系统建设必要性

　　《数字中国建设整体布局规划》指出，要夯实数字中国建设基础，打通数字基础设施大通脉，加快传统基础设施数字化、智能化改造。

　　当前，我国进入数字中国建设的快速发展阶段，以5G、AI、虚拟现实为代表的新型基础设施建设和新兴信息技术，正在促进教育模式和教学方法转变，通过优质教育资源共享，提高教学质量，不断助力教育数字化转型与发展。

　　高校新基建同样也迎来了迅猛发展的新契机。高校数字化转型以信息化建设为主导，以新基建为重要基础。如何抓住新基建的风口、实现教育信息化快速腾飞，成为摆在信息化工作者面前的机遇和挑战。

　　武汉理工大学校长杨宗凯教授指出，教育新基建为高等教育数字化转型提供数字基座。高校校园网络作为新基建中的重要一环，为学校的师生提供了获取资源、协同工作的有效载体，为高校教学、科研、管理、服务等方面提供了有力支撑，是高校日常运转和高速发展的基础。

　　高校校园网络的运行情况直接关系到学校的发展与建设。随着校园网络用户数量的不断增加和需求的多样化发展，网络拥塞、网络异常、网络故障等状况不时出现，高校校园网络在管理、运营、维护方面面临巨大挑战。因此，通过技术手段对网络运行情况进行感知、分析、评估已经势在必行。

　　目前，高校校园网络主要采取用户主动反馈网络情况，再派网络管理人员进行判断处理的模式。但校园网络用户数量和需求的激增以及网络管理人员的不足，导致问题处理滞后，校园网络用户使用体验不佳，管理部门也难以实时掌握网络运行等情况。

　　为此，建立一个校园网络质量感知评估系统来实现对网络的全面感知具有十分重要的意义。校园网络质量感知评估系统能够实现网络的感知、分析和评估，并根据分析结果进行干预，以系统的形式实现对网络的全流程、全状态管理，以技术手段实现对网络的感知和评估，以智能方式为学校管理建设提供精准、合理、科学的决策，提升高校网络服务质量和网络治理能力。

系统建设方案建议

　　建设思路

　　高校校园网络用户量大，认证方式多种多样，具有极强的不确定性，监控难度较大。通过对高校校园网络进行质量评估，分析影响网络质量的因素及特征，能够提高对校园网络服务质量的监管能力，从而更有效地提高校园网络服务质量。

　　通过建设包括网络质量感知、网络数据分析、智能预警、数据驾驶舱四大模块在内的校园网络质量评估系统，为网络管理部门提供实时监测网络服务质量的服务，并提供可视化的展示，实现主动感知网络异常，自动进行故障分析，从而提高校园网用户对网络服务质量的满意度。系统框架如图1所示。

图1 高校校园网质量评估系统框架

　　建设方案

　　校园网络质量感知评估系统主要包括网络服务质量感知、网络数据分析、智能预警以及数据驾驶舱等四大模块。

　　首先通过网络服务质量感知模块进行网络质量评估，并存储网络质量指标的测量结果，为后续网络分析提供数据支撑。网络服务质量可以通过多维度的网络性能指标进行衡量，而性能指标的选取会影响综合评估的结果是否科学、是否全面。

　　网络健康度指标包括了基本健康度指标、应用健康度指标和综合评级指标三个方面。本系统主要对时延、抖动、上下行速度等基本健康指标进行质量评估。基于对网络质量感知数据以及接入终端设备信息进行的综合分析，计算出用户终端的网络质量指数、各楼栋的网络质量指数以及全校的网络质量指数，多维度反映出校园的网络质量状况，并对网络设备提前干预提供决策辅助。

　　在网络质量感知以及数据分析的基础上，建立合理的指标体系和预测模型，主动感知网络异常，出现异常及时预警，从而实现提前干预和维护，从被动变为主动，提升网络服务管理质量。以便管理员能快速掌握全校的实时网络质量情况，并以数据驾驶舱的形式展示网络质量感知指标、数据分析结果、模型监测与预警等。

　　领导登录驾驶舱后可以进行系统管理，便捷地查看监测结果、故障分析结果、统计分析报表等，通过多维度指标的交叉融合分析，为科学决策提供精准数据支撑。

　　网络质量感知模块

　　网络质量感知模块主要是对网络质量进行测量。衡量网络质量的指标很多，在网络运行状态的监测过程中，需要遴选出一定的标准对网络质量做出评估。

　　本系统选取了质量和速率两个方面的性能指标，其中质量指标主要反映用户上网线路的网络连通性质量，通过记录网络的抖动时间、延迟时间，绘制抖动和时延的变化曲线图，记录网络质量变化趋势。速率指标主要用于反映用户上网线路下载和上传文件的速率，根据设定的质量等级划分阈值展示等级结果。

　　网络数据分析模块

　　通过对网络质量感知模块中所得网络质量参数进行不同指标的权重分配，综合计算得出一个网络质量指数，指数可以直观反映出各个用户终端的网络服务质量。

　　然后结合各个楼宇中每个用户终端网络质量指数以及无线接入设备的在线数量和终端硬件等信息，分析得出各楼栋的网络指数。

　　最后综合全校范围内各楼栋的网络指数，分析得出一个全校网络指数，可以反映出整体校园的网络质量状况。通过多维度的网络质量指数全面地反映校园网络质量。

　　智能预警模块

　　智能预警模块可以实现网络故障自动诊断与处理，通过网络数据分析模块得到的网络质量指数建立预测模型，依据所有校园网络用户的历史网络质量指标数据以及楼宇内的终端设备信息，建立在正常情况下质量指标随时间变化的参考数值。

　　若当前网络数据超出可控的范围就应当被判定为异常网络数据，对于出现网络异常的IP地址，通过解析IP编码规则，定位出该网络设备所在的物理地址，并记录该网络设备的相关硬件数据，用于后续的故障处理与统计分析。

　　预警模块采用三级预警机制，其中一级为最严重级别的报警，会采用短信或邮件形式向管理人员报警；二级预警严重级别次之，会在系统界面上进行消息提醒；三级预警机制会向服务器发送异常信息并自动记录异常日志。

　　数据驾驶舱模块

　　数据驾驶舱模块可辅助网络管理部门进行决策，在驾驶舱中可以看到实时更新的网络服务质量指数、异常网络数据、异常报警模块以及数据统计模块等，破除无线、有线以及网络硬件设备之间的数据壁垒，对各类数据指标进行有效“融合”；通过大屏直观展现校园网络整体状态，实现数据可视化的同时添加了动态交互效果，构建便捷管理的校园感知系统。后台系统存储网络检测结果并进行故障自动分析、记录测试结果、质量监控与评判等。

　　预期效果

　　本系统将在数据驾驶舱中实现网络服务质量感知、网络数据分析、智能预警三大模块的集成。用户可以通过网络服务质量感知模块随时随地进行网络质量测量，精确了解网络质量指标，提升对网络性能状况的感知度。

　　利用网络数据分析模块，实时分析计算各维度的网络质量指数，直观反映出用户终端、各楼栋以及全校的网络质量状况，得到全校网络数据的综合分析报告。

　　每当有用户进行网络质量检测时，网络质量预测模型会基于新的用户网络数据进行训练更新，并预测该用户IP网络数据是否出现异常，若判定为网络异常则立即进行故障定位，并根据三级提醒机制进行相应级别的提醒。

　　管理员通过数据驾驶舱可以实时掌握全校的网络质量状况，及时发现网络异常，同时根据全校的网络异常数据以及相应的硬件设备信息，对全校的网络终端设备进行提前干预和统筹管理，提升学校网络质量管理的信息化水平，最终提高全校师生对网络质量的服务满意度。

结语

　　在物联网、大数据、云计算等新兴技术的推动下，数字化转型为教育发展和新格局重塑带来了革命性的影响。各高校都在强化信息技术与教育教学工作深度融合，推进教育数字化转型，推动构建以学生发展为中心，连接、开放、共享、个性化、智能化的教育新格局。校园网络质量评估系统的建设将为全体师生提供稳定快捷的校园网络服务提供坚实基础。

　　高校校园网络质量感知评估系统是一项长期的系统工程，需要站在系统性的视角，充分考虑系统评价指标和技术应用的全面性，不断地进行扩充、完善、优化和更新，通过迭代升级推动系统建设，最终实现以高校校园网络质量感知评估系统助力校园网络协同管理、智能治理，为依托物联网、人工智能和5G等信息技术构建“全联接、全感知、全智能”的新型智慧校园奠定基础。

　　来源：《中国教育网络》2023年5月刊

　　作者：马斌、陈安琪、王东（武汉理工大学信息化办公室）

　　责编：陈荣