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    應對疫情,這些互聯網技術可以幫到你
    時間:2020-06-03 09:42:01
    文章發布:李陽
    原創作者:未知
    來源:互聯網

    面對嚴峻的新型冠狀病毒肺炎疫情防控形勢,教育部發布了關于2020年春季學期延期開學的通知,并由各級教育主管機構逐級落實,以降低師生流動性,減少疫情傳播的可能。

    突發重大疫情使教育系統構建的強大信息化基礎設施作用凸顯。智慧校園基礎上的互聯網信息平臺可以實現人與人不見面,但信息仍然可以實時溝通,綜合利用下一代互聯網、大數據、人工智能和VR技術,大膽嘗試未來教育教學新模式,為重大疫情中實現“停課不停學”提供了可能。讓我們進一步認識一下這些網絡技術:

    一、下一代互聯網IPv6

    高校對下一代互聯網IPv6不陌生。IPv6是Internet Protocol Version 6互聯網協議第6版的縮寫,是互聯網工程任務組IETF設計的用于替代IPv4的下一代IP協議,其地址數量達到2的128次方,可以為全世界的每一粒沙子編上一個地址。IPv6的使用,不僅能解決網絡地址資源數量的問題,而且也解決了多種接入設備連入互聯網的障礙。

    近年來在CERNET的大力推動下,高校IPv6科研部署和應用升級已經有了大幅度升級,成為高校越來越重要的信息基礎設施。CERNET目前擁有30000公里光纖,總帶寬3.15T以上,交換能力超過2×1.6T,38個主節點覆蓋36個城市核心節點,其中100G線路通達其中23個核心節點,聯網單位超3000個,用戶超2000萬人。

    當前全球規模最大的純IPv6互聯網CERNET2擁有41個核心節點,覆蓋31個省市,主干線路帶寬10G/100G,主干網總帶寬2950G,IPv6用戶數量超過1000萬。CERNET目前擁有獨立的國內IPv6互聯總帶寬183.5G;國際出口總帶寬超過60G,目前正在擴容帶寬100G。

    2017年11月26日,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》,從國家戰略層面開始全力推動下一代互聯網IPv6的整體發展。教育部要求到2020年底,教育系統的各類網絡、門戶網站和重要應用系統完成升級改造,支持IPv6訪問;基于IPv6的安全保障體系基本形成。下一代互聯網相關學科專業人才培養、技術研發與創新工作顯著加強,教育系統人才保障和智力支撐能力大幅提升。

    CERNET服務教育科研的優勢明顯:

    1、網絡優勢。CERNET目前擁有全球規模最大的純IPv6網絡,業已成為我國研究下一代互聯網技術、開發基于下一代互聯網的重大應用、推動下一代互聯網產業發展的關鍵性基礎設施。

    2、技術優勢。CERNET已經成為推動我國下一代互聯網發展的中堅力量,帶動我國國際互聯網標準取得重要突破(基于真實IPv6源地址的網絡尋址體系結構、IPv4 over IPv6網狀體系結構過渡、 IVI翻譯過渡技術等),先后獲得20多項國際互聯網標準RFC,以及國內外重要獎項。

    3、政策優勢。接入IPv4的教育網用戶,按1:1配比免費接入IPv6;單獨接入IPv6,資費為教育網標準的50%。

    4、用戶優勢。CERNET在國內擁有近2000所高校用戶,這些同時也是國家技術創新體系重要力量。

    5、服務優勢。CERNET已經擁有網絡運行、客戶服務、營銷平臺三位一體的綜合服務能力,形成網絡服務、技術服務、信息服務、產業服務四大業務體系。為新形勢和重大事件下高校的信息化發展提供了助力。

    同時,CERNET已經為高校的下一代互聯網升級推出了十項特色服務。包括教育信息化基礎環境建設服務、國際帶寬保障服務、教育系統edu.cn域名服務、用戶/網站IPv6升級服務、高速數據傳輸網絡服務、CERNET統一認證與資源共享基礎設施CARSI服務、eduroam@CERNET國際學術網絡漫游服務、教育網絡信息安全服務、賽爾網絡下一代互聯網技術創新項目以及創新大賽、教育信息化學術交流平臺服務。在新形勢下,教育網將不斷完善十大特色服務,為國家發展和重大疫情下高校的可持續教學科研,為全國高校做好“停課不停教、不停學”的相關工作,作為疫情當前最為重要的任務。

    二、中國教育科研網統一認證和資源共享基礎設施CARSI

    新的數字表明,疫情期間,全國有17所高校提交了CARSI上線申請,4所高校完成調試服務正式上線。CARSI--CERNET Authentication and Resource Sharing Infrastructure,是由CERNET會員單位北京大學所發起的一項跨域認證授權服務,服務對象為已經接入教育網的大中小學、各級教育管理部門和科研機構。它是在已廣泛建立的校園網統一身份認證和用戶管理系統基礎上,建設的一套用戶身份和應用系統資源共享機制。

    作為我國教育信息化的基礎設施, CARSI服務可支持師生在校外直接訪問國內外需要身份認證的海量在線資源,幫助高校師生突破時間與空間的限制,為在線資源的不間斷訪問、為學術科研活動的有序順暢提供便利。通過CARSI,使用校園網賬號可在任何時間(白天、晚上、平時、節假日)、任何地點(學校、家里、出差路上、野外)通過任何終端(家庭電腦、個人手機)以任何聯網形式(手機4G、咖啡店Wi-Fi),訪問線下已經獲取權限的應用系統/服務。全程網頁操作,無需下載插件或app,無需使用校園網IP地址,無需繁瑣設置,避免因大量用戶同時接入學校VPN造成學校服務器過載的情況。

    疫情期間,CERNET統一認證與資源共享基礎設施CARSI北京大學技術團隊和賽爾公司人員堅守崗位,簡化高校和應用服務提供商申請流程,將必須的線下材料審批臨時調整為線上審批,疫情結束后材料補寄,大大提高了學校申請和開通服務的速度。運維團隊加班加點,幫助學??焖偻瓿煞照{試和上線。截至2020年2月2日,疫情期間共17所高校提交了線上申請,4所學校完成調試服務正式上線,包括華中科技大學、浙江大學、華南理工大學等疫情重點防護區學校。有效支持了高校師生在家學習和科研。部分統計,平均每日提供服務約2000次。

    目前,CARSI提供知網、EBSCO、Emerald、IEEE、RSC、SpringerNature等40多種資源的訪問,眾多高校自有資源和商業應用資源仍在持續接入中。需要特別說明的是,通過CARSI,可以幫助生物、化學和醫學等領域的專家,在任何地點通過校園網賬號使用資源目錄中的高性能計算資源,提升多方線上協作能力,助力病毒疫苗和特效藥的研制。同時,CARSI也可以為信息服務商(SP)提供高校真實身份認證服務,歡迎信息內容服務商加入CARSI聯盟。CERNET也會繼續發揮學術科研平臺的作用,不斷優化網絡質量和網絡帶寬,盡最大努力做好教學科研保障。

    三、5G+人工智能

    疫情期間,不間斷的溝通,均需依托移動通信技術實現,作為新一代移動通信技術5G具有高速率的顯著特性,是高校同時支持在線教學科研和疫情監控保障的重要移動通信手段。5G速率可以達到10Gbps,對構建高校萬物互聯的基礎設施,推動物聯網、大數據、人工智能與高校遠程教學科研應用深度融合,建設智慧校園不可或缺的重要技術之一,對于服務高校重大疫情決策對移動網絡高帶寬和低延時應用需求也必將越來越重要。

    5G的高校應用已經有比較成熟的案例,例如位于疫情中心武漢的華中科技大學是最早開展5G校園建設的高校之一,電信學院教授“5G聯創行業應用開發實驗室”主任劉應狀指出,5G技術已經成熟,華中科技大學校園內的5G基站一期設備已經到位。四個基站部署在東九、韻苑學生食堂、啟明學院及博士生公寓,2020年,整個5G網絡或將覆蓋全校,屆時可以大范圍接入5G網絡,實現5G虛擬現實課程教學等更多更強大的功能應用。2019年6月,中國西部5G+教育的最重要項目,對標世界一流的西部最大智慧學鎮正式建成。中國西部科技創新港(智慧學鎮)項目是一個“校區、園區、社區”創新體、技術與服務結合體、科技與產業融合體。作為探索21世紀大學新形態的尖端國家級項目,西部科技創新港是支撐西安交大“雙一流”高校建設的重大舉措。而上海工程技術大學建成了覆蓋該校主要教學和科研場所的5G移動網絡,基于自主知識產權AVS2的超高清8K編解碼、數字版權保護、人工智能及大數據等方面展開應用,同時也為重大疫情中的高校遠程應用提供了經驗。

    四、物聯網

    物聯網(The Internet of Things,簡稱IOT)是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統等各種裝置與技術,實時采集任何需要的信息,通過各類可能的網絡接入,實現物與物、物與人的泛在連接,實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。

    物聯網與教育的深度融合將推動人才培養模式的根本轉變,不論是MOOC、微課、手機課堂,還是其他互聯網的授課形式,都進一步擴大了傳授知識的規模,江南大學是國內基于物聯網技術進行高校信息化和智慧校園建設的典型案例之一,學校緊密圍繞生態文明建設,將可持續發展和環境保護的理念貫穿高等教育全過程,積極進行綠色科技創新,在節能減排、綠色校園建設等方面取得了顯著成效。

    江南大學新校區基本建設中,有意識直接采用具有數據采集功能的智能電表等儀表儀器。經過幾年的建設和改造,目前校園內已經安裝近2 萬個各類傳感監控點,電路、給水管網、變電所、VRV 中央空調、分體空調、路燈、安防和交通等實施全方位、立體式的數字化實時管理,監控覆蓋率達90% 以上,其中水、電遠程計量率達到99%。

    江南大學打造“江南大學數字化能源監管平臺”與學校信息化服務門戶“e 江南”對接,成為e 江南門戶的一個重要子應用,還與e江南完成統一身份認證集成,實現單點登錄,方便用戶使用。平臺采用統一規劃、分步實施的方式,架構為1+1+N+M模式,即1 個能源服務門戶,1 個系統平臺,N 個業務子系統和移動應用(Mobile),目標是充分利用采集的能源計量和監控信息,將能源管理過程中的“模糊”概念變成清晰數據,實現了不同人、時、地的管理及多渠道信息交互,為管理者提供了更科學的決策支持。

    五、大數據和信息數據治理

    大數據是面向海量信息數據采用全新處理模式,具有更強決策力、洞察發現力和流程優化能力的大規模、高增長率和多樣化的信息資產。針對疫情高校實施的數據信息監控,采集分析,和數據畫像,行為模型構建等都是以大數據技術為基礎進行的。

    例如,大數據技術在追蹤武漢疫區人員流動和去向方面的重要作用,根據“航班管家”統計,可以顯示疫情爆發以來武漢出港航班的各目的地數據;曾出現在湖北境內的手機信號的遷移,曾在武漢華南海鮮批發市場使用過的“支付寶”客戶此后的支付地,都能幫助有關部門追蹤了解可能感染者的出行軌跡。

    為了及時發布權威疫情信息,在信息收集方面,高校根據群體性質的特點,采取了不同的策略。首先,針對教師群體,一般高校都是通過二級部門進行信息廣播和收集;其次,針對學生群體,由學生事務部門依靠輔導員與學生進行直接聯系,點對點地傳達通知并收集疫情相關信息。用信息化的思維對這兩類數據收集方式中的共同點和不同點進行分析。結果發現,從組織到個體的信息傳達,依賴的是媒體和社交網絡的傳播;從個體到組織的信息匯總,則依賴的是點對點的確認通信。實際上,兩級實體之間的信息傳遞的目標是一致的,都是希望信息有效傳遞到對方,只是考慮到傳遞成本而采取了不同的策略。實際上,高校若是具備統一集中的信息傳遞工具,可以實現個體對信息收悉的確認,也可以及時向組織匯報信息。在本次疫情情況下,以及各種需要信息傳遞的場景下,都可以實現準確、及時、必達的信息交換。

    對于重大疫情中的高校來說,大數據技術的核心價值在于預測,使用大數據分析技術可以提高疫情確診的準確率,對有效防控疾病傳播具有重要價值。傳染病的發生、發展、分布與時間和空間信息密切相關。利用大數據可對傳染病疫情的時間、空間信息進行多維搜索,檢索、處理和分析這些疫情信息可實現對傳染病的流行趨勢及影響范圍進行預測、預警,對提高傳染病防控的針對性、預見性和主動性,抑制流行病的蔓延,以及制定衛生決策都具有十分重要的意義。

    六、WiFi6和第三代校園無線網絡

    隨著智慧教室、網上教學以及音樂、圖片、視頻類社交應用在大學校園的盛行,校園網絡需要更大帶寬、更低時延、更高可靠性,并且能支持接入更多類型的終端設備。WiFi 6的標準代碼為 802.11ax,是最新的 WiFi 標準。全新的技術標準,意味著 WiFi 的重大的進步,包括更多的功能,數據的吞吐量更大,而且還擁有更快的速度。WiFi6采用了新的1024QAM模式。同時有多個信道,每個信道可以允許最多九個用戶,每個用戶所分配的子載波最多可以達到26個,也就意味著它具有更密集的子載波間隔。與上一代 WiFi相比,速度提高近四成,最高速度可以達到11Gbit/s。

    “網上浙大”是浙江大學提出的一種新型辦學空間,以打造物聯化、智慧化、可運營的全業務、全聯接智慧校園為目標,重定義新教學、新服務、新學術和新人才概念,旨在為全校師生提供便利的上網環境和個性化的教學空間,建設“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型高校,推動浙江大學智慧校園建設目標落地。為更好建設“網上浙大”,學校第三代校園無線網絡采用了WiFi5+WiFi6無線AP,實現校園目標區域內無線網絡覆蓋,為師生提供高速、便捷、泛在的網絡環境,為“網上浙大”提供有力的支撐。包括紫金港校區東區和西區、玉泉校區、西溪校區、華家池校區、之江校區等五個杭州校區,均實現在教學區及宿舍區目標覆蓋,室內全面有效覆蓋和室外區域重點覆蓋。覆蓋區域無線網帶寬從300M-450M提升至1200M-2000M。

    在人員密集、存在大量終端并發需求的場景中采用WiFi6技術,其在網絡容量、帶寬使用效率、AP支持的終端數量以及Wi-Fi網絡覆蓋等方面都實現了全面提升,可以完整覆蓋高密、放裝、嵌入式面板和室外等場景,同時基于智能運維,實現智能網絡優化、故障預測分析、故障感知及處理,基提供以用戶為中心的運維,提升網絡運維效率。

    WiFi6技術已支持完成了浙大多項教務工作,包括支持浙江大學新生報到現場;支持紫金港西區大批樓宇投入使用;配合第五屆“互聯網+”大學生創新創業大賽無線網絡支持;支持“網上浙大”-“學在浙大”平臺,幫助全校師生開展線上線下混合教學的在線學習空間等應用。高性能、大帶寬、低時延、高可靠的WiFi6網絡,為師生提供更好的帶寬升級服務,提升師生上網體驗,有效保障了學校的教學、科研和管理,給浙大師生學習交流和日常生活帶來了極大的便利,為智慧校園建設提供泛在、高速的基礎網絡支撐。

    基于新的互聯網技術,高校在重大疫情中可以全面升級在線教學方式,體系化、系統化的實現一線教學和科研、管理的不間斷,并有序組織針對疫情發展狀態的相關防控體系。而且在疫情結束后,更加完善和強健的網絡合信息化化系統將可以持續幫助學校完成創新人才培養模式的常態化,互聯網+教育的雙一流智慧校園構建,為新時期高?,F代化發展賦能。

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