另外,由于Windows的普及以及微軟提供的強大技術支持,人們使用電腦非常方便了,但也使很多人誤認為學計算機就是學Windows;甚至許多計算機專業的教學也都被局限在了Windows平臺,一些教師也不愿意花過多的精力在其他的操作系統。坦白地說,Windows平臺雖然方便好用,但同時也阻止了初學者進一步接觸操作系統的內核,所以教學中不妨結合操作系統的內容,引進Linux的概念。學生在接觸了Linux操作系統之后,會發現Linux上的很多操作或表述都要用到正則表達式等相關知識??傊?,學習編譯原理不僅僅在于讓學生掌握其本身的理論體系,更重要的是讓他們學會這些思維方式和方法去解決問題,以及知道應用前景。
2.編譯原理網絡社區的建設
上面說的道理可能很多同行都已經想到了,如何做到呢?尤其是教百人以上的合班課,建立專門的網絡社區對學生的理解程度進行實時跟進是個很好的選擇。此外,教學中我們還會收到這樣的反饋:很多學生聽老師講課似乎很明白,但自己轉述起來就很難。誠然,在學生的理解過程中,會出現很多似懂非懂的問題,討論是一個幫助達到透徹理解非常有效的方法。然而在課堂上甚至在課后教師也難以找出適合而充足的時間來組織這樣的討論。網絡社區可以有效地克服地域和時間上的困難,讓大家方便地交流意見和看法,教師也能及時發現問題加以指導。
2.1分專題組成“聊天室”
不同的學生感覺到的學習困難不一樣。教師可以按不同的專題設立討論社區,同時附上相關的課外材料、實驗計劃和步驟,以及供參考的實驗例程源代碼。好學的學生一般希望有機會表達自己的觀點,教師可以引導他們發表自己的見解,激發其他同學的學習興趣。教師也要及時地對學生的留言進行評議,進行肯定和糾錯,使他們在激勵中主動去思考,使學生由被動學習變為主動學習。針對典型問題,教師可以挑選出眾的學生到課堂上作簡單的講解,讓他們自己制作PPT,鍛煉他們的語言組織和表達能力。學生闡述問題的方式和語言雖然沒有教師那么精煉準確,但往往能讓他們的同齡人更容易接受;另一方面,這種形式可以使學生明白網絡社區是和課堂緊密相連的,是課堂的延續。網絡社區的積極活動很容易被量化,成為重要考評成分。
2.2課前問題的提出和課后討論
這里分為課前和課后兩方面:教師在課前提出問題,讓學生提前預習教材。編譯原理課程很多內容乍一看會讓人一頭霧水,學生帶著問題上課,效果要比教師直接灌輸好得多,這樣做既鍛煉了學生自學的能力,也提高了課堂效率。
doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 12. 058
[中圖分類號] G251 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194(2014)12- 0093- 02
高校圖書館網絡資源檢索區,有些高校還稱為電子閱覽室。是一個無紙化的情報信息的服務部門,它拓展了圖書館的服務空間,通過圖、文、聲、像并茂等特點服務于讀者,并且為圖書館的數字化建設奠定了基礎。
高校讀者群體的特殊性,決定了網絡資源檢索區具有較高的讀者利用率。隨著讀者年齡的不斷變化,年輕讀者對網絡資源檢索區的需求越來越高,這些需求不僅體現在對網絡環境的要求,還體現在對閱覽環境的要求。如何建立一個適合當代大學生讀者的網絡資源檢索區,已經成為許多高校館重視的問題,本文就網絡資源檢索區的環境及布置談一下本人的一些看法及構想。
1 傳統電子閱覽室的弊端
隨著網絡技術的發展及管理人員對圖書館合理利用空間的要求,傳統的電子閱覽室建設已經不被讀者認可。傳統電子閱覽室一般采用類似于網吧的建設方案,只對每臺用戶機是否連入互聯網進行管理,并沒有把數字資源作為宣傳的主要目的,所以讀者不知道數字資源都有些什么,在多數讀者心中電子閱覽室更像是一個圖書館開的大網吧。這樣的建設方法不僅局限了讀者對數字資源的認知,而且更使得圖書館的數字化服務變為空談。電子閱覽室布局不合理也是限制圖書館提供數字資源服務的另一個瓶頸。讀者們更需要隱秘的私人空間和可交流的討論空間,以及隨手可得的紙質資源。這些弊端阻礙了圖書館數字資源服務的發展,只有改變建設理念和建設思想才能更好地為讀者提供優質的數字化服務。
2 建設適應當代讀者需要的網絡資源檢索區
2.1 改變服務理念
作為提供數字資源服務的最前端窗口,網絡資源檢索區要改變只滿足讀者上網要求的思想,不僅要為讀者提供檢索閱讀功能還要提供優越的閱讀環境。對電子資源的宣傳不應該是等待讀者使用,而應該向讀者主動宣傳。宣傳上不僅依靠圖書館網站,還要有針對性地向讀者推送一些數字資源,使讀者更加及時地掌握自己所學專業的相關動態,使讀者從服務中區別網吧和文獻檢索區的差別。在建設布局上要規避最大限度地擺放機器的思想,不要認為機器越多提供的服務就越好。寬松的閱讀環境不僅可以使讀者閱讀心情愉快,還可以集中讀者閱讀的注意力。
2.2 采用先進的機房管理軟件
隨著網絡技術的不斷發展,機房管理軟件也大大提高了服務功能的研發與設計。在選擇管理軟件時,可以選擇服務功能較為強大的管理軟件。這些軟件不僅可以計費和管理機器,還可以為讀者提供即時消息,并且可以與讀者互動。當讀者進入系統后,通過身份和所在單位信息,判斷讀者所學方向,對讀者進行相關數字資源的推送。這些管理軟件有較好的兼容性,不僅能同圖書館管集系統連接,而且還可和學校局域網連接。讀者通過管理軟件可以輕松地掌握學校的新聞動態和通知公告,還可以為讀者提供所學專業的相關論壇及學術報告研討會,使圖書館的服務更加貼近讀者。
2.3 對網絡資源檢索區的個性化設計
2.3.1 改變空間布局
隨著讀者對閱讀環境要求的不斷提升,規劃更加合理的電子資源閱讀空間已是勢在必行??臻g布局不僅要更加個性化而且要更加貼近讀者,為讀者提供輕松自由的閱讀環境。
本文提供一種方法:按使用功能劃分區域。本方法是按照讀者閱讀及使用習慣進行規劃和布局。為滿足讀者隱秘閱讀需求時,可以將較為封閉的單獨微機座椅擺放在一起,使讀者閱讀時處在一個相對封閉的空間增加閱讀安全感。滿足多讀者探討或者合作完成任務時,可以選擇環繞或者是波浪式成排的微機桌椅擺放在一個區域,使讀者更易于溝通和交流。區域之間要有較為明顯的阻隔裝飾,如綠色景觀或者是半高玻璃隔斷等等。
2.3.2 規劃閱讀空間顏色
有研究表明環境色彩是影響讀者閱讀心情的客觀因素之一。色彩比較鮮艷的明度較高的顏色具有明,灰暗混濁的色彩具有憂郁感。選擇適當的顏色裝飾,可以使讀者身心得到放松減緩讀者閱讀的疲勞感,色彩組合的對比強弱程度也影響讀者的情緒及心理。在電子資源閱讀區也可以按照功能區域劃分選擇不同的顏色,如比較安靜的私人閱讀半封閉空間,可以選擇顏色比較明快的淡藍或者是淡綠,使讀者情緒保持清爽。在多人區及討論區選擇較為沉穩的色調,讓讀者保持較為穩定的情緒,減少興奮度,更加適合討論氣氛的營造。
2.3.3 布置合理的綠色植物
利用綠色植物布置公共空間是環境設計的重要手段,電子資源檢索區作為微機較多的公共場所,產生的電磁輻射比較大,所以在選擇綠色植物時,應選擇具有較高抗輻射性能的植物,如吊蘭、仙人球、蘆薈、綠蘿、虎皮蘭等等。這些植物不僅可供觀賞,比較高科目的植物還可以對區域劃分起到阻隔作用,營造良好的閱讀環境。
2.3.4 服務相關設施的擺放
隨著信息時代的到來,計算機技術的飛速發展,特別是計算機網絡技術已經影響和改變著我們的生活。學校作為科學技術的傳播者,校園網的建設對于提高學校的教學質量,節約教學資源,促進創新性素質教育有著重要的作用。特別是對于存在多個校區的院校,通過校園網連接和管理多個校區,可以使不同學校之間能更快地融合,在管理和教學中,校園網的建設將起到巨大的支撐作用。然而,不同校區存在不同的網絡基礎,如何在此基礎上根據優化原理提出多校區校園網絡建設優化策略,對現有網絡資源進行整合設計,優化網絡性能,是多校區校園網的建設中需要關注的焦點。
一、多校區校園網存在的問題
1.資金不足
學校作為一個非盈利性單位,基礎建設資金有限,特別是職業技術學院,它于2005年7月經自治區人民政府批準,在原自治區農牧學校和自治區綜合中專學校的基礎上合并組建而成。作為一個年輕的學校,其各項建設都在進行中,在校園網建設的投資就顯得力不從心,只能“就米下鍋”,從而導致校園網在運行一段時間之后,由于設備性能達不到實際網絡運行要求而需要更新設備,造成重復投資。
2.網絡管理問題
校園網絡需要管理復雜的內容,不僅包括網絡設備、網絡線路、網絡協議、網絡安全等網絡硬件、網絡軟件,還包括教學資源、行政管理等。目前,職業技術學院網絡管理模式還采用人工手動模式,面對如此眾多的網絡資源,如此繁雜的網絡管理內容,使用人工手動模式會導致信息資源、網絡鏈路利用率低,甚至會出現當一條鏈路出現問題時,無法及時發現并解決問題。
要實現多校區的聯網,實現網絡對于校園管理和教學科研的支持,多校區大學校園網絡的建設就應該不僅在速度、容量上完全滿足長時間、多人數上網的需求,使長距離的主分校區實現一致的網絡體驗;還要實現教育教學自由的集中存儲和共享,并完成校園異地FTP下載、VOD點播。
3.網絡安全問題
校園網通過各種方式連接到互聯網,使老師和學生享受互聯網帶來的便利的同時也存在著種種不安全因素,如病毒肆虐、黑客攻擊等,這些不安全因素會干擾系統正常運行,導致計算機運行速度變慢,有些軟件不能正常使用的現象,甚至會出現經常死機數據丟失或損壞,更有甚者會導致網絡和服務器癱瘓;校園網絡還面對形形、良莠不齊的網絡資源,如果沒有進行過濾、識別,就會造成大量非法內容或郵件出入,占用大量網絡資源,導致網絡速度緩慢、網絡交通堵塞,影響正常的教學、科研和其他工作。
許多師生對于網絡安全問題認識不足,U盤、移動硬盤等移動存儲介質由于其便捷性而廣泛運用,在網絡上隨意瀏覽、下載,這些行為都會給網絡安全帶來很大的隱患,輕則造成計算機運行速度下降,重則導致網絡癱瘓,甚至造成重要資料丟失、泄露等。
4.網絡速度慢
多校區院校師生眾多,在網絡使用的高峰時期網絡將承受上千人同時在線的壓力,對網絡速度無疑是一個挑戰。同時,使用網絡時間比較集中,一旦用起來速度比較緩慢,就會使人產生煩躁的心理。
5.網絡管理制度
多校區網絡建設環境復雜,網絡管理制度不健全,缺乏統一的標準,易造成管理混亂。網絡管理人員專業知識如果不夠完善,就會造成學校師生上網身份無法唯一識別,這樣就不能有效地規范和約束師生的非法訪問行為,缺乏有效的上網監控和日志。
二、優化網絡的建議
1.優化網絡設計
網絡的拓撲結構和綜合布線的設計對整個網絡速度至關重要。一個好的總體規劃和網絡設計,不僅追求網絡速度與硬件性能,而且應該能夠滿足網絡升級和擴展的未來要求。根據網絡設計的可運行性、靈活性、易管理性、可擴展性等基本原則對校園網進行設計,同時在學校校園網絡建設初期,最好考慮由長期從事計算機網絡研究、組建和管理的技術人員解決技術選擇和設備選型問題。
在網絡設備的選取中,最好選取知名廠商的網絡設備,這樣在產品性能、質量、售后方面會有更好的保障。如果在經濟條件允許的情況下,就可以通過向Internet服務提供商購買更多的帶寬線路,或者提供高一級的高速交換機,這樣可以解決大部分的瓶頸問題,但關鍵是要有效利用現有的帶寬。
2.優化網絡管理
網絡管理員需要經常監聽網絡數據包,了解網絡中所傳輸的內容。能及時處理網絡中出現的突發問題,并限制學院員工和學生使用在線視頻點播系統或數據傳輸軟件,如P2P、迅雷、電驢等需要消耗大量帶寬資源的軟件的使用,以免影響網絡傳輸速度。對于由使用該類軟件形成的網絡瓶頸,可以利用路由器過濾相應的傳輸請求,以達到限制該類軟件使用的目的,從而在一定程度上節省帶寬資源。當然,網絡數據傳輸軟件,盡管傳統的P2P軟件沒有占用帶寬,但多個局域網的計算機和數據傳輸時,很少或沒有受帶寬的影響。在校園網中大量用戶集中在節假日和休息的時間,特別放學后這個時刻上網,因此用戶可以避開高峰時間。在經濟條件允許的情況下,可以通過互聯網服務供應商購買更多的帶寬,或提供更高的網速,這樣可以解決大部分問題。然而,關鍵是要利用現有的帶寬。例如,視頻點播,如基于IPTV軟件的思科交換技術的使用,可以解決視頻網絡內部的問題,效果很多。
專業網絡管理人員需要不斷學習新知識、新技能以適應不斷發展的網絡管理與維護技術,避免出現由于自身的知識或技能不足而導致網絡故障不能及時發現、排除。
3.提高安全防范
在多校區網絡建設中,各網絡設備的物理安全是首要的安全問題,由于多校區環境下,網絡設備使用不統一,在建立全院的網絡安全體系時,要避免考慮到失竊、水災、火災、人為操作失誤等原因造成的一些突發事故,導致網絡設備損壞或丟失而致使網絡無法運行。
外部網絡對于內部的DOS攻擊和端口掃描有著非常大的影響,所以,安裝一個軟件防火墻或購買一個硬件防火墻,就可以解決許多網絡安全問題。有三個選項可以實現局域網內的安全:一種是使用新一代的局域網交換機,這種交換機在認證方面優于802.1X,具備對用戶和設備基于應用策略的訪問控制能力,選用這種方式組網,網絡便直接獲得了這種能力。如不考慮升級交換機,則考慮具備認證用戶和設備能力的安全應用程序,且能夠自動設定角色并通過分區和申請提供基于應用策略的訪問控制。與此同時,可以利用入侵檢測防范系統實時地對整個網絡進行監測,對異常行為進行統計分析,識別攻擊類型,并向網絡管理人員報警。對操作系統進行審計、跟蹤管理,識別違反授權的用戶活動。
4.健全網絡管理制度
網絡管理是一個長期的過程,在這個過程中需要不斷更新管理方法。多校區校園網建成之后,需要樹立全新的管理理念,制定有關網絡操作使用規程、網絡系統的維護制度、密碼管理及應急措施等相關制度,配備專業知識扎實的網絡管理人員對網絡進行管理與維護。同時還需要在學校中宣傳、普及網絡安全知識,使全院師生對網絡的使用、網絡安全有清楚的認識,從而避免由于缺乏相關知識而導致的網絡問題。
高校校園網絡的優化與提速是一個綜合性問題,牽涉整個校園網的綜合布線、網絡拓撲結構的設計、網絡設備的選型與配置、網絡維護等方方面面的內容,本文重點對影響校園網絡速度的幾個主要因素作了分析,并提出了相應的對策,因此具有一定的通用性。
參考文獻:
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2012)10-0050-02
1、引言
隨著高校辦學模式的多樣化,加上成人教育、在職教育、網絡教育等的快速普及和發展,越來越多高校呈現了跨地區的多校區數字化管理模式,體現著學校核心工作的教學信息資源管理與應用也呈現出多元化發展的趨勢。學校各方人員在獲取各種教學信息資源的手段和方式隨著計算機科學的飛速發展和自動化技術、網絡技術研究成果的廣泛應用亦發生重大的改變,而能支撐這種改變的技術核心是高效、安全的云存儲網絡。此外,為了適應高校多校區辦公的工作模式,需要教學管理信息存儲網絡能夠提供智能化的管理機制來實現多校區之間的協同工作。
如何合理而有效的建設高等學校數字化校園,使高校校園科學、合理地應用現代網絡存儲技術來保證數字化校園海量信息的存儲安全,并為用戶提供優質的信息資源服務,是跨校區數字化校園建設工作中面臨的實際問題。
本論文基于作者長期從事學校信息化、數字化管理教學工作的實際經驗,從高校數字化校園建設的實際需求入手,分析研究了跨校區數字化校園管理云存儲網絡系統的建設方案以及核心技術,設計了適用可行的結構框架和實施方案,并提出了合理的優化測試意見和升級拓展思路,可供高校數字化校園動態管理進行參考和推廣。
2、建設方案及核心技術
數字化校園建設跨校區云存儲網絡設計與實現與數據備份和容災有著密切的聯系,因此存儲網絡設計之初就要考慮加入備份與容災后的網絡拓撲結構和模式,避免重新開發時資金的重復投入。
目前高??缧^數字化校園管理的存儲網絡面臨著一個嚴重的問題就是如何大幅度的增加存儲空間以滿足各種數字資源的存放問題,而且這些服務每年對容量的需求還在不斷增長,如果要在校內架設鏡像站必然對數字化校園存儲網絡的容量提出很高要求。高校數字化校園建設在建設過程中的前幾次設備的資金投入往往比較充分,但卻無法應對今后的增長需求,況且數字資源本身也有其自身特點,一味的追求用高速和高穩定性的FC磁盤無疑也會造成浪費。設計一種能適合今后發展需要的廉價的云存儲網絡系統是數字化校園存儲網絡建設的基礎。
目前國外大型企業、公司、學校等對存儲網絡有著很高的要求,存儲技術和實施方案已經從直接存儲模式(DAS)和網絡存儲模式(NAS)向存儲區域網絡(SAN)發展,從設備的層面來說,FC-SAN的優點毋容置疑,但相對于一般高校數字化校園管理設備來說,光纖的造價往往過于昂貴,通常只能在建站初期實現第一步的資金投入,后期維護和升級往往比較困難,無法將FC-SAN的優勢繼續發揮出來。此外,不同SAN廠商的產品在管理方面的兼容性也不盡如人意,為今后的擴容造成不必要的麻煩。
為了在高性能、高安全性的數字存儲與存儲容量、造價之間找到平衡點,本方案著重從IP-SAN的理論層面納入進行論證,利用已經成熟的TCP/IP和iSCSI協議構建兼容性強而造價相對低廉的IP-SAN云存儲網絡,并通過建立IP-SAN+NAS的混合模式將原有早期設備合理的融入到新的以云計算為核心的存儲網絡中。
云存儲是在云計算(cloud computing)概念上延伸和發展出來的一個新的概念,是指通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能,將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作,共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統。當云計算系統運算和處理的核心是大量數據的存儲和管理時,云計算系統中就需要配置大量的存儲設備,那么云計算系統就轉變成為一個云存儲系統,所以云存儲系統是一個以數據存儲和管理為核心的云計算系統,是多設備、多應用、多服務協同工作的集合體,它的實現要以WEB2.0技術、集群技術、網格技術和分布式文件系統、CDN內容分發、P2P技術、數據壓縮技術、存儲虛擬化技術、存儲網絡化管理技術等多種技術的發展為前提。
架構跨校區數字化校園云存儲網絡,主要采用SAS技術及RAID技術,在云計算環境下,通過SATA硬盤組建RAID 6磁盤陣列,建立基于iSCSI協議的跨校區IP-SAN網絡,利用IP-SAN存儲網絡技術實現跨校區數字化校園管理建設。
本方案較好的解決了高??缧^數字化校園管理存儲設備在容量、安全性、擴充性、成本和今后的維護等方面的問題,具有很高的靈活性。著力解決校園存儲系統的選項工作,用于提高用戶的訪問性能和服務種類,并能滿足數字化校園管理不斷增長的電子數據信息量的要求。
3、框架設計與實現
要滿足多校區、廉價和云存儲三個方面的要求,并能提供安全可靠的存儲服務,可以選擇IP-SAN結構的存儲網絡,整個網絡的結構示意圖如圖1。
整個網絡分為三個區域,分別代表主校區和兩個分校區。每個校區的內部結構類似,以主校區為例,又分為兩個區域,第一區域為IP-SAN區域,以SAS技術構建的存儲陣列通過存兩臺內置雙四核處理器和iSCSI HBA適配卡的儲服務器構建成廉價的海量存儲設備,存儲服務器之間實現熱備份功能,運用iSCSI協議雙端口接入兩臺千兆的以太網交換機,實現與服務器/主機群的連接,兩臺以太網交換機彼此進行冗余配置,服務器/主機通過雙網卡與雙千兆交換機連接。
第二部分為局域網,服務器與工作機、檢索機通過千兆交換機實現連接,再通過路由器接入校園網,提供不同的數據庫服務,這部分的網絡結構與原來各個校區的網絡結構一致,不同的只是交換機和路由器已經能夠提供千兆的連接帶寬。
在兩個分校區與主校區之間,IP-SAN的交換機使用路由器通過租用的100Mbps電信Internet通道直接進行連接,由于主校區和分校區都在一個城市內,通過Internet連接時經過電信內部路由器跳接的次數并不高,雖然不能保證實時傳輸的性能,但連接帶寬往往較高,而且費用較低。各校區之間也可以通過光纖專線實現連接,但考慮到專線費用昂貴而且帶寬較低低,兩端還要使用轉換器/路由器將TCP/IP協議再次封裝為專線的E1或E2協議后實現連接(即使使用FC-SAN,FC交換機也需要轉換器將FC協議轉換為V35串口或TCP/IP協議后才能再次封裝為E1或E2協議而無法直接轉換或兩端直接連接,所以FC-SAN跨校區的帶寬也不高,造價則因為需要多個轉換器而更昂貴),并不適合數字校園存儲的造價方面的要求。分校區按相同的方式構建IP-SAN存儲網絡,其目的主要用于容災和數據異地備份,此外還負責對視頻數據進行智能緩沖,在播放軟件的支持下對分校區重復點播的視頻進行緩存,減少對校區之間帶寬的占用。此外,分校區也設立了服務器用于實現容災功能,在主校區出現故障后利用備份數據和服務器將云管理系統切換到當地的服務器繼續進行。
進行數據備份時,采用從主校區存儲設備直接鏡像到兩個分校區的存儲陣列的方法。
這個基于IP-SAN的云存儲網絡構建好以后,每個校區都有各自的分云數據中心,校區內部服務可以形成云內互聯,而校區與校區之間形成云間互聯,又與每個服務終端形成云-端互聯,這樣就形成了“資源虛擬化、管控自動化、IT能力服務化”為特征的數字化校園跨校區管理私有云應用平臺,這個平臺有全局的智能聯動管理“CLOUD OS”,對所有校區的計算、存儲和網絡三大IT基礎資源池進行全局的調度和資源編排與交付,此外,還根據各校區用戶、業務系統的不同互訪需求,實現網絡層的資源隔離和安全訪問控制。
4、測試優化與升級拓展
這套存儲系統建立后,在正式投入前還需要進行檢測,從局部的陣列性能優化測試到全局的虛擬用戶網絡負載測試對整個存儲網絡進行深入的了解,找到系統潛在的問題并進行解決和優化。
測試平臺作為一個單位分別放置在主校區和兩個分校區,分校的存儲網絡通過路由器與主校區IP-SAN中的千兆交換機實現連接,應用服務器分別找到各個校區的存儲服務器分配的iSCSI存儲陣列。通過測試進行相應的軟硬件選項與配型,最終完成整個云存儲網絡系統的軟硬件資源優化。一般情況下,數據中心的各種系統(包括軟硬件和基礎設施)是一大筆資源投入,在建成后一般經歷3-5年硬件系統就即將面臨逐步老化與更換,而軟件技術則不斷面臨升級的壓力。另一方面,隨著社會的發展,不斷變化、增加的業務需求也對資源擴展產生考驗。而此IP-SAN云存儲網絡系統在傳統架構基礎上納入了云計算模式,將不斷產生的業務需求作為服務構架整個系統的核心,采用租用第三方云設施的方式,剝離了云存儲系統中與數字化校園管理核心業務無關的因素(如IT基礎設施),如需自己重新建設,可按需獲得。
在此云存儲網絡系統建設中,網絡是最底層的管道,因此采用“網絡先行”的思路建設,在進行網絡構架設計時充分考慮了數字化校園建設發展過程中會面臨的挑戰和解決方案,實現了網絡層的云就緒,以承載未來云計算IT平臺的動態需求和最終成本問題。
參考文獻
[1]周東華.構建網絡存儲方案.運城學院學報,2005年4月:1008一8008.
[2]林許岸.網絡數據安全策略的研究與實施.電腦知識與技術,2005年第14期.
中圖分類號TN943.6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2011)52-0109-02
1 建設目標
新區有線電視網絡建設必須基于數字化、雙向化、寬帶化,滿足下一代網絡發展要求,具有迅速升級為寬帶綜合信息網(HFC網)的能力和技術基礎,實現數字電視、高清電視、視頻點播等廣播電視業務及綜合信息、數據等IP業務承載平臺功能,能夠滿足多功能業務開展需要,完全承載未來多種新型增值業務。
2 設計思想
1)統一規劃、精心設計,分步實施,建設一個性能優異的、能夠迅速升級承載多種業務的綜合信息基礎網絡;
2)網絡結構、傳輸技術、設備器材優選國內外先進成熟技術成果;
3)建設一個性能優異的雙向HFC網。
3 設計原則
3.1 標準性原則
遵循已頒布的國家標準和行業標準。確?;诒痉桨搁_發出來的技術具有橫向和縱向的兼容性。
3.2 開放性原則
避免使用私有標準或協議,確保網絡的開放性和互聯互通,支持并能實現網絡設備的統一管理。
3.3 經濟性原則
應該在充分利用和挖掘現有有線電視電纜網絡資產的前提條件下有充分的技術實現可行性。從而最大限度保護既有投資、發揮存量資產的效益最大化,確保雙向寬帶接入網絡在保證性能的基礎上,具有良好的經濟性。
3.4 可擴展性原則
寬帶接入的用戶需求和技術的發展是長期的、漸進的。需求設計必須保證先進性和可擴展性,能夠符合主流技術發展的趨勢,保證能夠基于本方案的技術和系統可以隨著業務需求擴展和技術進步進行平滑升級。
4 系統模式
1)基本傳輸功能
整個系統從傳輸功能上分為A、B兩個平臺,A平臺傳輸廣播電視節目,B平臺傳輸交互式數據業務。首期工程進行A平臺的建設,為下一步交互式數據業務的建設打好基礎。
2)網絡建設模式
(1)根據固原市城區總體規劃建設,在新區中心地帶建立分前端,新老前端采用自愈環形光纜傳輸結構,保證信號暢通和傳輸質量;
(2)以新區分前端傳輸機房為中心,干線傳輸采用光纜傳輸方式,用戶分配系統采用同軸電纜分配方式。
3)要求系統要有較好的技術指標,較高的圖象質量等級,系統帶寬定格為1 000MHz,首期工程開通110MHz~550MHz數字電視信號頻段,下行傳輸109套數字電視節目,其余頻段預留為其它數據業務頻段。
5 系統基本技術方案
1)系統帶寬:整個系統采用1 000MHz帶寬,頻率范圍為0MHz~1 000MHz;
2)頻帶劃分: 111MHz~550MHz為下行數字電視頻段;其余頻段為數據業務、增值業務頻段;
3)前端系統采用1 000MHz鄰頻傳輸技術、增補頻道技術;
4)干線部分
(1)干線傳輸采用全星形結構,以分前端為中心點向四周輻射,在小區中心地域建立光交接箱,每個光交接箱敷設6芯光纜,1芯采用頻分復用技術下行傳輸數字電視節目,1芯采用波分復用技術傳輸數據業務,上行波長:1 310nm,下行波長:1 490nm;
(2)每個光交接箱接入8個光節點,光交接箱到每個光節點敷設4芯光纜,每個光節點不超過120戶。
5)用戶分配系統
(1)分配系統采用三級星形結構,光節點直接到戶;
(2)信號接人點盡可能設在用戶居住區中間位置,到各單元采用星形分配方式,從單元信號接入點到各用戶采用集中分配方式。
6 網絡結構
在總前端,數字電視廣播平臺、高清廣播平臺、互動電視平臺(包括高標清時移、點播)、互動增值業務平臺(游戲、電視支付、電子商務等廣電新業態)、互聯網接入平臺等各種業務平成接入、集成、播出、分發。在總前端和分前端之間,構建IP城域骨干數據傳輸交換平臺,完成總前端到分前端間各業務及通信的分發、接入、匯聚、交換、傳輸。
有線電視信號(包括數字電視、高清廣播、VOD over CABLE(IPQAM)模式的下行點播信號)在分前端通過光發射機輸出有線電視光信號,通過星型無源光分配網絡接入小區光分路器,再經無源光分配后通過光纜延伸至光節點,光接收機輸出有線電視射頻電信號;互聯網等數據信號以及VODover IP(IPTV)模式的點播信號通過IP城域網至分前端,在分前端接入EPON頭端OLT設備,通過預留至光節點的光纖或通過波分復用技術與有線電視共用一根光纖至光節點處,連接EPON終端ONU設備。EOC 局端設備上聯快速以太網口與ONU連接,射頻接口與光接收機輸出的有線電視射頻電信號采用頻分復用技術混合,通過同軸電纜網接入用戶家中。
7 系統技術指標分配
根據國標GY5063-1998《市、縣有線廣播電視網設計規范》之規定,系統指標規定值C/N、C/CTB、C/CSO分別為43dB、54dB、54dB,系統設計值分別為44dB、55dB、55dB。具有一級光鏈路的系統指標分配按前端、光干線及分配系統所占比例進行分配。
8 工程實施步驟
第一期工程:以HFC網絡為主導,建立分前端,完成光纜干線的敷設,一期工程預計2011年8月底完成。光纜干線改造步驟如下:
1)路由勘察、方案制定、投資預算,預計2011年6月底以前完成;
2)設備器材考察、選型、采購,預計2011年7月20日以前完成;
3)制定施工規范,建立分前端,光纜敷設工程展開,安裝并開通;
4)工程驗收。根據國標規定,對系統指標進行測試驗算,各項指標均應符合行業規定。
第二期工程:用戶分配系統的建設。光節點以下分配系統全部定位為全星型電纜分配網絡,光節點直接帶用戶。
第三期工程:增加節目容量,系統升級,逐步向寬帶綜合信息網過度,建立健全HFC系統,開展數字電視新業務、互動點播和其它增值業務,實現回傳功能,初具HFC網功能。
一、新課改的發展呼喚資源建設的變革
(一)課程資源的廣義觀
新課程強調大力開發課程資源,在課改實驗區,廣大教師最迫切的呼聲也是課程資源的短缺。對比傳統教育中以教材為中心的狹義課程資源觀,《基礎教育課程改革綱要(試行)》[1]中課程資源開發的范疇明顯是界定于廣義的課程資源觀,即把課程資源的內涵延伸到社會、學校、家庭和生活環境以及教師、家長、學生和學科研究專家等而形成大課程資源觀,強調學校和教師成為課程資源的主要開發力量,學習者則是課程資源的主體和學習的主人,因此應擺脫教材是唯一課程資源的觀點,形成廣義的課程資源觀。[2]
(二)網絡教育資源的發展
作為信息化課程資源的主要形式,網絡教育資源的理念也隨著新課改下課程資源觀的廣義定位需要而有所發展。通常提到的網絡教育資源多指狹義的概念,即數字化的教育信息資源,然而從系統的觀點來看,網絡作為一種特定的學習環境,不少學者認為廣義的網絡教育資源觀應包括教育人力資源、教育信息資源和教育環境資源三個重要的組成因素,[3][4]而網絡教育資源建設體系則是由這三者相互作用、相互影響所組成的動態平衡體系。教育人力資源是指網絡教育資源建設應用過程中各種人員的集合,如資源的開發者、建設者、管理者和應用者,其來源主要是教師(學科專家)、學生、社會人士(家長、學科愛好者、社區會員等)。教育信息資源是指以數字化形式在網絡特別是互聯網上傳送的具有一定教育價值的各類信息。教育環境資源是提供資源建設和應用過程所需的硬件設施和各類軟件工具及應用平臺。如面向資源管理者的資源管理系統,面向教學者的網絡教學支撐平臺,面向學習者的研究性學習平臺等,這些無不對網絡教育資源的建設與應用提供有力的環境保障。這三者當中,教育人力資源是實踐的主要施行者和開發應用的主體,人力資源開發和資源價值的最大化是建設的主要目標,教育信息資源是核心內容,是資源開發建設的主要對象,教育環境資源則體現為軟硬件相結合,作為資源建設與應用的保障條件和實踐基礎。這三個要素在網絡教育資源建設與實踐過程中是相互作用、相互影響的動態平衡過程,通過環境資源的構建和網絡空間的資源共享,結合人力資源開發,建設優質的教育信息資源,在資源應用中實現學習者所獲取的信息資源價值的最大化從而最終達到人員素質的提升。因此,在網絡教育資源建設中應充分考慮這三個要素的綜合作用,特別是地區教育信息化,區域性的網絡教育資源建設中的各種實際問題都由這三個要素交互不足或某一因素的作用考慮欠缺所造成,例如資源應用效果低下可能涉及人力資源的觀念問題,也可能是信息資源的有效性問題或者欠缺資源應用支持環境等問題所造成的,限于篇幅恕不贅述。
課程改革強調從廣義角度即素材性課程資源和條件性課程資源相結合進行開發和利用,并在開發過程中重視人力資源的內生性價值的體現。作為課程資源的重要組成之一,面向新課改的區域性網絡教育資源也應擴展到充分考慮教育人力資源、教育信息資源和教育環境資源三者相結合的廣義概念。從區域性網絡教育資源的組成來說,與課程資源的組成內容相對應的是,教育信息資源屬于素材性課程資源,教育環境資源屬于非生命載體形式的條件性課程資源,而教育人力資源則屬于生命載體形式的條件性課程資源。課程資源與網絡教育資源之間的包含關系如下圖所示。
圖1 課程資源與網絡教育資源的關系
二、支持新課改的區域性網絡教育資源建設的新理念與新模式
基礎教育課程改革是我國教育改革的核心內容,它將實現我國中小學課程從學科本位、知識本位向關注每一個學生發展的歷史性轉變。然而近年來教育信息化中重點建設的教學資源庫卻普遍存在重復建設、應用效率低下、資源陳舊、應用面不廣的現象,根本原因在于現行的網絡教育資源建設與應用缺乏科學、完善的教育理論做指導,欠缺站在人文主義高度上的建設理念,使教育資源建設過程中沒有系統總體的合理規劃,因而沒有準確定位和把握應用者適應時展的需求。那么如何把握應用者的實際需求呢?這反映在網絡教育資源的核心特征即資源的教育價值上面。筆者認為,從課程改革的觀點來說,資源的教育價值最大化的體現在于有效地促進作為主體的學習者的認知發展,并充分發揮學習者個體的主觀能動性,讓學習者在資源應用的過程中積極深入地思考和分析,選擇和挖掘適合自己的知識資源進行實踐和創新,以滿足學習者的學習需要,并最終實現資源的可持續發展。
(一)支持新課改的區域性網絡教育資源建設新理念──“人文發展觀”
《基礎教育課程改革綱要(試行)》中明確提出:“大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用,促進信息技術與學科課程的整合,逐步實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革,充分發揮信息技術的優勢,為學生的學習和發展提供豐富多彩的教育環境和有力的學習工具。”因此作為課程資源的一個重要來源,區域性網絡教育資源建設應脫離為建資源而做資源的狹隘建設觀,從廣義的網絡教育資源觀出發,建構以學習者為中心并與教育人力資源、教育環境資源、教育信息資源三者交互結合的“人文發展觀”。此“人文發展觀”認為:網絡教育資源建設體系是一個基于廣義網絡教育資源觀的包含教育人力資源、教育信息資源、教育環境資源三要素組成的有機系統環境。資源建設的過程是知識價值在主體間的傳遞與轉化過程,是體現創新精神與實踐能力的發展過程,是人的知識價值的發現過程。該過程兼顧面向人力資源開發(個體知識價值的傳遞與轉化、區域人文關懷與資源共享文化的創設)、信息資源建設(優質信息資源的良性互動)及環境資源支持(技術開發與應用環境支持)這三個嶄新的教育資源建設內涵,在基于新課程改革思想的指導下,通過圍繞學習者的區域性人力資源開發、環境資源配套、信息資源建設三者交互所形成的廣義區域性網絡教育資源建設體系來開發新課程資源,期待學習者在資源實踐應用的過程中能具備面對問題及解決問題的終身學習能力,努力為社會培育具備綜合素質全面發展的新型人才。通過構建這樣一個有機的區域生態整體來促進資源的循環流通,體現知識價值的螺旋上升,在信息資源的實踐應用中凸顯學習者的發展潛能,同時學習者通過與這三者之間的交互逐步形成正確的學習態度、思想情感與發展價值觀,并在實踐過程中能動地創造出更大價值的教育資源,從而實現符合新課程改革指導思想的網絡教育資源的可持續發展。
學習者與三要素之間的交互過程如圖2所示。(1)學習者與人力資源的交互方式主要體現為學習群體的人文關懷和資源共享激勵機制的創設,資源型學習中的師生交互等;(2)學習者與信息資源的交互方式主要是學習者開展基于資源的學習實踐,如研究性學習、個別化學習、自主學習等;(3)學習者與環境資源的交互方式體現為學習者開展資源實踐,提供豐富多彩的教育環境和有力的學習工具以及技術支持(如規范化的教育資源建設標準、資源庫產品間的互操作、多樣化的學習工具等)。
圖2 支持新課改的區域性網絡
教育資源實踐的“人文發展觀”
(二)“人文發展觀”指導下的資源建設新模式──“五維發展循環”模式
依據我們的實踐經驗,區域性網絡教育資源實踐一般分為“資源開發、資源整理、資源共享、資源應用、資源更新”五個維度,它們通常是由不同的參與者從事實踐,并隨建設規模的大小和應用程度的深淺組合成不同的建設階段,諸如大規模的資源整合階段(資源開發、資源整理)、個別化資源的優化重組階段(資源整理、資源共享)、優質資源的共享和創新階段(資源共享、資源應用、資源更新)等。而就建設應用過程來說,“資源開發──資源整理──資源共享──資源應用──資源更新”的線性組合過程是較為全面的資源建設流程,它代表了人們從事資源實踐的完整周期,我們將在此完整建設流程的基礎上提出支持新課改的區域性網絡教育資源建設的新模式。
1.“五維發展循環”模式的內容
根據以學習者為中心的區域性網絡教育資源建設的“人文發展觀”,應用知識管理及動機理論,我們提出資源建設的“五維發展循環”模式,如圖3所示。
圖3 以學習者為中心的資源建設“五維發展循環”模式
該模式的主要內容如下:
(1) 資源建設流程是資源在不同知識主體間傳遞和轉化的動態循環過程,該流程就學習者認知發展而言是由資源開發、資源整理、資源共享、資源應用、資源更新五個過程共同線性組合而成,這些過程實際上就是網絡教育資源實踐的五個維度。
(2) 根據知識管理理論,這五個維度正好體現為學習者知識管理活動的不同階段,五個維度的循環發展正好反映了學習者內在知識價值的螺旋式上升發展,從而體現其能夠在資源實踐過程中得到認知發展。
(3) 學習者具體參與到資源建設流程的全部五個組合過程,體現其為區域性網絡教育資源實踐的主體和資源型學習過程的主人,而教師是資源實踐的指導者和幫助者,情感因素的正向激勵者。
(4) 在資源實踐的每一個維度,都要通過廣義網絡教育資源三要素合理的相互作用,即人力資源開發、環境資源配套、信息資源實踐這三者相結合,為學習者參與網絡教育資源實踐的具體過程提供強有力的支持。
(5) 新課程改革強調資源型的綜合學習、研究性學習等學習方式的廣泛開展為本模式中資源更新過程的知識創新和資源的滾動發展創造了客觀條件。
(6)內外因素相結合的動機影響是推動學習者持續參與資源實踐各個組合過程,實現動態循環的主要動力,而學習者自身價值內生性的充分發掘,創造比自身原有資源更大價值的教育資源,是資源更新過程中實現資源滾動發展的關鍵所在。
轉貼于 2.“五維發展循環”模式的知識傳遞與轉化過程及其本質
表1運用知識管理理論分析該模式中學習者信息資源實踐的知識傳遞與轉化過程。
表1中所述的知識轉化過程,表面上是信息資源在不同的學習主體間的流轉(即形成了資源流),但從知識管理的角度來說其實質上是依附于不同主體的知識價值的傳遞轉化的動態過程,這種動態過程我們稱之為“知識流” (Knowledge Flow)。 “所謂流是一個形象的動態概念,指一個實體或抽象事物的不停頓的運動狀態。”[5]在“五維發展循環”模式中學習者參與了動態流程的各個階段,這種動態過程是由具有知識價值的資源在經歷了不同主體的知識外化、中介、共享、內化、創新等多種處理過程后最終轉化為學習者的內在知識,從而形成了“知識流”。
表1 “五維發展循環”模式中學習者的知識發展過程
資源建設流程
知識管理內涵
學習者的實踐角色
信息資源實踐
內
涵
資源開發
知識外化
建設者
學習者個人資源建設(個人知識積累、個人學科專題網站建設等)
個人內在的隱性知識的顯性化過程,并進行結構化的信息管理
資源整理
知識中介
管理者
資源按標準優化改造、審核入庫、管理等過程
對外在顯性化的信息按資源標準審核和重組并進行屬性編碼入庫的過程
資源共享
知識共享
交流者
資源、瀏覽、推薦、評價、社區交流的過程
對結構化的顯性知識資源進行、瀏覽、評價及知識導航的過程
資源應用
知識內化
應用者
資源型學習(研究性學習、協作學習、合作學習)
顯性知識的獲取、分析、加工、處理最終形成內在隱性知識的過程
資源更新
知識創新
創新者
(學習者)
對原有的信息資源進行知識挖掘、優化改造或資源創新的實踐,實現資源的深層應用和知識創新
顯性知識轉化為隱性知識(發現知識的內在價值);隱性知識轉化為顯性知識
“知識流”作為一種動態的過程,需要作為知識主體的學習者自身主觀能動性的充分發揮。知識主體在實踐不同維度的動機因素起到促使知識傳遞和轉化乃至創新的主要驅動作用。學習者在參與前述不同維度的區域性網絡教育資源實踐時,若其應用模式不同,則其參與實踐的動機因素也有所不同。例如資源開發過程中主要采用行政部門自上而下整合資源的方式,則對于參與資源整合的單位和個人來說,其動機因素也分為主動和被動兩種,一種是內在的認知內驅力的作用,即實踐主體希望在參與過程中開展項目研究提升自我,這種因素占大多數,另一種是外在附屬內驅力的作用,作為服從上級部門安排的被動的任務式整合,這些內外的動機因素往往會聯合發揮作用。其實無論何種動機因素,我們在資源實踐的“五個維度”設計廣義網絡教育資源的三要素對學習者的相互支持作用時,應主要考慮有利于正面激勵并發揮學習者主觀能動性的動機作用,以求最大限度地鼓勵更多的學習者自發地參與到資源實踐過程中來,從而讓學習者自身建設實踐轉化為其自覺的行動,使知識資源的應用者、實踐者自覺成為資源建設的開發者,在實踐中產生資源、創造資源,讓“知識流”形成持續不斷的循環,最終實現了本模式的目標和本質──區域性網絡教育資源的可持續發展。
對于一般的網絡教育資源實踐,通常此“知識流”是單向線性的,即一般到知識共享階段或知識應用階段就結束了,無法實現資源的創新發展。而本模式的突破之處在于實現資源建設流程的發展循環(即“知識流”循環),其中資源更新(即知識創新過程)是實現整個“知識流”循環的關鍵,也是促進資源增長的重要環節。隨著課程改革的實施和課程資源的大力開發,基于資源應用基礎上的知識創新已成為可能,即面向師生的基于資源的信息技術與課程整合實踐、以學生為中心的研究性學習、發現式學習、協作式學習等資源型學習模式的廣泛開展能夠充分發揮學習者主動探究并進行知識創新的積極性,將產生大量如主題知識、課程整合資源、學生電子作品集等知識創新型的學習資源,為資源的增長創造了客觀條件。另一方面本模式中各個實踐過程所形成資源的豐富性和有效性、共享文化氛圍的形成、人文關懷下虛擬時空里學習者地位的提升、資源應用和開發工具的易用性、學習者自身的認知發展的需要及知識創新的激勵與評獎機制等都可以促進學習者在資源更新階段價值內生性的充分發揮、激發優化改造和創新資源的主觀欲望,并進一步轉化為具體的知識創新的實踐,最終實現資源的增量滾動發展。與一般的教育資源建設模式相比較,本模式更能體現對新課改的有力支持。(如表2)
表2 兩種不同的資源建設模式比較
資源建設模式
一般的教育資源建設模式
“五維發展循環”模式
網絡教育資源的定義
狹義觀(即只重視教育信息資源)
廣義觀(重視教育信息資源、教育人力資源、教育環境資源的相互作用)
資源建設觀
為資源而建設的簡單信息資源觀
人文發展觀(學習者認知發展與網絡教育資源實踐相結合)
資源建設主體
教師
學習者(包括教師的角色轉變、學科資源網站會員等)
資源型環境
工具型環境(重視技術支持,忽視人員交互)
學習型環境(重視資源的應用實踐和學習過程的交互作用)
資源內容
內容教材化(以教為主)
內容多樣化(學教并重)
續表
資源建設模式
一般的教育資源建設模式
“五維發展循環”模式
資源流
信息流
知識流
資源管理模式
信息管理(顯性知識管理)
隱性/顯性知識管理并重
資源實踐
重開發輕應用
實踐的“五個維度”共同發展
資源應用目的
輔助教師教學
促進學習者認知發展
資源的傳播方式
單向展示
多向交流
資源型的教學結構
以教為中心的教學結構
學教并重的教學結構
資源服務
單一服務(信息檢索、獲取等)
多種服務綜合(資源共享、資源應用、知識創新等)
資源建設流程
單向線性過程
“五維發展循環”過程
3.實踐案例
作為國家級課程改革實驗區,廣東省佛山市同樣面對與課改教材相應的信息化課程資源嚴重匱乏的問題。一方面是隨著課程資源觀廣義定位的發展,原有的教育信息資源無法滿足新課改的需要,另一方面是新課改下基于資源的新型學習方式(如研究性學習、綜合實踐、協作學習等)的變革,又能讓更多的學習者在資源實踐過程中,不斷地參與到資源收集、整理和創新的過程中,實現資源的二次或多次開發。綜合以上情況,我們采用廣義課程資源觀指導下網絡教育資源的教育人力資源、教育信息資源、教育環境資源三要素同步配套相結合的方法,確立了以學習者(即資源應用者)為中心的“人文發展觀”,應用符合新課改理念的“五維發展循環模式”開展網絡教育資源建設實踐,通過基于知識管理的資源應用環境設計,成功地將資源建設過程與學習者的認知發展和知識應用與創新結合起來,實現有效信息資源的共建共用和共享,成功地支持區域性信息化課程資源的可持續發展。由于該模式的人力資源開發與信息資源實踐前面已詳述,下面主要就佛山地區級的網絡教育資源的應用環境設計談一下對資源可持續發展的支持。
(1)基于知識管理的資源應用環境設計。
佛山市在資源型環境設計上主要針對課程改革下學習者的學習方式變革的特點而設計,采用基于知識管理理論指導下的“資源管理與教學應用”的一體化方案,通過學科群資源網站這一網絡平臺將課程改革實驗中學習者的學習實踐與資源建設和應用結合起來,使其知識發展與網絡教育資源建設相聯系,最終促進資源的可持續發展。例如前端學科網站會員的發展、交互式模塊的設計及多種激勵機制能促進網上人力資源的充分開發、動態網站的生成和維護,“站點化”和“頁面化”管理則凸顯管理的個性化,有效吸引學習者(應用者)主動參與資源管理;通過與資源庫的實時交互,實行分布式資源建設,集中式資源管理的開發模式;互動式信息和交流、有效資源導航和評價可促進資源廣泛共享;模板化在線教學設計、網頁課件生成器等支持基于資源的電子備課等教學應用;高效的資源搜索模塊、自反饋式交互試題、動態文稿演示等支持基于資源的學習等。以上設計方式無不應用知識管理理論,通過“知識流”在學科網站會員間的有效循環為知識創新創造條件,從而實現資源的增量發展,并且在課改實驗過程中不斷積累和產生適合新課程所需的信息化課程資源。如圖4所示。
圖4 基于知識管理的佛山市學科群教育資源網及其應用平臺環境設計
(2)實踐成效。從2002年到2004年,佛山地區在第一屆、第二屆“全國中小學特色教育專題網站展評”活動中“面向新課改的佛山市學科群教育資源網站”整體項目以其完整性、規?;?、豐富性兩次榮獲最高獎“全國優秀特色教育網站”獎,得到了國家教育部基礎教育司及中央電教館有關領導的充分肯定。目前該學科群資源網站共有來自全國各地的學科會員達十八萬人,運行三年以來超過六百萬的點擊量,本地經過質量優化的總容量超過600GB的海量學科資源庫?,F已完成“支持新課改的學科群教育資源網及其應用平臺的研究與開發”項目,項目科技成果榮獲佛山市科技進步二等獎,廣東省教育科研吳漢良二等獎,并入選國家科技部2004年度國家科技成果重點推廣計劃。據2002—2004年的統計,佛山市共接待來自國內外的教育信息化考察團近200個,其信息化應用成果與實踐探索經驗對周邊地區乃至全國都產生了良好的示范作用。
三、結論
隨著新課程改革的深入,相應的區域性網絡教育資源建設也要作出多方面的調整、如上述技術支持的資源型環境的調整、信息資源內容的及時更新、人力資源開發構成的變化等。作為一項復雜的系統工程,建設“五維發展循環”模式能在系統方法上為面向新課改的信息化課程資源開發提供強有力的支持,已在國家級課程改革實驗區廣東省佛山市開展并取得了一定的成效?;诖擞^點的應用,新課改課程資源觀的發展變化只需要對廣義網絡教育資源的三要素做相應調整并應用到資源實踐的“五個維度”即可,因此有利于推動新課改下區域性網絡教育資源的循序漸進的發展和完善。
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中圖分類號:R197.324 文獻標志碼:A 文章編號:1006-1533(2017)06-0014-03
Establishment and clinical application of the remote intensive care network in the community health service center
ZHU Guanghua1, CHEN Jing2, ZHANG Jianying1, JI Jingwei1, JIN Yan2, REN Chuancheng2, HU Xiaoying1(1.Jiangchuan Community Health Service Center of Minhang District, Shanghai 200240, China; 2.Shanghai 5th people’s hospital affiliated to Fudan University, Shanghai 200240, China)
ABSTRACT Objective: To explore the clinical application effect of the establishment of the remote intensive care network in the community health service center. Methods: Taking the intensive care patients with chronic diseases hospitalized the Jiangchuan Community Health Service Center of Minhang District as the research objects, the patients from June 2012 to January 2014 were as a control group and the patients from January 2014 to June 2015 after the remote intensive care network as a research group. The mortality, the number of transferred to the Fifth People’s Hospital and the average length of stay in the intensive care unit of the patients in the two groups were collected. Results: The number of deaths accounted for 20.4% of the total number of patients, referral number accounted for 33.3% and the average time of intensive care was (5.48±1.69) days in the control group. The number of deaths accounted for 9.8% of the total number of patients, referral number accounted for 19.6% and the average time of intensive care was (4.95±1.48) days in the research group. Compared with the platform before the opening, the numbers of death and the referral were decreased; the average time of ICU patients was shortened after the opening. Before and after the establishment of the network, the difference was statistically significant(P
KEY WORDS telemedicine; intensive care; remote monitoring; remote consultation
重癥加強治療病房(intensive care unit,ICU)是重癥醫學學科的臨床基地,是醫院集中監護、救治危重病患的臨床科室,它對因各種原因導致的具有生命危險或潛在高危風險的患者提供及時、系統的醫學監護和診療技術[1]。ICU對危重病患的病情進行連續、動態的監護,并給予積極的干預,為患者提供規范系統的、高質量的生命支持?,F代ICU設施需配置專業人員,且費用昂貴、技術專一[2]。盡管其在危重癥監護、救治方面的作用不可替代,但是對于許多慢性重癥患者和潛在高危風險的患者的觀察和處理仍然難以顧及,這類患者長期占用床位,極大的浪費了醫療資源,同時又使那些需要進行臨時監護的患者難以得到及時治療。
專業化的ICU建設需要很高的投入和維持,二級以下的基層醫療機構缺乏專業ICU人才和病源,即便有也難以維持正常運轉。建立遠程ICU可以使這一臨床難題得以解決[3]。遠程ICU利用互聯網技術和云平臺,實現了對患者的實時心電、血壓、呼吸、血氧飽和度等生理指標監測結果的遠距離傳輸及網絡會診[4]。遠程監護系統可使患者在社區衛生服務中心得到與綜合醫院一樣的服務,提高我國基層醫療單位的醫療保健水平[5]。
曹茂誠等[6]的研究發現,建設以ICU為核心的家庭與院前急救、社區急救、院內急診四位一體的可視化急危重癥綜合救治信息網絡平臺,可使危重癥患者的救治通過網絡聯系在一起,使患者得到及時的救治。綜合醫院面向社區衛生服務中心開展遠程醫療,可提高社區衛生服務中心的醫療水平及服務質量[7]。本研究旨在比較社區衛生服務中心在遠程重癥監護網絡建立前后慢性病患者死亡率、轉院率及住院時間長短的情況,探討社區衛生服務中心遠程重癥監護網絡建立的臨床價值。
1 資料與方法
1.1 資料來源
以上海市閔行區江川社區衛生服務中心住院的重癥監護慢性病患者為研究對象。2012年6月至2014年1月住院患者為對照組,遠程監護網絡系統安裝后的2014年1月至2015年6月住院患者為研究組,收集兩組患者的死亡例數、轉院至第五人民醫院的患者病例數及在重癥監護室的平均住院時間。
1.2 建立遠程重癥監護網絡系統
遠程重癥監護網絡系統包括監護中心、遠程監護終端設備和通訊網絡、多媒體技術。監o中心建立在復旦大學附屬上海市第五人民醫院的遠程會診中心,遠程監護啟動后可實時收到監護患者的生命監護儀、電子病歷、檢驗、放射及超聲等信息;遠程監護終端設備安裝在江川社區衛生服務中心的患者病房床邊,包括生命體征監護(心電圖、心率、血壓、脈搏、呼吸、血氧飽和度、體溫)、電子病歷資料、臨床檢驗及放射、超聲等影像資料;通訊網絡、多媒體技術包括電信10 M光纜寬帶。信息網絡平臺的構建遵循國際先進的、基于SOA(serviceoriented architecture)架構的醫療信息共享技術、多媒體標準和存儲標準,通過用戶名、密碼安全認證的VPN協議相連。
1.3 監護網絡人員組成
監護中心的醫療團隊由上海市第五人民醫院各科主治醫師級別以上的醫生組成;遠程重癥監護終端則由江川社區衛生服務中心的醫生完成會診網絡終端平臺的操作;硬件技術維護和網絡調度中心人員負責網絡技術支持維護、網絡會診請求應答和專業人員調配。
1.4 監護網絡運行方式
社區衛生服務中心對重癥監護患者進行24 h常規監護,當患者需要遠程會診咨詢時,社區醫生向監護中心發出申請,同時上傳患者的監護信息及影像資料至中央服務器。監護中心收到會診請求,即刻安排值班醫生進行會診。會診醫生根據患者的病史、輔助檢查、目前癥狀、體征和實時生命體征監護信息進行綜合分析,完善疾病診斷,確定治療方案。同時,監護中心可聯系醫生庫內的各科醫生實現多科聯合會診。會診后,對重癥患者繼續進行遠程聯合監護,患者的實時生命體征監護信息和影像會持續在會診中心屏幕上顯示,由會診中心值班醫生對患者進行跟蹤治療和指導。
1.5 統計學分析
2 結果
2.1 患者一般資料
對照組共有93例重癥監護慢性病患者住院,平均年齡(65.99±11.13)歲;其中男性患者53例,占57.0%,女性患者40例,占43.0%;心血管系統的病例數最多,為39例,占41.9%,其次是神經系統及呼吸系統,分別占25.8%和17.2%,胃腸消化系統及內分泌系統較少,分別占9.7%和5.4%。
研究組共有112例重癥監護慢性病患者住院,平均年齡(67.54±11.27)歲;其中男性患者67例,占59.8%,女性患者45例,占40.2%;心血管系統病例數最多,為41例,占36.7%,其次是神經系統及呼吸系統,分別占25.9%和17.6%,胃腸消化系統及內分泌系統較少,分別占9.8%和8.0%。兩組患者一般資料差異無統計學意義(P>0.05),具體見表1。
2.2 兩組患者死亡、轉院人數和住院時間比較
對照組有19例患者死亡,占20.4%,有31例患者轉入上級醫院,占33.3%,患者重癥監護平均時間為(5.48±1.69)d;研究組有11例患者死亡,占9.8%,有22例患者轉入上級醫院,占19.6%,患者重癥監護的平均時間為(4.95±1.48)d。
遠程監護平臺網絡開通后,死亡人數及轉院人數均有所下降,兩組患者比較,差異均有統計學意義(P
3 討論
本次研究結果顯示,遠程重癥監護網絡的建立顯著改善了重癥監護患者的死亡率、轉院率,縮短了其重癥監護時間。遠程監護平臺能夠提供非常良好的人-機交互界面,為遠程監護與會診雙方提供快捷清晰的音像平_,使會診中心的專家能夠全面連續的掌握患者的生命體征信息和病情變化,基本上可以實現除體格檢查外的所有需要掌握的醫療信息,并且能夠在會診后對患者持續進行密切監護,進一步提高了對患者病情變化的掌握度,從而能夠準確、全面的指導社區醫生對患者進行救治。及時而準確的治療一方面能夠降低患者由于醫治不當造成的死亡率與轉院率,另一方面能夠縮短重癥監護的時間,節省醫療資源。
遠程醫學涉及醫學的多個領域,包括診斷、治療、監護、手術、護理、健康教育、醫學信息、圖像存檔傳輸、醫學培訓、病例研討、學術交流、家庭醫療保健等方面[8]。遠程醫學使醫學資源得到共享,大大減少了醫護人員、患者及家屬不必要的路途奔波,同時還可減少醫療費用,提高工作效率和醫療質量。遠程醫療使患者的就診不拘束于空間和時間上的限制,并方便快捷地獲得綜合性醫院醫療資源的支持,極大的提高了區域醫療整體水平,同時可加強醫療服務體系間的聯系與合作,進一步加強醫學專家之間的交流和合作,緩解醫療衛生資源的缺乏和分布不均,使優質醫療資源得到充分利用,有利于構建完善合理的分級診療模式[6,9-10]。
計算機技術及信息網絡的飛速發展為遠程監護提供了良好的發展前景。遠程監護技術的監護對象可以從患者到健康人群[11],監護參數可以從生理參數到日常生活狀態[12],應用領域可以從急診救護、極限狀態下的人體生理狀態研究到面向千家萬戶的家庭健康保健。對于缺乏專業化ICU建設的二級以下基層醫療機構,許多慢性重癥患者和潛在高危風險的患者的觀察和處理有極其重要的意義。由于我國遠程醫療起步比較晚,且遠程重癥監護信息網絡平臺是跨區域的醫療行為,真正推行尚面臨一些困難,比如缺乏系統的管理規范,醫患雙方的認知差異,遠程醫療標準化的問題,投資回報的問題,患者病情及隱私的保護等。因此,遠程醫療真正的普及應用還需各級行政管理部門和醫療保險機構制訂相關的法律法規和制度,統一標準,明確醫療責任,提高遠程醫療的投資回報[13]。
參考文獻
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糖尿病是一種終身性疾病,尚無法治愈,易并發多種慢性并發癥,嚴重影響患者的生活質量。WHO資料表明,1998年全球有糖尿病患者1.35億,預計到2025年將猛增至3億。我國的數據同樣驚人,我國糖尿病患病率已達到9.7%,目前已達9420萬例。為促進糖尿病防治工作的進行,有必要探索新的糖尿病管理模式,提高血糖控制水平,改善患者生活質量。北京市朝陽區第二醫院糖尿病中心從2009年開始進行糖尿病管理新模式的探索,并應用于臨床,現將糖尿病管理模式及其在臨床和科研工作中的應用效果報道如下。
糖尿病管理模式
建立長期技術協作型糖尿病管理團隊――團隊由北京協和醫院專家、朝陽區第二醫院??漆t生、社區醫生、護士和防保人員等共同組成。協和醫院專家為技術指導并解決疑難和復雜糖尿病問題;朝陽區第二醫院糖尿病??漆t生負責方案的具體設計、方案實施、定期評估和對社區醫生的過程督導;社區醫生負責方案在社區的落實;護士和防保人員負責健康教育等工作;有計劃的對團隊所有成員進行培訓,定期召開項目研討會。初診患者由醫師接診,明確診斷后,進行專科體檢、填寫慢病管理手冊;復診患者由??谱o士接診,進行體檢后將體檢和化驗結果登記至慢病管理手冊后轉診至??漆t師就診,診療結束后,將患者所有診療信息,包括體檢、化驗、用藥情況輸入電腦。
建立信息化糖尿病管理網絡平臺――通過軟件技術專家與醫療專家合作共同開發糖尿病管理信息系統,其中包括社區的患者疾病檔案,醫院的患者診療病歷,糖尿病管理系統,雙向轉診系統。在社區,糖尿病信息管理系統可輸入患者健康檔案,除有輸入患者臨床資料的功能外,還可以對患者病情進行定期評估,并為醫療人員提供數據檢索與統計。另外,還有提醒功能,可以對患者的隨訪情況進行監督,提醒醫師與患者取得聯系。
建立電子信息化的糖尿病診斷和治療流程――依據《糖尿病診斷和治療指南》,制定適合區域糖尿病患者的診斷流程、治療流程和管理流程,施行2~4周一次的按月隨訪計劃,監測血糖,每年定期進行慢性并發癥的篩查。并確定社區、醫院雙方的職責,確定雙向轉診流程規范,達到社區-醫院一體化治療和管理。社區血糖控制反復不達標的患者轉診至朝陽區二院,填寫慢病管理手冊,進行體檢、化驗,給予診斷、治療方案,將患者所有診療信息輸入電腦,病情平穩后回社區診治;如在二院無法使患者血糖達標,可轉至協和醫院專家就診,重新調整治療方案,然后返回二院作進一步跟蹤觀察。
建設初發糖尿病患者全方位體驗教育流程――擬從體驗教育準備、實施及效果追蹤三方面建立體驗教育流程。由糖尿病??漆t師、糖尿病教育護士、營養醫師組成糖尿病教育小組,為患者進行每月一期的系列講座。對糖尿病患者、家屬采取分期參加糖尿病學習班,內容包括糖尿病基礎知識、飲食控制、運動鍛煉、口服降糖藥和胰島素使用、低血糖防治及自我監護等。培訓過程中同時進行多點血糖監測,最后進行教育考核;通過建立追蹤檔案實施體驗教育效果追蹤。
結 果
和諧醫患關系:在干預糖尿病患者生活方式、提高患者自我管理能力的過程中,患者對醫護人員的信任度提高,可減少在教育過程中的醫患沖突。建立糖尿病管理數據庫,對患者進行長期跟蹤、隨訪式管理,建立了醫患雙方為了一個共同目標而長期合作的治療、教育模式,通過這種長期、連續、呈現為合作互動的教育過程,使醫患關系融洽。
患者病情得到更好控制:通過糖尿病信息管理系統,可以及時了解患者的血糖、糖化血紅蛋白、血脂、肝腎功能及慢性并發癥的情況,血糖高的患者進行強化治療;對將到隨訪日期的患者有提醒功能,如未及時就診可電話提醒復診;對堅持定期隨訪的患者,可半年為患者進行病情評估,總結目前患者病情進展情況,給予患者及時鼓勵,并提出下一步需要努力方向;對沒有堅持隨訪的患者,電話了解失訪原因,告知患者病情定期監測的重要性,鼓勵患者繼續堅持隨訪。
在糖尿病的控制方面,糖尿病信息管理系統是非常有效的方法,可建立龐大的數據庫及相對固定的患者群,可以使醫生全面掌握患者病情變化和治療過程,為調整治療方案提供有力依據,延緩并減少并發癥的出現。這種模式吸引了其他醫院內分泌科的醫護人員前來學習,為基層醫院培養了??漆t護人員,也響應國家關于建立適合中國國情的社區-醫院一體化糖尿病防治管理模式的倡導。
討 論
與一般管理相比,強化管理更有力于患者血糖的良好控制和慢性并發癥的有效預防,從而使與糖尿病相關的致殘、致死率及醫療花費明顯下降。然而,在美國,接受理想的病情管理和監測的成人糖尿病患者
我科從2009年開始對就診糖尿病患者施行電子化管理,建立由專科醫師、護士、營養師共同參與的集教育、診療、隨訪于一體的綜合醫療服務模式,有利于患者病情的良好控制及實行標準化診療、隨訪方式。
中圖分類號:S274.3 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)10-0050-01
1 引言
隨著社的發展和人民生活水平的提高,工農業生產和生活用水量大幅度增加,執行科學的用水計劃顯得尤為重要。灌區量水是農業節水灌溉中的一項核心技術,通過BP神經網絡對渠道水位流量關系建立對應模型,設計基于GPRS的遙測終端對現場采集的水位流量數據遠程傳輸到監控中心,可以通過Web瀏覽器登陸管理系統并訪問數據。
2 神經網絡流量預測模型
BP神經網絡結構由感知單元組成的輸入層、計算節點組成的隱含層和計算節點組成的輸出層三部分組成。各層信號逐層其前向傳遞,每個神經元只能夠對下一層神經元產生影響,其軟測量模型結構如圖1所示。
3 系統硬件設計
遙測終端(RTU)是集數據采集處理,數據存儲及無線傳輸于一體的現場終端設備,選擇SIMCOM提供的SIM800C系列模塊。其模塊的主要功能具有GSM基帶、GSM視頻、天線接口及其他接口,其模塊功能框圖如圖2所示。
為了實現對灌區現場數據的遠程采集,達到對灌區遠程無線監控的目的,就需要實現遠程測控系統與現場控制系統之間的通信以及兩者之間數據的傳輸,數據的傳輸選用無線傳輸方式,GPRS的通信原理如圖3所示。
4 服務器上位機設計
監測中心的軟件是將各個監測點的數據信號進行收集、匯總以及分析,提供一個給用戶解決方案的平臺,監測中心應具備管理功能、查詢功能、通信功能、分析功能和存儲功能。上位機的界面層通過瀏覽器來實心,其具有實時顯示、數據查詢、圖形報表等功能。
5 結語
本文研究設計的基于神經網絡的灌區量水遠程監控系統負荷灌區信息話建設的需求,實現了對灌區量水的遠程監控預測,具有很好的適用性。
參考文獻
目前,中國正在逐步轉變經濟增長方式,提升產業結構,各地方城市正努力打造一個個中、小型園區,用于集中發展經濟產業,而發展信息化是實現一個園區創新發展的必要條件。組建一個高穩定性、強壯性、安全性、可管理性的計算機網絡平臺;提供多業務、多協議、多服務的計算機網絡體系;實現工業生產、科研、行政管理和內外通信等目標的計算機園區網絡基礎應用;繼而緊隨信息社會不斷前進的步伐,擴充建設擬定遠程網絡應用、信息資源庫、園區內 IP 電話系統、視頻點播、多媒體服務、數字化辦公及園區“一卡通”應用系統等。
一、系統需求分析
1. 配置簡單方便:為了保證客戶端使用的便利性,將采用便于管理和配置的客戶端以及服務器系統。
2. 設備支持廣泛:選擇能夠適應更多設備的操作系統。
3. 可靠性和穩定性:在網絡建設時,要求網絡設備必須要具有可靠性和穩定性,從而防止網絡系統的癱瘓,并且在網絡系統的規劃中要求能夠提供網絡設備的冗余和備份功能。
4. 可管理性:系統需要具備較多的管理工具,以便于網絡管理員對整個網絡進行監管。
5. 更低的成本:網絡的設計必須考慮到經濟成本,必須具備實用性和經濟性。去選擇高性價比的設備。
6. 擴展性:一個易于擴展的網絡系統才能適應當今的發展。所有系統的設計要求采用主流的操作系統及應用軟件以保障該系統可以在未來幾年內適應公司的業務發展需求,便于促進網絡的擴展和企業的結構的變化。
7. 安全性:網絡安全是網絡使用中至關重要的一部分,它直接關系到網絡的正常使用
二、網絡解決方案設計
1. 接入層認證設計:接入層認證設計使用 802.1X 的安全認證訪問技術。
2. 接入層的安全特性設計:在公共網絡和內部網絡之間必須要有防火墻 ( 軟件的或者硬件的 ),以確保園區網絡的安全性。
3. 接入層管理成熟度設計:接入層的交換機的首要條件是必須具備良好的適應能力以面對惡劣的環,但對設備的功能要求不能過高,穩定運行是其主要的性能指標。
1. 匯聚層業務支持能力設計:交換設備支持二層、三層、四層協議,支持單播路由協議,如 RIPv2、OSPFv2、BGP4 等。
2. 匯聚層可靠性設計:選擇 3 層設備,可大大減輕核心層設備的路由壓力,有效平衡路由流量。
3. 匯聚層擴展性設計:匯聚層應選擇性價比高的設備,并且功能和性能不能太低。
1. 核心層性能設計:核心層的網絡交換機一定要功能性強,本設計從接入層到匯聚層到核心層,依次采用智能二層交換機、千兆智能路由交換機以及萬兆骨干智能路由交換機。整網具備良好的硬件基礎和性價比,完全提供高效的網絡性能,保證未來 3 - 5 年仍然不落后,保證運營網絡即使大數據流量情況下的暢通無阻。
2. 核心層擴展性設計:禁止采用任何降低核心層交換機的處理能力,或者增加分組交換延遲時間的方法,應避免增加核心層路由器配置的復雜性。對網絡中每個目的地具備充分的可達性以及足夠的路由信息來進行交換。發往網絡中任何設備的數據包,核心層的路由器不應使用默認路徑來到達內部的目的地;聚合路徑可用于減少核心層路由表大小。
3. 核心層可靠性設計:核心層設備必須使用雙機冗余熱備份,也可使用負載均衡功能,來改善網絡性能。從接入層到匯聚層再到核心層均采用雙千兆設計屬性,更是在增加網絡帶寬的情況下,增加了網絡的可靠性。
4.IP 地址規劃與 VLAN 劃分:在網絡的建設中,IP 規劃及VLAN 的劃分也是至關重要的一部分。合理的劃分可使網絡更加高效可靠地運行。本文使用 C 類 IPV4 網絡地址對園區進行地址劃分,確保其在今后較長時間內有良好的可擴展性。
1. 網絡的主要安全隱患主要包括:病毒以及木馬進行破壞;不法分子利用惡意軟件以及外網的非法入侵;私密文件或郵件被非法竊取、訪問以及操作;關鍵部門訪問非法網站和敏感信息泄露;備份數據和存儲媒體的丟失,被不法分子利用;來自網絡中不明黑客攻擊;
2. 實現網絡的安全對策:
(1) 利用特定的系統安全軟件以保護用戶以及記錄關鍵操作。這樣不僅可以避免外來非法用戶對網絡的入侵,也能實時對客戶端用戶使用情況加以掌控,更能讓管理員利用網絡的改造針對性的服務器、客戶端進行全方位的控制。因此需要建設良好的環境來保障園區物理設備的安全、安裝防病毒服務器、加強企業對網絡資源的管理。
(2) 防火墻部署設計:由于園區網與電信網絡是直接光纖接入,經由防火墻分為 DMZ 區域和普通區域。防火墻上做 NAT 轉換,分別給客戶機端的地址段。分為防火墻接客戶區和 DMZ 內主要有各類的服務器,內網主要由 3 層交換機作為核心交換機,下面有兩臺
2.層交換機做接入。
(3) 用戶身份識別:對用戶訪問的內容進行控制以及快速的去定位到入侵者或者用戶,提供園區網追蹤網絡攻擊者。
(4) 廣播攻擊和病毒抑制:廣播攻擊的抑制是由 ET 系統和交換機聯動實現的。
本文對園區網絡的規劃與設計基本完善,特別是在對高速骨干網絡技術及應用等方面展開分析和討論,還特別對網絡系統的安全問題做了詳細的防范設置。只是網絡發展較為迅速,難免會出現個別應用系統跟不上時代的步伐,需要逐步進行優化。
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引領園區網大變革
園區網是最基礎的網絡形態之一,如大學校園網、企業內部網等。經過多年發展,園區網的規模與業務都已發生巨大變化,移動終端、物聯網等新的接入方式,對園區網絡也提出更高要求。
傳統“人適應網”的園區網應用方式,面對當前人員變化頻繁、應用大量增加、移動接入復雜等情況,網絡僵化、位置綁定、運維復雜等短板顯現無疑。
對此,華三通信國內市場部副總裁畢首文指出,從傳統的人驅動網絡,轉變為應用驅動網絡,最終實現智能驅動網絡,是網絡發展的必然軌跡。作為大互聯Connect+落地的關鍵,新華三在新網絡基礎上,推出了應用驅動網絡基礎架構,來滿足業務新常態帶來的新需求,應用驅動園區網(ADCampus)解決方案就是其中針對園區網場景的具體實現。
相對于傳統構建模式,新華三應用驅動園區(ADCampus)解決方案有著十分顯著的變化。ADCampus解決方案創新地引入了VXLAN+SDN的技術,通過構建基于VXLAN的新一代柔性園區基礎網絡,配合軟件定義的相關理念,顛覆傳統園區網“人適應網”的現狀,實現整個園區網范圍內“網隨人動”。
打造網絡創新“驅動器”
在具體實現上,應用驅動園區網解決方案由核心、匯聚、接入三層網絡設備組成,外部搭配園區網驅動器(Campus Director)。在具備統一配置文件、無差別網絡接入、安全資源集中部署、基于應用網絡切片等特性的柔性網絡基礎上,園區網驅動器將網絡自動化上線、接入管理、用戶組/策略管理、業務配置管理、網絡運維等功能集成在一起,通過直觀的圖形化界面提供給管理員,并支撐上層多種業務應用系統。
對于用戶來說,應用驅動園區網解決方案可以讓管理員告別復雜的代碼工作,所有操作都通過園區網驅動器后臺轉化為網絡設備的具體命令下發給設備執行,大大降低了園區網運維難度。
更重要的是,企業在不需要做任何網絡配置調整、增加運維復雜度的基礎上,讓用戶和終端可以在整個企業園區的任意角落移動,保持用戶和終端始終處于既定的隔離網絡、延續既定的網絡策略,從而大大降低了園區運維的復雜度,滿足移動化和物聯網浪潮下對于園區網絡新的訴求。