系統(tǒng)建設(shè)必要性
《數(shù)字中國(guó)建設(shè)整體布局規(guī)劃》指出，要夯實(shí)數(shù)字中國(guó)建設(shè)基礎(chǔ)，打通數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施大通脈，加快傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、智能化改造。
當(dāng)前，我國(guó)進(jìn)入數(shù)字中國(guó)建設(shè)的快速發(fā)展階段，以5G、AI、虛擬現(xiàn)實(shí)為代表的新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和新興信息技術(shù)，正在促進(jìn)教育模式和教學(xué)方法轉(zhuǎn)變，通過(guò)優(yōu)質(zhì)教育資源共享，提高教學(xué)質(zhì)量，不斷助力教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型與發(fā)展。
高校新基建同樣也迎來(lái)了迅猛發(fā)展的新契機(jī)。高校數(shù)字化轉(zhuǎn)型以信息化建設(shè)為主導(dǎo)，以新基建為重要基礎(chǔ)。如何抓住新基建的風(fēng)口、實(shí)現(xiàn)教育信息化快速騰飛，成為擺在信息化工作者面前的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
武漢理工大學(xué)校長(zhǎng)楊宗凱教授指出，教育新基建為高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供數(shù)字基座。高校校園網(wǎng)絡(luò)作為新基建中的重要一環(huán)，為學(xué)校的師生提供了獲取資源、協(xié)同工作的有效載體，為高校教學(xué)、科研、管理、服務(wù)等方面提供了有力支撐，是高校日常運(yùn)轉(zhuǎn)和高速發(fā)展的基礎(chǔ)。
高校校園網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況直接關(guān)系到學(xué)校的發(fā)展與建設(shè)。隨著校園網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的不斷增加和需求的多樣化發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)擁塞、網(wǎng)絡(luò)異常、網(wǎng)絡(luò)故障等狀況不時(shí)出現(xiàn)，高校校園網(wǎng)絡(luò)在管理、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)方面面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，通過(guò)技術(shù)手段對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況進(jìn)行感知、分析、評(píng)估已經(jīng)勢(shì)在必行。
目前，高校校園網(wǎng)絡(luò)主要采取用戶主動(dòng)反饋網(wǎng)絡(luò)情況，再派網(wǎng)絡(luò)管理人員進(jìn)行判斷處理的模式。但校園網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量和需求的激增以及網(wǎng)絡(luò)管理人員的不足，導(dǎo)致問(wèn)題處理滯后，校園網(wǎng)絡(luò)用戶使用體驗(yàn)不佳，管理部門(mén)也難以實(shí)時(shí)掌握網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行等情況。
為此，建立一個(gè)校園網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知評(píng)估系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的全面感知具有十分重要的意義。校園網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知評(píng)估系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的感知、分析和評(píng)估，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行干預(yù)，以系統(tǒng)的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的全流程、全狀態(tài)管理，以技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的感知和評(píng)估，以智能方式為學(xué)校管理建設(shè)提供精準(zhǔn)、合理、科學(xué)的決策，提升高校網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)治理能力。
系統(tǒng)建設(shè)方案建議
建設(shè)思路
高校校園網(wǎng)絡(luò)用戶量大，認(rèn)證方式多種多樣，具有極強(qiáng)的不確定性，監(jiān)控難度較大。通過(guò)對(duì)高校校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，分析影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的因素及特征，能夠提高對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的監(jiān)管能力，從而更有效地提高校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。
通過(guò)建設(shè)包括網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析、智能預(yù)警、數(shù)據(jù)駕駛艙四大模塊在內(nèi)的校園網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)管理部門(mén)提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的服務(wù)，并提供可視化的展示，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)感知網(wǎng)絡(luò)異常，自動(dòng)進(jìn)行故障分析，從而提高校園網(wǎng)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的滿意度。系統(tǒng)框架如圖1所示。
圖1 高校校園網(wǎng)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)框架
建設(shè)方案
校園網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知評(píng)估系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量感知、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析、智能預(yù)警以及數(shù)據(jù)駕駛艙等四大模塊。
首先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量感知模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)估，并存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)量結(jié)果，為后續(xù)網(wǎng)絡(luò)分析提供數(shù)據(jù)支撐。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量可以通過(guò)多維度的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)進(jìn)行衡量，而性能指標(biāo)的選取會(huì)影響綜合評(píng)估的結(jié)果是否科學(xué)、是否全面。
網(wǎng)絡(luò)健康度指標(biāo)包括了基本健康度指標(biāo)、應(yīng)用健康度指標(biāo)和綜合評(píng)級(jí)指標(biāo)三個(gè)方面。本系統(tǒng)主要對(duì)時(shí)延、抖動(dòng)、上下行速度等基本健康指標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估?；趯?duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知數(shù)據(jù)以及接入終端設(shè)備信息進(jìn)行的綜合分析，計(jì)算出用戶終端的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指數(shù)、各樓棟的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指數(shù)以及全校的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指數(shù)，多維度反映出校園的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量狀況，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提前干預(yù)提供決策輔助。
在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知以及數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，建立合理的指標(biāo)體系和預(yù)測(cè)模型，主動(dòng)感知網(wǎng)絡(luò)異常，出現(xiàn)異常及時(shí)預(yù)警，從而實(shí)現(xiàn)提前干預(yù)和維護(hù)，從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)管理質(zhì)量。以便管理員能快速掌握全校的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量情況，并以數(shù)據(jù)駕駛艙的形式展示網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知指標(biāo)、數(shù)據(jù)分析結(jié)果、模型監(jiān)測(cè)與預(yù)警等。
領(lǐng)導(dǎo)登錄駕駛艙后可以進(jìn)行系統(tǒng)管理，便捷地查看監(jiān)測(cè)結(jié)果、故障分析結(jié)果、統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表等，通過(guò)多維度指標(biāo)的交叉融合分析，為科學(xué)決策提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。
網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知模塊
網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知模塊主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量。衡量網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的指標(biāo)很多，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，需要遴選出一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量做出評(píng)估。
本系統(tǒng)選取了質(zhì)量和速率兩個(gè)方面的性能指標(biāo)，其中質(zhì)量指標(biāo)主要反映用戶上網(wǎng)線路的網(wǎng)絡(luò)連通性質(zhì)量，通過(guò)記錄網(wǎng)絡(luò)的抖動(dòng)時(shí)間、延遲時(shí)間，繪制抖動(dòng)和時(shí)延的變化曲線圖，記錄網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量變化趨勢(shì)。速率指標(biāo)主要用于反映用戶上網(wǎng)線路下載和上傳文件的速率，根據(jù)設(shè)定的質(zhì)量等級(jí)劃分閾值展示等級(jí)結(jié)果。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析模塊
通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知模塊中所得網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行不同指標(biāo)的權(quán)重分配，綜合計(jì)算得出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指數(shù)，指數(shù)可以直觀反映出各個(gè)用戶終端的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。
然后結(jié)合各個(gè)樓宇中每個(gè)用戶終端網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指數(shù)以及無(wú)線接入設(shè)備的在線數(shù)量和終端硬件等信息，分析得出各樓棟的網(wǎng)絡(luò)指數(shù)。
最后綜合全校范圍內(nèi)各樓棟的網(wǎng)絡(luò)指數(shù)，分析得出一個(gè)全校網(wǎng)絡(luò)指數(shù)，可以反映出整體校園的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量狀況。通過(guò)多維度的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指數(shù)全面地反映校園網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。
智能預(yù)警模塊
智能預(yù)警模塊可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障自動(dòng)診斷與處理，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析模塊得到的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指數(shù)建立預(yù)測(cè)模型，依據(jù)所有校園網(wǎng)絡(luò)用戶的歷史網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)以及樓宇內(nèi)的終端設(shè)備信息，建立在正常情況下質(zhì)量指標(biāo)隨時(shí)間變化的參考數(shù)值。
若當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)超出可控的范圍就應(yīng)當(dāng)被判定為異常網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，對(duì)于出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常的IP地址，通過(guò)解析IP編碼規(guī)則，定位出該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所在的物理地址，并記錄該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的相關(guān)硬件數(shù)據(jù)，用于后續(xù)的故障處理與統(tǒng)計(jì)分析。
預(yù)警模塊采用三級(jí)預(yù)警機(jī)制，其中一級(jí)為最嚴(yán)重級(jí)別的報(bào)警，會(huì)采用短信或郵件形式向管理人員報(bào)警；二級(jí)預(yù)警嚴(yán)重級(jí)別次之，會(huì)在系統(tǒng)界面上進(jìn)行消息提醒；三級(jí)預(yù)警機(jī)制會(huì)向服務(wù)器發(fā)送異常信息并自動(dòng)記錄異常日志。
數(shù)據(jù)駕駛艙模塊
數(shù)據(jù)駕駛艙模塊可輔助網(wǎng)絡(luò)管理部門(mén)進(jìn)行決策，在駕駛艙中可以看到實(shí)時(shí)更新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量指數(shù)、異常網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、異常報(bào)警模塊以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊等，破除無(wú)線、有線以及網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備之間的數(shù)據(jù)壁壘，對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行有效“融合”；通過(guò)大屏直觀展現(xiàn)校園網(wǎng)絡(luò)整體狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化的同時(shí)添加了動(dòng)態(tài)交互效果，構(gòu)建便捷管理的校園感知系統(tǒng)。后臺(tái)系統(tǒng)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)結(jié)果并進(jìn)行故障自動(dòng)分析、記錄測(cè)試結(jié)果、質(zhì)量監(jiān)控與評(píng)判等。
預(yù)期效果
本系統(tǒng)將在數(shù)據(jù)駕駛艙中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量感知、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析、智能預(yù)警三大模塊的集成。用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量感知模塊隨時(shí)隨地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測(cè)量，精確了解網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指標(biāo)，提升對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能狀況的感知度。
利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析模塊，實(shí)時(shí)分析計(jì)算各維度的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指數(shù)，直觀反映出用戶終端、各樓棟以及全校的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量狀況，得到全校網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的綜合分析報(bào)告。
每當(dāng)有用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量預(yù)測(cè)模型會(huì)基于新的用戶網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練更新，并預(yù)測(cè)該用戶IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)異常，若判定為網(wǎng)絡(luò)異常則立即進(jìn)行故障定位，并根據(jù)三級(jí)提醒機(jī)制進(jìn)行相應(yīng)級(jí)別的提醒。
管理員通過(guò)數(shù)據(jù)駕駛艙可以實(shí)時(shí)掌握全校的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常，同時(shí)根據(jù)全校的網(wǎng)絡(luò)異常數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的硬件設(shè)備信息，對(duì)全校的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備進(jìn)行提前干預(yù)和統(tǒng)籌管理，提升學(xué)校網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量管理的信息化水平，最終提高全校師生對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的服務(wù)滿意度。
結(jié)語(yǔ)
在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)的推動(dòng)下，數(shù)字化轉(zhuǎn)型為教育發(fā)展和新格局重塑帶來(lái)了革命性的影響。各高校都在強(qiáng)化信息技術(shù)與教育教學(xué)工作深度融合，推進(jìn)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)構(gòu)建以學(xué)生發(fā)展為中心，連接、開(kāi)放、共享、個(gè)性化、智能化的教育新格局。校園網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)的建設(shè)將為全體師生提供穩(wěn)定快捷的校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
高校校園網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知評(píng)估系統(tǒng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，需要站在系統(tǒng)性的視角，充分考慮系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和技術(shù)應(yīng)用的全面性，不斷地進(jìn)行擴(kuò)充、完善、優(yōu)化和更新，通過(guò)迭代升級(jí)推動(dòng)系統(tǒng)建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)以高校校園網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知評(píng)估系統(tǒng)助力校園網(wǎng)絡(luò)協(xié)同管理、智能治理，為依托物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和5G等信息技術(shù)構(gòu)建“全聯(lián)接、全感知、全智能”的新型智慧校園奠定基礎(chǔ)。
來(lái)源：《中國(guó)教育網(wǎng)絡(luò)》2023年5月刊
作者：馬斌、陳安琪、王東（武漢理工大學(xué)信息化辦公室）
責(zé)編：陳榮
