1.1项目背景及网络建设目标

1.1.1项目背景

根据自治区政府关于教育现代化的整体部署，2002年自治区启动了“全区现代远程教育网络工程”，根据自治区的整体规划和我市的实际情况，2002年就出台了“现代远程教育网络工程5年规划”。决定用5年的时间使大部分中小学实现“校校通”。昆区教育城域网教委为了加快学校校园网建设，进一步实现资源高度共享的同时，进一步丰富资源库和网络功能的建设，提出了新的校园网建设需求。

1.1.2建设目标

包头市昆区教育城域网工程实施以后，对昆区教育城域网基础教育有以下几个方面的影响：
(1)对加快昆区教育城域网基础教育改革，实现跨地区的资源共享，为昆区教育城域网的基础教育的均衡发展奠定基础。
(2)对加快中小学新课程改革，及时借鉴和学习发达地区的先进经验，进行网上师资培训，网上交流和研讨，逐步实现网上教学和学习，为基础教育多方位、多层次的教学创造条件。
(3)随着现代教育技术环境的逐步完善，加快了昆区教育城域网中小学信息技术教育的步伐， 2010年前全面开设信息技术课将变为现实。
(4)加快昆区教育城域网教育管理信息化进程，为各级教育行政部门实现网上办公、网上考试、网上学校管理、网上教学研讨和交流创造了条件。

1.2网络现状及需求分析

1.2.2需求分析

1.2.2.1教育网网络方面

(1)用户数量大，包头市昆区教育城域网要满足70多所城区中小学学校接入包头市昆区教育城域网的网络中心，所以说用户数量很大。
   （2）网络负荷大, 包头市昆区教育城域网网络应用与普通的企业办公网络有很大的区别，主要表现在网络应用复杂，实现网络视频点播(video on domand)、视频直播、数据资源共享并实施基于软件的多媒体教学资源对网络带宽提出了更高的要求。
   （3）网络管理及维护量大，随着学生平均上网的时间增多，以及课堂教学的逐步网络化，网络管理及维护工作越来越繁重，降低网络的维护费用及运营成本，是教育网络在实际运行当中不可忽视的环节。
   （4）网络利用率高，计算机联网后将被逐步地应用到日常的教学当中，对网络设备及计算机的利用率将会越来越高，尤其是对包头市昆区教育城域网的资源中心利用率会最高，因此要求对教育网络中心要具有大的容量、吞吐量和高可用性。

1.2.2.2教育资源方面

资源的丰富程度决定着昆区教育城域网现代远程教育，教学活动适应不同程度的学习者个别差异的容量。资源质量的高低决定着信息传递的有效性，也直接影响着包头市昆区教育城域网被认可程度及教学效果。教学资源库的数量与质量已经成为建好包头市昆区教育城域网的重要因素之一。
昆区教育城域网教育资源库建设的发展方向及要求
  教学资源库的发展主要有以下趋势：
     1．网络化
     为满足任何人在任何时间和地点（即“AAA”）使用多媒体教育资源的需要，教育资源库必须是完全网络化的。这就包括技术网络化、教学资源网络化，使用方式网络化。技术网络化是指使用数据库、网页制作工具、流媒体技术、VOD视频点播、虚拟现实、教育管理系统、教育资源管理平台等技术构建一个功能强大的网上教育资源库。教学资源网络化是指软件要基于网络环境来开发，从原来的单机版向网络版转化。使用方式网络化指教师、管理人员、学生一般通过网络来访问资源库，所以要尽量降低使用的技术难度，令教师的备课，学生的学习能够不受干扰。
     2．丰富的多媒体功能
     从建构主义的角度来看，强大的多媒体功能有利于激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机。教育教学资源包含从文字、声音、音乐、图形、动画、视频等丰富的多媒体资料，教育资源库必须对各种媒体都能够有良好的支持，而且各种媒体文件的格式可能是多种多样的，所以教育资源库应该对各种媒体各种格式的文件都要有很好的支持。
     3．强大的搜索引擎
     多媒体教育资源库包含丰富的多媒体资源，快速准确地找到所需要的资源是非常重要的。常规的全文检索技术主要是针对文字资料而言，用户可以在资源库中检索任意文字，以便找到相关的资料。但是仅仅能够检索文字是远远不够的，作为多媒体教育资源平台必须能够满足用户根据年级、学科、范围、媒体类型和关键字等精确搜索海量知识库中的多媒体资源。
     4．灵活的重组能力
     建构主义提倡在教师指导下。以学习者为中心的学习，也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。因此教育资源平台应该帮助老师比较容易地为学生提供信息，并指导学生对信息进行加工。老师们可以根据需要灵活地增加分类，并对资源库中的资源进行整理，以一个一个专题的形式提供给学生，并指导学生利用这些资源进行研究和学习。
     5．开放式的资源库
资源库以教育科学理论为框架体系，它的知识库和教学经验将随着时间的推移，在使用过程中动态地由教师和学生加入新的内容，因而资源库自身需能够不断充实丰富，自我完善，以适应各个学校的需要。同时人类的知识是不断发展，不断增加的，资源库的建设必须跟上知识的发展。
     6．共享的教学中心
教育资源库不仅要提供海量的资源，同时要构造一个信息化的学习交流环境。可以创设如智能试题库、网络自习中心、交互实验室的教学环境，鼓励学生思考、提问和讨论交流，培养学生发现问题和解决问题的能力。同时，教育资源平台还应该为老师们提供协作的机会和条件，老师们利用平台可以交流，共同备课，共享资源，增进了解，激发灵感。

1.2.2.3管理方面

统一管理学校资源，如学生档案、教师档案、教学资料、图书、各种器材等；
　　实现办公自动化，增强各部门协调能力，提高工作效率。

1.2.2.4其他方面

昆区教育城域网各学校校园网不是一个独立的、封闭的体系，包头市昆区教育城域网还要接通Internet、CERNET 网络，昆区教育城域网教委网络中心要作为全昆区教育城域网的Internet出口，教育网用户在权限允许的范围内可以使用Internet、CERNET上的Web访问、资源库访问、Email收发、FTP、BBS、新闻组、个人主页等服务。有条件还可以开展其它多种类型的网络应用，如个人接入（通常用拨号上网）、互联网（Internet）连通等，更充分地发挥网络的优势。

网络方案设计

2.1网络设计的原则

为了保证包头市昆区教育城域网长期、高效的正常运转，在系统设计构建中，应始终坚持以下原则：
高可靠性--网络系统的稳定可靠是应用系统正常运行的关键保证，在网络设计中选用高可靠性网络产品，设备充分考虑冗余、容错能力和备份，同时合理设计网络架构，制订可靠的网络备份策略，保证网络具有故障自愈的能力，最大限度地支持系统的正常运行。主干网络设备的主要部件必须支持带电热插拔，在万一出现局部故障时应不影响网络其他部分的运行，并且故障便于诊断和排除，充分体现计算机网络的高可靠性。
技术先进性和实用性--保证满足业务应用系统业务的同时，又要体现出网络系统的先进性。在网络设计中要把先进的技术与现有的成熟技术和标准结合起来，充分考虑网络应用的现状和未来发展趋势。
高性能--骨干网络性能是整个网络良好运行的基础，设计中必须保障网络及设备的高吞吐能力，保证各种信息（数据、语音、图象）的高质量传输，才能使网络不成为业务开展的瓶颈。
标准开放性--支持国际上通用标准的网络协议、国际标准的大型的动态路由协议等开放协议，有利于以保证与其它网络(如中国教育网、公共数据网、学校之间等其它网络)之间的平滑连接互通，以及将来网络的扩展。
灵活性及可扩展性--根据未来业务的增长和变化，网络可以平滑地扩充和升级，减少最大程度的减少对网络架构和现有设备的调整。
可管理性--对网络实行集中监测、分权管理，并统一分配带宽资源。选用先进的网络管理平台，具有对设备、端口等的管理、流量统计分析，及可提供故障自动报警。
安全性--制订统一的网络安全策略，整体考虑网络平台的安全性。
兼容性和经济性--兼容性，能够最大限度地保证学校现有各种计算机软、硬件资源的可用性和连续性，为不同的现存网络提供互联和升级的手段（如现有的双向教学系统），保证各种在用计算机系统，包括工作站、服务器和微机等设备的互连入网，充分利用现有计算机资源，发挥主干网的优势。经济性，就是在充分利用现有资源的情况下，最大限度地降低网络系统的总体投资。有计划、有步骤地实施，在保证网络整体性能的前提下，充分利用现有的网络设备或做必要的升级。
       为切实达到以上的网络设计原则，使网络系统具有良好的扩展性和灵活的接入能力，并易于管理，易于维护，在网络设计及构建中始终应遵循如下方面技术策略及原则。
统一标准、统一平台 -- 网络的互联及互通关键是对相同标准的遵循，要实现网络业务能融合到一起，实现数据、语音、视频业务的融合，就必须统一标准。从开放性、发展性、成熟性等方面来看，只有IP技术才能成为统一平台网络构建的标准。而在具体实施中，必须统一规划IP地址及各种应用，采用开放的技术及国际标准，如路由协议、安全标准、接入标准和网络管理平台等，才能保证实现网络的统一，并确保网络的可扩展性。
网络分层的原则 -- 为减少网络中各部分的相关性，便于网络的实施及管理，在网络的构建中，从整体上可以将网络划分为核心层、汇聚层、接入层等三个层次。
 核心层负责完成网络各汇聚节点之间的互联及完成高效的数据传输、交换、转发及路由分发。
 汇聚层负责将各种接入业务集中起来，除了进行局部数据的交换、转发以外，通过高速接口将数据输送到核心层去，在更大的范围内进行数据的路由以及处理。
接入层设备提供各种标准接口将数据接入到网络中，完成基本的业务系统之间的隔离和安全性控制、认证管理等功能。

2.2网络设计方案概述

在包头市昆区教育城域网系统工程的建设中，选择网络设备时我们遵循先进性、可靠性、易用性、可扩展性、高性价比的原则。并根据用户的实际情况和具体需求来确定设备的选型。网络建设时，第一，在宏观上把握正确的教育网络建设方向，制定行之有效的建网、护网和用网的实施方案；第二，在微观上切实保证教育网的顺利建成并发挥其应有的作用，实现促进教学改革、培养信息社会所需人才的最终目标。

2.2.1城域网的整体结构

昆区教育城域网教育骨干网络结构采用星型组网方式，昆区教育城域网教委与鄂尔多斯教育局网络中心互联后，并且作为到Internet、CERNET的网络出口；各学校通过教育网络的城区光纤接入网络中心，并建设自己的校园网络使网络真正做到能够辅助教学、辅助学习、辅助管理。

图一  总体结构图
   以上提供的包头市昆区教育城域网互联方案是一个比较经济实用的可扩展方案，可以满足当前的通信需求，今后若有更进一步的带宽要求，可以逐步对设备进行升级，最终实现包头市昆区教育城域网网络全网宽带化的目标。
    下面将对网络进行细化，详细描述每个网络单元。

1.1.1包头市昆区教育城域网方案设计

昆区教育城域网网络中心作为整个地区的教育骨干网络的核心，并且教育网络的应用更加复杂，对网络的速度提出了更高的要求，网络中心与各学校实现1000M的裸光纤连接，实现城域级主干1000M百兆到桌面的链接。
从性能上讲，作为核心设备，必须实现所有的端口的全线速交换，要求各学校的流量集中时，网络的性能不下降，各学校之间不会相互影响，所以要求使用分布式接口的核心路由交换设备。当然从整个网络建设的投资上考虑也尽量考虑网络的投资的经济性。
而考虑到网络的扩展性，例如将来随着业务的扩大，带宽需求会不断增大，所以要求网络中心设备要有较强的扩容能力，可以实现业务不中断升级。
 

1.1.2网络中心整体设计

1.1.2.1昆区教育城域网教育局网络中心设计原则

在进行城域网网络中心的设计时，我们严格按照昆区教育的实际情况，充分满足全市现在的教学、教务管理需要的同时，还充分考虑系统的可扩展性以及经济性等方面的因素，以满面足系统在将来较长的一段时期能胜任全市的教学、教务管理等方面的需要。在进行昆区教育城域网教育局网络中心的设计时坚持以下原则：
•系统安全性原则：指系统能经受包头市昆区教育城域网内部和外部的恶意攻击和病毒等的破坏；
•系统的高可用性原则：指系能经受系统软件或硬件故障，保持系统的正运行；
•系统的稳定性原则：指系统能经受周期性或不定期的系统负荷起伏，保证系统正常运行；
•系统具有高吞吐量原则：指系统能经受周期性或不定期的高负荷系统负载，保证系统正常运行；
•系统的可扩展性原则：指系统能够容易增加机器设备以满足性能的提高从而降低应用服务的负载；
•系统的易用性、易管理性原则：指应用系统是一简单易学易用的系统；
•系统具有海量存贮原则：指系统能够的容量不仅能满足当前的需求，而且具有高的扩展空间,在本次方案设计中我们设计为昆区教育城域网教育局增加一台3T的SCSI磁盘柜；
•系统的经济性、保证用户前期投入原则。

1.1.2.2网络中心网络方案设计

昆区教育城域网网络中心，其网络拓朴结构如下图：
 
通过防火墙等设备，网络中心可与包头市教育局、Internet/CERNET互联。昆区教育城域网教育局网络中心出口作为昆区教育城域网所有学校的互联网和教育网的一个骨干结点，需要具备大的资源中心，并不与包头市教育局的资源中心重复建设。

1.1.1包头市昆区教育城域网的接入方案

昆区教育城域网教育局网内各学校和旗县教育局两种方式接入昆区教育城域网教育局网络中心。
MAN校园网光纤接入
每个学校使用一台华为Quidway S6000/S3000/S2000系列交换机，承担该学校校园网线路汇集接入及上联昆区教育城域网教育局网络中心的职能。昆区教育城域网教育局网络中心和市内各学校通过电信运营商的光纤校园网互联，传输带宽可达到1000M，可以最大限度地满足数据、语音和视频传输的需求。