智慧校园中的通信网络架构分析_李晓丽.pdf

2022年第46卷第10期139Communication ElectroacousticS通 信 电 声文献引用格式：李晓丽，金士钊.智慧校园中的通信网络架构分析 J.电声技术，2022，46（10）：139-141.LI X L，JIN S Z.Analysis of communication network architecture in smart campus J.Audio Engineering，2022，46（10）：139-141.中图分类号：TN929.5 文献标识码：A DOI：10.16311/j.audioe.2022.10.039智慧校园中的通信网络架构分析李晓丽，金士钊（陆军军医大学士官学校，河北 石家庄 050000）摘要：随着信息技术的日益发展，积极将物联网、云计算以及网络通信技术引入校园，营造适应现代教育发展模式、提升教学质量的智慧校园环境，已成为未来学校的重要发展趋势。为此，以智慧校园的特点作为切入点，从网络性能、运行可靠性、安全独立性、灵活性等方面分析智慧校园下通信网络架构设计需求，基于接入层、核心层、中心机房以及云数据中心阐述通信网络架构的基本配置，针对通信网络在智慧校园中的运用进行分析，为智慧校园建设提供参考。关键词：智慧校园；通信网络；架构设计Analysis of Communication Network Architecture in Smart CampusLI Xiaoli,JIN Shizhao(Army Medical University Non-commissioned Officer School,Shijiazhuang 050000,China)Abstract:With the development of information technology,the Internet of things(IoT),cloud computing and network communication technologies are actively introduced into the campus to create a smart campus environment that adapts to the development mode of modern education and improves the quality of teaching,has become an important trend in the future development of schools.Based on the overview and characteristics of smart campus,this paper analyzes the design requirements of communication network architecture in smart campus from the aspects of network performance,operational reliability,security independence and flexibility,etc.,based on the access layer,the core layer,the central computer room and the cloud data center,this paper expounds the basic configuration of the communication network architecture,and analyzes the application of the communication network in the intelligent campus,for the construction of smart campus to provide reference.Keywords:smart campus;communication network;architecture design0 引 言在传统校园通信网络应用过程中，由于受技术限制、设计思路等因素的影响，效率低下等情况屡屡出现，阻碍了智慧校园的建设。相关人员应强化对通信网络架构设计的重视，基于智慧校园背景下的设计需求进行针对性优化，打通信息交流互动渠道，促进智慧校园建设水平的不断提升。1 智慧校园的概述与特点一般来说，智慧校园主要指的是基于信息技术、物联网技术等手段构建的为教育教学提供服务的一种校园环境形态。学校管理与教学活动包括了档案储存、教研信息归档、考勤控制、人员出入管理等内容，基于智慧校园，能够实现一体化管理与管理效率的不断 提升 1。相关院校可针对各类信息化教学资源进行统筹协调，基于智慧校园网络架构在资源配置方面的优势建立起一套标准一致的管理规范，为强化学校管理水平提供相应的技术支持。基于智慧校园平台，能够实现对教学、人事、财务等各部门数据信息的实时汇集，并进行更加高效的数据处理工作，为校内师生提供相应的数据信息服务 2。基金项目：校级教育课题（2021JYYB01）。2022年第46卷第10期140通 信 电 声ommunication ElectroacousticsC2 智慧校园背景下通信网络架构设计需求2.1 骨干网络性能要求受到学校教学管理特点的影响，学校内单位面积内的用户密度往往远大于平均值，在高并发状态下可能会导致骨干网络瘫痪，严重影响网络正常运行3。设计人员应尽可能强化通信骨干网络性能指标，提升用户体验。2.2 网络架构可靠性要求在针对网络架构进行设计的过程当中，应考虑到其运行可靠性，使系统能够针对故障进行自主定位与修复，减少故障对于校园通信网络状态产生的影响。2.3 网络安全独立性要求在开展通信网络架构设计的过程当中，设计人员应采取更加多元化的手段确保信道安全可靠，必要时采用物理隔离方式，减少通信网络受到恶意攻击等因素导致的不稳定现象，促进校园网络建设水平不断进步4。2.4 灵活性与可拓展性要求在校园内部网络的应用过程当中，其面临的需求和用户状态是不断变化的。这就要求技术人员以及网络架构人员在进行架构设计的过程当中还应当关注到网络的灵活性与可拓展性，使其对环境的适应能力不断提升。3 通信网络架构基本配置3.1 接入层所谓接入层，主要指的是在运行过程当中主要面向用户一端的部分网络架构 5。其中，在有线网络接入层硬件配置和选型的过程当中，可采用千兆以上交换机作为主要终端，确保对不同网络需求的全面兼容，另一方面还能实现硬件系统的模块化管理，一旦硬件出现故障，能够更加及时地采取措施，从而满足用户的实际需要。例如，在山东泰安实验中学智慧校园建设方案当中，为了减少对于校园环境的影响，降低布线维护难度，技术人员利用锐捷RG-S8612E 核心交换机作为主要终端，并基于 VSU技术保障了整个网络结构以及网络环境的可靠性，同时利用软件定义网络（Software Defined Network，SDN）技术实现了系统整合化管理，使得用户能够更加灵活地针对智慧校园通信网络系统进行控制和管理，使预期设计目标得到充分实现。而在针对校内无线网络接入层的硬件进行配置时，由于用户数量更多，因此技术人员采用大容量的无线接入点（Access Point，AP）作为设备终端，从而满足智慧校园对通信网络架构与设计工作所提出的要求，实现通信网络管理工作的不断发展 6。此外，基于大容量交换机系统能够同步终端防护、云端修复、权限设定等多项安全措施，杜绝了恶意病毒对于网络环境产生的影响。例如，在天津市塘沽区浙江路小学智慧校园网络升级改造项目当中，技术人员采用了华为 S5700-LI 系列大容量交换机，用户可以采用端口认证以及 MAC 地址认证等手段对网络访问权限进行设计，使外部网络侵害与攻击得到有效隔离。3.2 核心层所谓网络核心层，主要指的是整个网络环境的主干部分，因此其性能、可靠性具有更高的要求 7。技术人员以及设计人员可采用百兆以上链路作为各校区之间的网络互联渠道，使不同位置的用户终端都能够享受到相应的核心层网络服务。在网络环境安全保障层面，架构设计人员应采用更加多元的措施进行规划。例如，技术人员可针对核心交换机等关键性部位进行防火墙的配置，实现对整体网络环境的有效分割，减少 DDOS 攻击、端口扫描、IP 盗用等恶意行为对于网络环境产生的影响。其次，采用网关控制功能同样也能够针对用户行为进行更加高效合理的管控，网络管理者可针对用户可访问的地址进行配置，并构建相应的“白名单”与“黑名单”机制，针对网络流量滥用的现象予以及时制止，使带宽运行效率不断提升 8。3.3 中心机房在机房开展设计工作之前，技术人员需要针对智慧校园内部网络运行状况进行排查和分析，并从机房面积、配电功率、供电稳定性以及设备运行温度等角度进行优化设计，进一步提升网络终端设备运行性能，从而为校园内部师生提供更加优质的网络服务。3.4 云数据中心针对云数据中心进行架构设计的过程中，需要遵循以下几方面原则。首先是虚拟化原则，在云上等虚拟环境当中实现网络服务器的运行和管理，能够实现对其性能的2022年第46卷第10期141Communication ElectroacousticS通 信 电 声有效整合，还能强化服务器的灾备能力，减少环境因素造成的负面影响。其次是扩展性原则，在进行虚拟网络架构配置的过程当中，技术人员应尽可能采取横向架构配置策略，减少后续更新维护成本 9。最后是灵活性原则，采用虚拟策略进行网络服务器的部署和管理，能够减少服务器维护调配工作对于正常的通信网络运行和应用造成的影响，实现网络运行性能与安全性的同步提升。在海南农垦中学的校园通信网络架构建设过程当中，技术人员运用了 RG-RCD6000 终端实现了云课堂的架构设计与管理，由教师利用一体化管理软件实现对云课堂终端的高效管控，节约了师生在进行终端分配和管理过程当中所耗费的精力，为教学目标的有效达成提供了相应的技术支持。4 通信网络在智慧校园当中的应用4.1 环境感知与安全防护技术人员可将校园内的各类传感器、图像采集设备、考勤监控设备等接入到网络架构当中，从而实现对校园内风险信息的高效预警，提升校内环境的安全系数，另外还能为学校决策者提供数据信息参考。4.2 通信信号传输控制通过智慧校园通信网络架构的设计和配置，能够针对通信信号进行更加精准的控制，使信号及时传输到目标群体当中，同时也使各部门之间得以有效联动协调，促进管理资源配置的进一步优化。4.3 虚拟教学资源共享依托通信网络架构设计，教师能够更加便捷地进行教学资源的运用，使信息的传递更加及时，为提升教育教学效果提供相应的技术保障和支持 10。与此同时，教师还可以基于智慧校园通信网络架构设计针对虚拟教学资源进行提取或转载，并建立起虚拟教学资源数据库，使智慧校园当中基于通信网络开展的教学工作水平和质量得以不断进步 11。4.4 无线网络全校区覆盖依托无线 AP 为基础的网络接入层设计，能够实现无线网络的全校区覆盖 12。网络管理员也能够通过相关资源内容的调度以及流量的限制实现对用户上网行为的有效管理，进一步提升网络应用成效，促进智慧校园建设的进一步发展 13。5 结 语在当前智慧校园建设的背景下，针对网络架构设计的原则与相关注意事项进行研判和分析具有至关重要的作用。相关技术人员需要结合用户实际要求以及智慧校园决策发展方向进行校内网络环境的优化建设，使智慧校园网络环境内部的信息转递以及内容管理更加便捷高效，同时也使网络环境的稳定性得以不断提升。参考文献：1 王逢安.“一体化管理”下的智慧校园建设探索：以江南大学宜兴校区为例 J.高校后勤研究，2021（11）：19-20.2 黄丽君.基于 5G 新技术的智慧校园网络安全风险分析及策略研究 J.信息记录材料，2022，23（8）：204-206.3 王淼，冯卫刚.“5G+物联网”技术背景下智慧校园建设路径分析