玄文啟

（云南財(cái)經(jīng)大學(xué)信息學(xué)院，昆明 650221）

0 引言

智慧教育是一種現(xiàn)代信息技術(shù)開放式的網(wǎng)絡(luò)教育，它基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與internet 技術(shù)實(shí)現(xiàn)其架構(gòu)。與傳統(tǒng)的教育模式不同，它不受時(shí)空限制，全天候保障教育信息共享與云教育服務(wù)［1］。云教育網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)其實(shí)質(zhì)就是采用互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)跨平臺(tái)綜合技術(shù)應(yīng)用，將手機(jī)、PC、Ipad 等移動(dòng)設(shè)備連接，形成依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、無(wú)線通信等新一代信息技術(shù)構(gòu)建的新型教育形態(tài)和教育模式。它從構(gòu)建模式、教學(xué)組織到管理均與傳統(tǒng)教育模式不同，其交互資源具體呈現(xiàn)為數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多媒體化技術(shù)特征，并能有效保證信息的共享、開放、動(dòng)態(tài)交互、實(shí)時(shí)傳送等。云教育網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)將多種教學(xué)設(shè)備有機(jī)整合，將教學(xué)內(nèi)容通過(guò)圖、文、聲等多媒體技術(shù)形成無(wú)地域限制的教學(xué)云環(huán)境。但如何優(yōu)化整合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資源，保障智慧教育的云平臺(tái)架構(gòu)與設(shè)計(jì)合理，成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的研究熱點(diǎn)。

本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用Frame-Relay 幀中繼技術(shù)，基于智慧教育云平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)需求進(jìn)行模型設(shè)計(jì)并仿真測(cè)試，提出一種配置容易、造價(jià)低的智慧教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)方案。

1 Frame-Relay在智慧教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

在大數(shù)據(jù)背景下，結(jié)合云計(jì)算與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，有效地構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)、智慧教學(xué)、互動(dòng)在線的云課堂，形成與傳統(tǒng)教育相互補(bǔ)充的開放、共享和交互式的智慧教育云平臺(tái)，成為現(xiàn)代教育發(fā)展的新需求。但在智慧教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)中，如何才能更好地促進(jìn)智慧教學(xué)、智慧學(xué)習(xí)、智慧服務(wù)、智慧管理和智慧評(píng)價(jià)的科學(xué)性、實(shí)時(shí)性與動(dòng)態(tài)管理過(guò)程，成為現(xiàn)代教育發(fā)展與應(yīng)用教學(xué)組織與架構(gòu)所要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。從具體相關(guān)云平臺(tái)構(gòu)建，一方面需要考察數(shù)據(jù)傳送效率以及所選擇設(shè)備的穩(wěn)定性，還需要考察其設(shè)計(jì)方案的性能價(jià)格比，配置管理操作是否簡(jiǎn)易等。

目前，由于Frame-Relay 技術(shù)在局域網(wǎng)間互聯(lián)、局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)連接、組建虛擬專用網(wǎng)、電子文件傳輸?shù)裙こ碳軜?gòu)中均得到廣泛的應(yīng)用，所以，在智慧教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，可選擇Frame-Relay 技術(shù)作為其信息交互技術(shù)保障，確保各云節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)得到實(shí)時(shí)通信與共享。

1.1 Frame-Relay主要技術(shù)特點(diǎn)

Frame-Relay，又稱為幀中繼技術(shù)［2］，它能夠以快速、低廉、有效的數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)現(xiàn)一對(duì)一或一對(duì)多的節(jié)點(diǎn)間信息交互，并能夠保障音頻、視頻、數(shù)據(jù)通信等多種媒體形式的信息傳送，其技術(shù)既可用于架構(gòu)于局域網(wǎng)技術(shù)（LAN），同時(shí)也能夠架構(gòu)于廣域網(wǎng)技術(shù)（WAN）的通信實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

就其技術(shù)架構(gòu)而言，每個(gè)幀中繼用戶將均得到一個(gè)接到幀中繼節(jié)點(diǎn)的專線，F(xiàn)rame-Relay傳送信息以幀（frame）為單位實(shí)現(xiàn)通信交互，并且，在傳送過(guò)程中同步實(shí)現(xiàn)對(duì)幀結(jié)構(gòu)、傳送差錯(cuò)等驗(yàn)證與檢查，對(duì)出錯(cuò)的幀進(jìn)行丟棄處理。

Frame-Relay的主要技術(shù)特點(diǎn)包括：

（1）按需分配帶寬，網(wǎng)絡(luò)資源利用率高，網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用低廉；

（2）采用虛電路技術(shù)，能較好地應(yīng)用于突發(fā)性業(yè)務(wù)；

（3）數(shù)據(jù)傳送的時(shí)延小、傳輸速率高、數(shù)據(jù)吞吐量大；

（4）能夠兼容X.25、TCP/IP、SNA/DECNET等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可為各種網(wǎng)絡(luò)提供快速、穩(wěn)定的技術(shù)連接。

1.2 Frame-Relay控制云數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特征

在Frame-Relay 技術(shù)中，因?yàn)槊總€(gè)端點(diǎn)有一個(gè)標(biāo)識(shí)編號(hào)，此編號(hào)稱為數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符（DLC），用于保證鏈路通信信道的唯一性連接。連接時(shí)，只需提供節(jié)點(diǎn)的地址和所需要傳信息的通道DLCI 編號(hào)字符信息，就能實(shí)現(xiàn)任何站點(diǎn)通信與信息的共享，即Frame-Relay 通過(guò)對(duì)幀地址編號(hào)DLCI 的識(shí)別，可實(shí)現(xiàn)用戶信息的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶不可見(jiàn)的信道處理和數(shù)據(jù)傳輸。并且，F(xiàn)rame-Relay 使得來(lái)自所有已配置DLCI的數(shù)據(jù)都流經(jīng)路由器的同一端口，配置與管理過(guò)程方便，從而能夠保證技術(shù)合理分配與共享資源的有機(jī)整合，其控制云數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特征如下：

（1）技術(shù)全部控制平面的程序在邏輯上是分離的；

（2）其物理層用戶平面程序使用I.430/I.431建議；

（3）鏈路層平面程序使用Q.922 的核心功能，能實(shí)現(xiàn)對(duì)信息流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用。

2 Frame-Relay智慧教育云平臺(tái)拓?fù)湓O(shè)計(jì)及測(cè)試

目前，很多公共電信局均能較好地提供幀中繼服務(wù)，并把它作為建立高性能的虛擬廣域技術(shù)連接的一種途徑。并且，F(xiàn)rame-Relay 帶寬范圍從56 Kbps到1.544 Mbps，由于Frame-Relay具有成本低、靈活性高的優(yōu)點(diǎn)［3］，F(xiàn)rame-Relay技術(shù)已成為世界上使用較廣泛的WAN 技術(shù)的重要配置方式。

2.1 需求分析

本智慧教育平臺(tái)設(shè)計(jì)需求分析基于云端進(jìn)行遠(yuǎn)程通信交互，并傳送節(jié)點(diǎn)分布于不同的城市區(qū)域。本設(shè)計(jì)假設(shè)用戶節(jié)點(diǎn)分布于昆明、上海、海口、重慶四個(gè)不同地域，并在設(shè)計(jì)要求時(shí)能實(shí)現(xiàn)平臺(tái)內(nèi)部主機(jī)相互通信，且與其它平臺(tái)通信時(shí)，它所需要的只是連接到通往其它平臺(tái)的虛電路。下面，將結(jié)合Frame-Relay 技術(shù)特點(diǎn)，應(yīng)用eNSP 仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)［4］Frame-Relay 在智慧教育云平臺(tái)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)

智慧教育平臺(tái)從不同物理地域與經(jīng)濟(jì)投入，結(jié)合廣域網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)，應(yīng)用幀中繼交換機(jī)對(duì)四個(gè)不同地域數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)之間相互交互，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)信息資源共享與信息安全傳輸?？稍谌龑咏粨Q機(jī)上建立三個(gè)VLAN，并開啟路由功能，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)之間的互連互通，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 智慧教育平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)

2.3 仿真設(shè)備選擇與智慧教育平臺(tái)拓?fù)湓O(shè)計(jì)［5］

仿真過(guò)程設(shè)備選擇：華為AR2201 路由器4臺(tái)；華為交換機(jī)4 臺(tái)；PC 機(jī)若干，至少5 臺(tái)；Frame-Relay 幀中繼交換機(jī)1 臺(tái)，設(shè)計(jì)拓?fù)淙鐖D1所示。仿真軟件：eNSP華為軟件。

圖1 智慧教育平臺(tái)設(shè)計(jì)拓?fù)鋱D

2.4 Frame-Relay智慧教育云平臺(tái)配置過(guò)程

結(jié)合具體的智慧教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)需求，對(duì)Frame-Relay配置過(guò)程如下：

從技術(shù)而言，各地域節(jié)點(diǎn)之間一般不進(jìn)行通信，所以上述四個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不能進(jìn)行通信，若要實(shí)現(xiàn)它們之間的通信，需要在幀中繼交換機(jī)中配置相應(yīng)的映射才能實(shí)現(xiàn)。具體Frame-Relay映射設(shè)置如圖2所示。

圖2 幀中繼映射設(shè)置

2.5 Frame-Relay智慧教育云平臺(tái)連通性測(cè)試

配置完畢后需進(jìn)行云平臺(tái)上四個(gè)區(qū)域之間的連通性測(cè)試，首先對(duì)昆明與?？谥g信道進(jìn)行具體測(cè)試，可應(yīng)用Ping 命令，命令格式：Ping192.168.1.2，進(jìn)行連通性測(cè)試，具體過(guò)程與測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

圖3 昆明—?？谶B通性測(cè)試

從測(cè)試結(jié)果分析，物理位置遠(yuǎn)程之間的云數(shù)據(jù)交互性較好，并能實(shí)現(xiàn)廣域的通信互聯(lián)，在昆明到海口之間，相關(guān)的云平臺(tái)通信良好，能較好的保障智慧云平臺(tái)的架構(gòu)與信息共享，并能較好地實(shí)現(xiàn)云數(shù)據(jù)交互。對(duì)重慶與昆明、昆明與上海、上海與海口的測(cè)試方法與上述相同，在此不再贅述。

2.6 Frame-Relay智慧教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)論分析

通過(guò)上述測(cè)試、分析可見(jiàn)，在智慧教育云平臺(tái)拓?fù)湓O(shè)計(jì)中，可優(yōu)先選用Frame-Relay 技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建與配置交換實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中心數(shù)據(jù)交互，一方面，能保障云數(shù)據(jù)在智慧教育云平臺(tái)上的實(shí)時(shí)傳送；另一方面也可極大地降低網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建成本，從而更好推動(dòng)智慧教育云平臺(tái)的廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著Internet 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、AI 人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用［6］，目前，在智慧教育平臺(tái)設(shè)計(jì)中，以互聯(lián)網(wǎng)+教育、AI+教育為技術(shù)特征的新型教育模式在現(xiàn)代教育體系中呈現(xiàn)出越來(lái)越重要的作用。新型智慧教育模式中將會(huì)更深入地應(yīng)用智慧教育平臺(tái)，將線上與線下教育資源服務(wù)進(jìn)行有效整合，并能深入實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析云教育中相關(guān)學(xué)習(xí)意圖、學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)環(huán)境，及時(shí)收集學(xué)習(xí)者行為數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)分析與評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果，從而更好地為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)規(guī)劃，并實(shí)時(shí)對(duì)其學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

而今“智慧教育”已應(yīng)用于云數(shù)據(jù)中，在internet 技術(shù)的推動(dòng)下，智慧教育展現(xiàn)出前所未有的蓬勃發(fā)展與活力，各類智慧教育形態(tài)的展覽會(huì)、智慧校園、智慧教育與教學(xué)網(wǎng)絡(luò)媒體融合的信息通信過(guò)程，已成為教學(xué)中不可或缺的新型教育模式［7］。而Frame-Relay 幀中繼技術(shù)作為一種公用數(shù)據(jù)網(wǎng)通訊協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)快速而低廉地傳輸語(yǔ)音、圖像、數(shù)字等信息，工程造價(jià)成本低，配置技術(shù)實(shí)現(xiàn)較為容易，必然成為教育機(jī)構(gòu)搭建遠(yuǎn)程智慧教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)的理想選擇方案。