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1.0 智能化园区网络解决方案
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2.0 智慧无线整体解决方案
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3.0 数据中心IT解决方案
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4.0 信息安全整体解决方案
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5.0 统一通讯解决方案
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6.0 综合布线系统解决方案
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7.0 数据中心机房建设解决方案
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8.0 物联网综合解决方案
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9.0 智能化弱电系统解决方案
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10.0 信创解决方案
1 方案概述
随着信息技术的飞速发展,教学的需求也越来越多元化,传统的教学方式显然已经不能满足当前教学发展的要求,同时,教学过程中的一系列问题也严重影响了教学质量和教学进度。从国家主管部门到深耕三尺讲台的老师都深刻的意识到,必须对教育进行信息化改造,才能持续满足不断变化的教学需求,其中,教育方式的信息化改造又是最基础也最重要的一部分。而如何利用先进的信息技术为教育创新营造有利的环境,是摆在教育工作者面前的一个崭新且富有挑战的课题。
H3C基于最前沿的云计算技术,结合广大院校的实际困境,有针对性的设计出了新一代计算机教室建设方案——H3C云学堂。根据需要部署云主机资源池,启动虚拟机并通过网络交付给云终端,学生便可体验生动的云学堂环境。云学堂将云计算技术和教育场景紧密结合,可以按照课程创建丰富多彩的教学模板,并提供功能全面的教学管理功能,体现“多、快、好、省”的核心价值,将教学带入云时代。
H3C对国内上万所普教、职教、高教等各类院校开展了深入的实地调研,针对传统机房教学方式中存在的问题,结合云计算的特性,推出了云学堂解决方案。
本方案的总体目标是使用最前沿的云计算技术打造云教学机房。通过在教室部署高性能云学堂主机和云学堂终端,用虚拟桌面替代传统PC,向学生交付上课需要的教学桌面,并通过云学堂管理平台对云主机进行管理,使用云学堂多媒体教学管理软件丰富的教学功能高效的完成教学,从而提供丰富的教学场景支持,提高教学质量和教学体验,降低运维难度,在达到信息化目标的同时,节能环保,打造绿色的云校园。
具体建设内容包括:
在数据中心机房或教室部署云学堂主机,安装CAS虚拟化软件和云学堂管理端软件;
在瘦终端或旧PC上安装云学堂学生端软件,将其改造成云终端;
在教师机上安装云学堂教师端软件;
2 用户需求分析
通过对多所院校实际场景的调研,我们总结出一系列传统教学机房面临的问题。
随着办学规模的不断扩大,学生数量持续增加,教学资源逐渐紧张,因此各院校都在不断增加计算机的购置和教学机房的部署。目前很多教学工作都在机房进行,而教学机房也是学生课余时间上网查资料、完成作业的主要场所,所以机房的管理和响应速度,将直接决定教学工作能否顺利开展。但教学机房的管理难度大、软硬件更新快、维护复杂、系统稳定性差,给教学机房的管理者带来了挑战。
以某中学为例,该校在每间计算机教室中部署60台PC供学生进行上机操作,为防止学生操作导致的数据丢失和系统损坏,学校不得不在每台PC中安装还原卡,确保每次重启PC时,系统还原到初始状态。还原卡设置繁琐、故障率高、对硬件要求苛刻,为了不陷入PC越用越少的困境,初期还得多采购一批备件,导致初始成本升高。另外,还原卡还容易被学生破解,系统依旧经常损坏,管理员就必须重装系统解决。同时,因教学需要往往需要安装大量教学软件,系统兼容性差、过度臃肿,越来越卡顿,问题频现。这些情况不仅会影响教学质量和教学效率,降低上课体验,也极大的增加了管理员的工作量。
该校每年还会对外承接至少两次等级考试。每次考试之前,管理员都要为所有PC重装系统,准备考试需要的环境,考试结束后又要装一次系统,将PC恢复成教学需要的环境,工作量极大。
尽管该校针对教学机房做了节能方案,如按时断电、学生下课关机检查、教师巡检等。但机房电力消耗依旧是困扰学校的一大难题,其中,数量众多PC是机房的用电大户。
教学机房的建设往往需要达成以下目标:
保障教学连续性和数据安全性:教学系统稳健性要得到进一步加强,在学生上机操作时对课件进行处理的时候,数据、系统的安全性会受到来个人自误操作及外部网络的各种威胁,为了防止人为或病毒的攻击,解决方案需要提供一套安全保护措施,充分保证操作系统和数据应用系统的安全,同时要实现在多教室同时授课情况下,对数据和系统的安全性和可靠性的保障措施,灾难应对及恢复策略。
减少对现有环境的修改:在建设新机房的同时尽可能减少对学校现有网络环境和电路作修改。最好可以沿用原有旧机房直接改造,或者在新建机房时不需要部署强电,直接从普通教室升级而来即可。
保证教学应用系统及外围设备的兼容性 :保证系统在3-5年时间内兼容现有教学应用系统,并能够随时支持新的教学场景切换。
要实现最高效的教学应用系统的集中管理、充分考虑合理的运维费用和较小的运维服务难度,******限度地降低综合的维护成本。兼顾到不同时期的各项软件应用及硬件设备,利用较小的代价改造这些系统。 兼顾到与已有的各种教学管理系统和身份认证系统的兼容性。 兼顾不同终端设备,包括PC,云终端等。兼顾多种外接设备,如USB设备,并口设备,串口设备等。
3 总体架构
云学堂解决方案的核心构成是H3C云学堂管理端、教师端和学生端。管理员在管理端上针对不同课程制作课程模板。教师在教师端程序执行简单操作:选中所需课程,点击“上课”,即可在云主机中生成几十个虚拟桌面并推送到学生端;点击“下课”即可终止课程,删除所有虚拟机,回收资源。云主机的操作记录,运行状态等,可通过Web图形化管理界面查看,一目了然。学生的云终端开机后自动和云主机连接,获取虚拟桌面,操作方式与传统PC完全相同。
针对不同的使用场景,需要注意以下几点:
以教室为单位按课程制作镜像顺序:按课表中的课程分别创建虚拟机→按课程要求在虚拟机中安装标准化操作系统→安装课程需要的教学应用和多媒体教学管理组件→将虚拟机转换成模板并按课程命名。如果不同的课程使用相同或类似的教学应用,可以考虑将应用合并在同一个课程模板中,对模板名称加以注释即可,这样可以减少存储空间占用,减少资源浪费。
应用的兼容性。为避免课程应用出现兼容性问题,在虚拟机中安装应用时要注意环境变量调优和参数配置,保证所有应用使用正常。
外设的兼容性。考虑到不同课程可能会对外设有详细要求,需要打开云主机中外设重定向功能,将外设连接至云终端,在虚拟机中验证设备可正常识别并安装好设备驱动,测试基本功能没问题,再将虚拟机制作成课程模板。
因为安装不同应用的虚拟机对云主机系统资源占用量不同,所以在满足用户需求的前提下,建议按照******资源占用量制作方案,并选择云学堂主机类型。下文中将分析目前的重要使用场景,并提出推荐和备选的解决方案。
3.1 教室部署
教室部署就是在每个教学机房独立部署一台云主机,其特点是:
带宽充足,显示效果******,不占用校园网络带宽
问题不出教室,定位容易,影响较小
管理按实际教室划分,一目了然
不必改造现有网络架构
数据中心部署
在数据中心或设备机房中集中部署,通过校园网交付远程桌面,最突出的特点是:
云主机不用放在教室内,节省空间,避免噪音,减轻空调压力
数据中心整体环境更好,服务器老化慢,故障率相对较低
数据中心相对封闭,财产安全,避免被破坏
单点维护,管理员在数据中心就可以完成所有运维工作
网络需要相应的作规划
对于该场景,由于所有终端使用校园网连接至数据中心,对核心交换机有一定的要求。需要为云学堂环境单独配置局域网环境,并配置专用交换机,连接数据中心的云主机和教学机房中的云终端。虽然数据中心部署看上去略复杂一些,但是综合其他因素考虑,如果学校条件允许,还是建议部署在数据中心,便于管理维护,服务器性能也更容易发挥极致。
4 方案详述
4.1 云主机设计
云主机采用H3C自主研发的高性能服务器,配备了性能卓越的处理器、高速固态存储、高速内存,搭载业界领先的CAS虚拟化平台和云学堂软件,软硬件全融合,一体化交付。
虚拟桌面操作系统采用32位Windows7操作系统,每桌面配置2G内存,可以满足日常教学需求。采用链接克隆技术批量生成虚拟机,生成的差分数据存储在高速固态硬盘中,以此解决IO瓶颈导致的启动风暴问题。每次上课均生成新的虚拟机,保证系统的安全性和稳定性,每次下课时所有虚拟机均会自动删除,学生所做的任何修改都会被丢弃,需要保存的个人数据或作业可以提交到作业空间。作业空间其实就是虚拟桌面自动挂载的共享磁盘,划分成教师空间和学生空间。教师空间对教师和所有学生可见,学生空间仅对学生本人和教师可见。教师可以上传课件和作业到教师空间供学生下载。学生可以将完成的作业提交到作业空间,供教师提取。在课程模板上安装上课所需的教学应用,将制作完成的课程模板存储在云主机的大容量SATA硬盘中,容量可根据用户实际需求配置。
4.2 网络拓扑设计
根据前述的需求分析、设计原则,以及总体架构的要求,网络拓扑图如下所示:
云主机和学生机之间采用H3C自主研发的哈雷桌面传输协议,每个终端只需要极少的带宽即可流畅工作,因此只需要在接入交换机上分配1个GE口作为教室网络出口即可满足网络需求。
4.3 桌面传输协议设计
H3C云学堂采用自主研发的哈雷桌面传输协议,高传输效率、低带宽占用,提供更佳的性能和更好的体验。该协议除包含多条虚拟控制通道,可以单独控制,提供了******的控制自由度。
主要优势功能包括:
数据加密传输
加速2D图形渲染
图形智能压缩,根据网络带宽自动调节画质
视频重定向,允许播放高清视频
外设重定向,允许使用更多的外接设备
计算重定向,允许使用终端的计算能力运行重载应用,分担云主机的计算压力
Internet控制,允许控制学生能否连接Internet
本地系统控制,允许控制学生能否登入终端本地,服务器故障时还能继续上课
安全设计
H3C云学堂解决方案隔离了学生对本地系统的直接访问,通过虚拟化技术,将所有数据都存放在云端,大大提高了系统整体的安全性。账号分级管理,按角色分权。考虑到部分教师IT水平有限,只有管理员可以登录管理平台进行虚拟机级的操作,这样可以避免教师误操作对系统产生负面影响。教师通过账号+MAC地址绑定的认证方式登录教师端。用户访问虚拟桌面时,采用业界领先的哈雷桌面传输协议交互。该协议仅传输桌面图像变化和鼠标移动、键盘输入等少量信息,并且会自动对传输内容加密。业务数据在云端不落地,避免数据泄露的可能性。提供集中的、精细化的策略控制用户的授权访问,针对用户、网络位置、终端环境、应用、云主机等属性决定是否允许用户访问。
4.5 云终端设计
推荐使用瘦客户机代替传统PC。瘦客户机外观精致,体型小巧、连线简洁,可保证机房环境干净整洁;接口丰富,可满足教学过程中一切外设需求;配置高性能X86处理器、高速内存和高速固态硬盘,提升操作体验;能耗极低,绿色环保;具有硬件成本低、能耗低、用途广、生命周期长等特点。也支持对现有PC进行利旧,只需安装云学堂学生端软件即可。因为计算都在云端进行,所以对终端的处理能力要求并不高,即使是已经使用了四五年的旧PC也可以胜任。安装云学堂学生端软件之后,终端启动后会自动连接到虚拟桌面,除非教师控制,否则本地系统对学生不可见。方案也允许用户将外设连接到云终端上,无需另装驱动,即可像在传统PC上一样使用这些外接设备,例如标准USB设备、串并口设备等。该功能可以让学生与传统方式无差异的使用任何USB存储设备。如果学校对该功能有顾虑,也可以关闭外设重定向。
4.6 模板管理设计
方案提供了标准化的课程模板,管理员可以根据在此标准模板上安装教学需要的软件,制作个性化的课程模板。任何修改只需要在模板上进行,学生就可以获得最新的教学桌面。通过此功能的灵活使用,区域间传递优质的教学资源成为可能,极大的平衡了地区间的资源差异,提升区域整体教学水平。
5 功能介绍
5.1 管理端介绍
如图所示的是云学堂管理端。管理端拥有美观、友好、简洁的界面,极简的操作就可以涵盖极丰富的管理功能。管理员可以通过Web随时随地登录管理平台,进行云主机资源监控、课程模板管理与制作、账号管理、虚拟机管理、云终端管理等工作。
5.2 教师端介绍
如图所示的是云学堂教师端。任课教师可以使用教师账号登录教师端。H3C对实际教学场景和操作习惯进行了细致的分析,有针对性的设计了简洁、易操作的界面和功能。上课时,教师先通过远程开机开启所有学生终端,在课程列表选择需要的课程,点击“上课”按钮,虚拟机就会在2分钟内启动完毕,并交付给学生。上课过程中,教师可以点击“启动教学软件”按钮打开多媒体教学管理组件,使用丰富的教学功能。下课时,教师点击“下课”按钮,所有资源会被云主机回收,然后通过远程关机关闭所有学生终端。同时,教师还能通过“更多”菜单唤出更丰富细致的管理功能。
5.3 学生端介绍
如图所示的是云学堂学生端。教师端开始上课前,学生可以自由选择课程列表里的课程进行学习。当教师开始上课后,学生端会自动切换到教师选择的课程。当学生端系统发生故障时,学生可以发起请求,由任课教师控制学生端系统还原成初始状态,只需十几秒,发起请求的学生就可以获得全新的教学桌面,继续上课,并且不会影响其他学生。学生端网络断开重连或系统重启后,都会自动连入教学桌面,无法逃脱,保证同步教学。学生端可以使用虚拟应用的功能,借助CAS虚拟化平台的分布式计算功能,将计算压力从云主机分担到负载相对较轻的学生终端,从而实现对CPU消耗较大的重载应用的支持。
5.4 多媒体教学管理组件介绍
如图所示的是多媒体教学管理组件,提供了丰富的教学功能,涵盖功能包括:屏幕广播、屏幕录播、屏幕转播、屏幕监看、网际影院、网络过滤、分组教学、网络画板、电子举手、电子点名、远程控制、学生演示、联机讨论、试卷导入、在线考试、电子抢答、文件管理、文件分发、电子教鞭、电子表决、黑屏肃静、语音广播、语音对讲。功能上基本可以覆盖95%以上的教学场景,且针对虚拟化环境做了大量细致的优化,性能相比同类软件大幅领先。
6 云学堂方案特点和优势
如图所示,“多、快、好、省”是H3C云学堂的四大核心价值。
多:
应用环境多:多课程、多场景支持,轻松应对教学、考试等常用场景。
终端支持多:PC利旧、瘦客户机、笔记本、平板都可以做云终端。
管理节点多:单台云主机支持******75用户,集群动态扩展,单集群******支持500用户。
快:
一键开机:一键唤醒、一键开机,从开启学生机到所有学生可以进入教学桌面只需要90秒。
极速切换:批量更换学生使用的教学桌面只需要120秒。
应用秒开:Office、Photoshop等软件秒开。
好:
教学体验好:环境专用,流畅不卡顿,上课过程可控,教学效果好。
运维管理好:一站式运维,模板化管理,简化操作。
视频效果好:1080P高清视频流畅广播。
省:
省心:维护工作量少,难度低,故障率低,终端零维护,省心。
省电:终端耗电低至10W,机房整体耗电是传统的十分之一。
省钱:初始投资低、维护成本低、使用成本低。