智慧校园整体规划建设方案V2.2.docx
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1、智慧校园整体 规划 建设方案 V2.2 1 智慧校园整体 规划 建设方案 目 录 1 校园信息化建设概述 . 1 2 发展现状与未来挑战 . 2 2.1 发展现状 . 2 2.1.1 校园网基础设施建设初具规模 . 2 2.1.2 初步建成一批应用服务支撑平台 . 2 2.1.3 初步 建成一批公共信息系统 . 2 2.1.4 初步建立校园教育资源平台 . 3 2.2 未来挑战 . 4 2.2.1 校园业务数据割裂 . 4 2.2.2 校园数据的价值尚 未充分挖掘 . 4 2.2.3 基础设施的价值尚未充分挖掘 . 5 2.2.4 基础设施自身存在问题 . 5 3 智慧校园建设目标与建设原则
2、. 11 3.1 总体目标 . 11 3.2 建设原则 . 11 3.3 建设目标 . 12 3.3.1 构建先进的技术设施平台 . 12 3.3.2 建设可靠的安全防护体系 . 13 3.3.3 建设统一的综合管理平台 . 13 3.3.4 建设完善的应用服务支撑平台 . 13 3.3.5 建设丰富的管理应用系统 . 13 3.3.6 建设创新的教学环境 . 13 3.3.7 建设有序的大 数据应用 . 14 4 智慧校园整体建设方案 . 15 4.1 智慧校园整体框架 . 15 智慧校园整体 规划 建设方案 V2.2 2 4.1.1 门户和 APP 层 . 15 4.1.2 校园信息集成层
3、 . 16 4.1.3 校园数据平台层 . 16 4.1.4 校园基础设施层 . 17 4.2 校园基础设施与平台建设 . 18 4.2.1 构建校园泛云数据中心 . 18 4.2.2 构建校园智慧园区 . 21 4.3 校园信息安全体系构建 . 62 4.3.1 校园网安全防护建设 . 62 4.3.2 健全安全标准 规范体系 . 62 4.3.3 建设信息安全等级保护 . 63 4.3.4 网络舆情监控中心建设 . 63 4.3.5 建设网站安全防护平台 . 64 4.3.6 实施数据中心的云安全 . 65 4.3.7 部署高性能安全防护设备 . 65 4.3.8 保障移动互联的安全接入
4、. 65 4.3.9 统一安全运维管理平台 . 66 4.3.10 部署运维审 计、上网行为审计系统 . 66 4.4 校园大数据平台构建 . 67 4.4.1 总体架构 . 67 4.4.2 技术路线 . 68 4.4.3 建设内容 . 72 4.5 教学基础环境建设 . 101 4.5.1 开展新型教学模式 . 101 4.5.2 教学桌面环境改造 . 101 4.5.3 建设大数据分析教学与科研平台 . 102 4.6 队伍 能力建设 . 104 4.6.1 建设专业化技术支撑队伍 . 105 4.6.2 提升教育信息化领导力 . 105 4.6.3 优化信息 化人才培养体系 . 105
5、 5 保障措施 . 105 智慧校园整体 规划 建设方案 V2.2 3 5.1 加强组织领导 . 105 5.2 做好技术服务 . 106 5.3 落实经费投入 . 106 智慧校园整体 规划 建设方案 V2.2 1 1 校园信息化建设概述 教育信息化十年发展规划( 2011-2020 年)对我国教育信息化的十年发展提出了两个阶段的构想, 2016 年以前为第一阶段,重点是信息化基础设施及应用建设。经过前期发展,我国教育信息化已经基本度过了第一阶段,信息技术在我国各级各类教育中得到广泛应用。 以“十九大”的召开为标志,教育信息化进入到第二阶段,从以“教育信息化”为重点的 1.0 时代进入到以“
6、信息化教育”为重点的 2.0 时代,重点是业务融合、应用创新。总体上, 2.0 时代的核心目标就是以教育信息化全面推动教育现代化,全面提升教育品质,构建新时代教育的新生态 。其关键在于业务融合、应用创新,即用信息技术驱动教育综合改革,引发教育深层变革,赋予教育信息化发展内生动力,不断增强学校可持续发展能力,培养高水平创新型人才,形成全新的发展模式。一言以蔽之,以互联网、云计算、大数据、物联网、智能化等新技术,驱动高校教学模式、教学方法、教学支撑环境、科研和决策模式、管理和学习方式的变革,提升学校的教学质量,提升学校的知识生产能力,最终增强学校的竞争力,是高校信息化发展的主要趋势。 近年来,学校
7、信息化建设不断发展,校园各种应用也在不断开发和投入使用,取得了一定的成效。但是由于缺 乏统筹和各自为政,随着信息化发展的逐步深入,一些问题也不断暴露出来。如“应用山头”突出,信息“孤岛”现象严重,学校有效数据资产不能“共享”;各应用系统、各部门缺乏数据标准,数据一致性差,数据的可用性比较差,因而数据资产利用率低下。如何提升数据质量并有效地利用数据这一学校宝贵的战略性资产,如何从海量数据中准确地挖掘出有价值的信息,已经成为各大高校共同面临的新课题。 同时,信息系统的多样化又带来信息服务的复杂性。用户对“数据服务”便捷性的需求与学校信息系统分散建设,信息服务难于获取和操作的矛盾也越来越突出,急需
8、进行系统整合和资源融合。 智慧校园整体 规划 建设方案 V2.2 2 2 发展现状与未来挑战 2.1 发展现状 2.1.1 校园网基础设施建设初具规模 目前学校经过多年的信息化建设积累,已经建成了包括校园网交换机、数据中心机房、数据中心服务器、数据中心存储设备等基础设施,统一管理的公共服务器近 100 台,承载着校园各类信息化系统的日常运营。 有线网络覆盖了学校 90%以上教学、办公、学生宿舍、家属区等区域,并实现了校园热点区域无线网覆盖。校园网络出口实现多链路出口(电信、联通、教育、移动共 2.8G 出口带宽)。部署网络交换机 300 余台,各类光纤约 120 公里,为广大师生提供了教学、科
9、研、管理等工作的网络基础设施。 2.1.2 初步建成一批应用服务支撑平台 已经建成一批公共基础服务,包括邮件服务、网络计费服务、 DNS 服务、 FTP 服务、 DHCP 服务等,为学校师生的校园生活提供基础的信息化服务。 2.1.3 初步建成一批公共信息系统 随着校园网的普及和广泛应用,学校各项业务系 统逐渐建立。综合教务管理系统和多媒体网络教学系统构成了我校信息化的教学与管理体系,为教师的教学和学生的自主学习提供了良好的应用环境。此外,学校已经完成了科研管理、学生管理、招生就业管理、研究生教育管理、人事管理、档案管理、图书管理、国有资产管理(含设备、家俱)、财务管理、离退休管理系统等独立信
10、息系统的建设,初步实现了教学、科研、管理和服务方面的数字化管理。 随着学校的不断发展,一卡通已从建设初期仅应用于学生就餐及校内消费,逐步拓展到门禁、车载、洗浴、打开水、电控、图书借阅、医院看病、考试签到、考勤、教务管理 、考试报名、自助交费等校内身份识别、校内支付、校内业务管智慧校园整体 规划 建设方案 V2.2 3 理等多个方面,涉及两个校区、众多职能部门和全体教职员工,已逐渐成为全校的数据采集和共享平台。 2.1.4 初步建立校园教育资源平台 “十二五”期间,已经开始进行课程资源数字化,积累学校高质量课程资源,目前有若干精品课程,在提高教学质量与管理水平的同时,建设了让更多的人享受高等教育
11、的资源,利用信息化为社会提供服务,让更多的优质高等教育惠及更多的学生。 智慧校园整体 规划 建设方案 V2.2 4 2.2 未来挑战 2.2.1 校园业务数据割裂 经过信息化建设快速发展期,学校已经建成了各类基于公共数据库的信息化系统,教师、学生、 科研工作者都在这些平台上生成、获取、储存各类个人数据,这些数据也为个人的教学、科研、学习、生活提供了丰富的信息支撑。但是长期以来,校园的各类教学、管理、服务数据掌握在不同的部门、单位手中。信息中心、网络中心所主管的领域基本还停留在基础设施建设,即系统开发、运维以及部分数据的管理层面,缺乏对教学、科研等学校核心业务数据的管理权限。技术层面上,各个独立
12、建设的业务系统,分属不同的业务部门,建设之初就形成了数据孤岛,数据之间存在壁垒,影响了数据的流动和整合,同一份数据在多个业务系统之间重复存在,产生数据不一致的现象 ,导致数据只能在较低级的层面发挥价值,很难加以凝聚并在更高层面完成建模,无法深入挖掘和分析,发现校园数据背后所蕴藏的价值。 2.2.2 校园数据的价值尚未充分挖掘 目前,学校已经充分认识到了结构化数据的重要性,包括学业成绩、体育成绩、选课记录、考勤信息、一卡通消费记录、图书借阅记录等数据,并且已经加强了对结构化数据的集聚、积累,但对非结构化数据的重视程度还稍显不足。一方面是由于对于“校园大数据”观念理解不深,不能意识到校园内除了目前
13、已有的结构化数据外,还有学习行为数据、上网行为数据、活动轨迹等非结构化数据,而智慧校园整体 规划 建设方案 V2.2 5 且只有将结构化数据和非结构化数据进行统一分析、处理才能充分发挥数据效能,充分体现大数据的价值。另一方面是由于当下还缺乏对非结构化数据的有效采集、储存和分析的工具, 因此需要学校加深对“校园大数据”的理解,加大对非结构化数据采集、储存工具的建设力度。再一方面是由于当下对于校园大数据的分析手段的缺失。目前还缺少比较成熟的对于校园大数据的数据建模、数据挖掘和展示工具,需要建设专门的数据分析队伍,一方面能根据数据分析,给予师生个人针对性的建议,以提升学校的整体教学质量;另一方面,对
14、学校的整体管理状况提供基于数据的评价和改革建议,全面提升校园大数据的作用。 2.2.3 基础设施的价值尚未充分挖掘 校园 IT 基础设施是学校重要的基础设施,是校园信息化的基础和根本, IT 基础设施的建设不是一蹴而就 的,是伴随着校园信息化的进程不断完善的。从校园信息化建设之初,就开始了基础设施的建设,并且在早期阶段,基础设施的建设程度是校园信息化的一个重要表现方式。随着校园信息化的发展,基础设施的作用也在逐渐的降低,逐渐的变成了一个基础平台,一个承载业务的通道。 但是,在智慧校园的建设中,我们要进一步挖掘 IT 基础设施的价值,在实现基础平台和通道功能的基础上,能够直接为最上层的智慧应用提
15、供价值,实际上我们已经看到了基础设施能够产生的一部分价值,例如定位信息、行为轨迹、上网行为数据等等,利用这些新的数据,可以建设一些新型的 智慧应用,为我们的教学、科研、服务和管理提供帮助。我们相信,未来基础设施能够提供更多的数据,这些数据可以直接服务于智慧应用,产生新的价值。 2.2.4 基础设施自身存在问题 2.2.4.1 IT 资源分配效率低下 当前的校园应用业务主要是采用面向应用的方式部署,每个应用进行物理划分,独占硬件资源,这种部署方式目前主要存在以下问题: 智慧校园整体 规划 建设方案 V2.2 6 资源利用率低:应用与资源绑定,每个应用都需要按照其峰值业务量进行资源的配置,这导致在
16、大部分时间许多资源都处于闲置状态,不仅造成服务器的资源利用率较低,而且对资源的共享、数据的共享造成了天然的障碍。 业务部署缓 慢;在学校将 IT 资源的采购和管理都集中规划到网络中心后,涉及到大量新业务的开展和上线。学校各个部门如果要部署新的业务,那么在提交变更请求与进行运营变更之间存在较大延迟,每一次的业务部署都要经历硬件选型、采购、上架安装、操作系统和应用程序安装以及网络配置等操作,使得业务的部署极为缓慢。 运维成本高:目前学校的很多应用是按照传统的“一机一应用”的模式部署的,随着学校新应用系统的增加,服务器、网络和存储的设备数量也会出现迅速的膨胀,造成占地空间、电力供应、散热制冷和维护成
17、本的急剧上升。当校园网主机房内空间、电力供 应、散热制冷等支撑环境近乎极限后,受限于支撑环境,新业务无法上线,对网络中心今后的发展有非常大的阻碍。与此同时,机房内服务器的利用率普遍偏低,系统资源基本上处于 1020%的水平乃至更低,造成了极大的浪费。浪费严重、新业务无法上线是目前存在主要问题。 管理策略分散。当前的 IT 资源运维管理缺乏统计的集中化 IT 构建策略,无法对信息化校园网数据中心的基础设施进行监控、管理、报告和远程访问, IT 管理策略分散。 校园网数据中心作为学校教学和日常管理等关键业务正常运行的平台和进一步发展的基石,随着学校的不断发展,其对承 载的关键业务、核心应用,对于信
18、息数据的完整性、业务运行的可靠性、网络系统的可用性的要求越来越高,原有IT 建设模式随着教学科研发展,难以适应未来发展需求,如将来教学、科研和管理会采用物联网、大数据、互联网化教学、新的校园 APP 等,对 IT 系统的计算能力,快速响应能力,业务高可用能力提出更高要求,传统面向业务的 IT 建设模式很难适应需求,对数据中心的升级建设势在必行。 需要实现 IT 资源系统的按需运营,多种服务的开通,可以实现对计算、存储、网络资源的统一调度和自动分配,同时提供用户管理、组织管理、工作流管理、自助 Portal 界面等。从用户资源的申请、审批到分配部署的智能化。管理系统智慧校园整体 规划 建设方案
19、V2.2 7 不仅要实现对传统的物理资源和新的虚拟资源进行管理,还要从全局而非割裂地管理资源,实现统一管理与自动化运营。 2.2.4.2 校园云网络和云安全无法灵活自定义 2.2.4.2.1 网络和安全资源无法按需分配 传统数据中心业务规划分区分域,这种网络架构规划清晰,维护简单,但是不足之处就是业务扩容受限,如果业务扩容,比如将扩容后的业务部署到其他机架上,需要对原有网络进行大量的配置更改,无法做到网络资源的按需分配。 传统模式下的安全部署都是基于路径基于拓扑的安全策略部署,安全业务必须根据业务的要求配置好 VLAN、 IP、引流策略,而且这些策略都是手工配置的,如果业务变更,那么安全策略的
20、配置也必须跟着重新配置。另外传统安全都是基于物理硬件设备部署的,导致在业务初期由于业务量小使设备利用率很低造成资源浪费,而业务后期随着业务量的增量可能又会出现性能不够用的情况,安全设备的性能无法根据业务的要求而动态的扩展性能或者释放资源,无法实现安全资源的按需分配。另外,在虚拟化环境下,对于一个 IT 租户来说,分配了虚拟机、存储等资源,但网络 和安全资源却不能随需分配,如,任意两台虚拟机之间设置一台虚拟防火墙,这对于传统网络是很难实现的。 2.2.4.2.2 虚机迁移时网络和安全属性无法自动迁移 在云计算中心的虚拟化环境中,虚拟机故障、动态资源调整、服务器主机故障或计划内停机等都会造成虚拟机
21、迁移动作的发生。虚拟机的迁移,需要保证迁移虚拟机和其他虚拟机之间的业务不能中断,虚拟机对应的网络策略和安全策略也必须同步迁移。传统模式下业务和网络存在紧耦合关系,服务器边界与网络边界通常固定,虚拟机迁移需要交换机做相应的配置调整,以及需要修改安全设备上的策略,配置修改的工作量比较 大,容易导致业务长时间故障无法恢复。 智慧校园整体 规划 建设方案 V2.2 8 2.2.4.2.3 云计算服务与传统业务无法互通 云计算服务的部署都是采用分阶段逐步实施的,即首先在不改变原有业务系统模式的前提下,建立私有云最小模型;然后将原有业务逐渐切换到云平台上。然而在某些情况下,不能将业务的所有服务器资源都迁移
22、到云平台中,因此会出现业务的某些服务器资源运行在传统网络中,某些服务器资源运行在云平台中,有些之前已经有的业务例如财务、一卡通、教务系统等还运行在传统网络区域中,这种情况下如果传统业务资源不够需要增加虚拟机,需要云平台的虚拟机和传统业务服务器能够二层互通,而 由于私有云区和传统业务区一般属于不同的三层网络,因此在业务横跨传统业务区和私有云区的情况下,传统的网络很难满足业务不中断的要求。 2.2.4.2.4 云计算服务无法满足不同租户的差异化安全需求 数据中心通常存在两类流量:东西流量和南北流量。 所谓南北流量是指从服务器到校园网或 Internet 的纵向流量,而东西流量则为服务器之间的横向流
23、量。传统网络架构以三层为主,主要是以控制南北数据流量为主,在校园云计算环境中,云中心资源会提供给多个二级部处、二级学院使用,每个部门或学院都会存在多个业务区域,供不同的教学、科研、办公、管理使用, 这些业务区域根据优先级的不同需要定义一些不同的安全控制策略,同时多部门都有接入校园网和 Internet 上网需求。在这种情况下,各部门采用单独安全设备成本太高,需要建立安全资源池,同一采用虚拟安全资源对应各部门南北流量,实现云数据中心内不同租户的南北数据流量差异化安全需求。 在云计算环境下,不同业务部署在不同的虚拟机上,同一租户内各虚拟机之间会存在流量交换,也就是东西向流量,这种情况下外部的安全防
24、护设备无法对其流量进行必要的安全检查,将所有的东西向流量全部引流到外部的安全防火墙也是不现实的,因此,如何在云数据 中心环境下,满足不同租户的南北向流量以及东西向流量的差异化安全部署需求,是我们的方案中需要解决的问题。 智慧校园整体 规划 建设方案 V2.2 9 2.2.4.3 无线互联网接入质量有待提高 伴随着学校无线应用的普及,以及智能终端的增多,当前的无线网络逐渐不能满足学校的教学、生活和管理需求,需要对学校的无线网进行改造,为学生提供高质量的无线网络接入体验。 移动互联可以改变教学方式,从传统的“广播式”“固定”的教学方式转向主动、富有创造性、动态的方式;可以改变教学对象和场所,可以脱
25、离传统教学模式,随时随地,更多依靠移动终端、多媒体方式进行互通,使得获取知识的途径方式更 加多样;移动互联可以提供使用者的终端、应用、位置等,可以获得轨迹、热度等,还可以获取校园的密度分布等,这些功能使得校园是可感知的,为实现更智慧化的管理提供了重要手段;同时,移动互联也使得校园服务,从传统的面向所有人的、共性的粗放式服务转向考虑认得角色、属性等个性化的服务成为可能。 移动互联为校园带来了很多的改变,那么移动互联建设所面临的最大挑战是什么呢? 在移动互联的建设中,需要考虑不同的场景、不同的人数、不同的需求,要求移动互联的建设中需要场景化、精细化、全覆盖,这样才能为实现一个无边界的智慧校园打下基
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