构建信息高速路助力教育信息化应用全面开展
2012年，全国教育信息化工作电视电话会议首次明确：“十二五”期间，要以建设好“三通两平台”，即 “宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通”，建设教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台。为此，河南焦作市在原有基础上再次加大了对教育城域网升级改造力度，成效显著。截至2014年底，焦作教育城域网全面覆盖全市所有中小学校和教学点，互联网出口总带宽达到7000M。管理规范、高效运行的信息高速网络，为全市教育信息化全面应用奠定了坚实的网络基础。
认真调研，确定教育城域网建设为首要任务
2000年，教育部决定在中小学实施 “校校通”工程，目标是用5～10年时间，使全国90%左右的独立建制的中小学校能够上网，使中小学师生都能共享网上教育资源，提高所有中小学的教育教学质量，使全体教师能普遍接受旨在提高实施素质教育水平和能力的继续教育。面对这一庞大的系统工程，需要解决的实际问题繁杂，主要体现在三个方面，一是如何完成数量众多的中小学校园网建设任务所需的资金筹措；二是如何提高已建校园网利用率和发挥校园网作用；三是如何有效保障校园网络实现校校互连和与互联网等外界网络互通。经过详细调查研究，整体推进全市教育城域网是解决这些问题的有效途径之一。据此，焦作市教育局决定将焦作教育城域网建设作为切入点，促进教育信息化全面快速发展。
顶层设计，制定教育城域网总体建设方案
教育城域网是通过宽带骨干网连接，覆盖市、县、校三级教育机构，具有远程教学、资源共享、信息交换等功能，能够满足实时视频传输的高带宽信息网络系统。教育城域网的网络架构非常重要，直接影响教育信息化各种应用系统的顺利开展。焦作教育城域网建设总体目标是：遵循“五统一”原则，将全市所有教育机构，包括全部中小学连接到同一个网络中，构建一个区域内各单位充分互联互动，信息高速运转的基础性网络架构。
1. 网络架构统一设计
焦作教育城域网主要遵循“三层架构”方式进行网络建设，即核心骨干层、汇聚层和接入层。
（1）核心骨干层建设。由分别部署在多个运营商和市教育局网络中心的多台核心交换机组成，为全网数据高速交换提供保障。随着教育信息化应用系统种类日益增加，特别是教育教学音视频等多媒体应用越来越广泛，大量数据需要通过核心层设备进行转换。如果核心层设备数据处理能力较低，势必影响整个城域网运行状况。焦作市教育城域网配备了三台具备高可靠性、高安全性、高可管理性的核心交换机，各个核心交换机之间高速互联，带宽不断增加，从原来2000兆扩展到目前的万兆，有效满足了全市各种教育教学信息化应用系统的需求。
（2）汇聚层建设。汇聚层设备主要包括市级汇聚交换机和县级汇聚交换机两部分，分别部署运行在各运营商市、县两级网络机房，各县（市）区中小学校光纤线路就近接入到县级汇聚交换机。各县级汇聚交换机以裸光纤方式直连到市级汇聚交换机。
（3）接入层建设。接入层设备主要包括各学校出口路由器和防火墙等设备。根据中小学规模大小，我市分别采用了两种方式将中小学网络接入教育城域网。规模较大的中小学安装专业硬件路由器或防火墙，接入教育城域网。规模小的学校利用普通计算机，安装双网卡和Linux系统组装成一台简易路由器，接入教育城域网。
2. 网络IP地址统一分配
为实现数据高速交换，焦作教育城域网采取“网内路由、内外转换”策略，对全市接入单位的内外网IP地址实行统一分配。
（1）公网IP地址分配。为每个接入单位分配两个公网IP地址，一个公网IP地址用于一个接入单位内外IP地址转换，在城域网出口防火墙上配置接入单位所有内部IP转换成同这个公网IP后访问互联网；另一个公网IP地址保障接入单位对外提供信息服务，比如供学校建设门户网站、提高FTP服务时使用。
（2）内部IP地址分配。焦作教育城域网内部IP地址采用172.16-31.X.X地址段。为便于管理，按服务器区、县（市）区分配不同地址段实行层层分配，如服务器区的IP地址段统一为172.16.2.X，A县的IP地址段为172.23.X.X，B县的IP地址段为172.24.X.X；又根据学校终端拥有量，分配若干个C的内部IP地址，如A县教育局上网设备数量一般不会超过256台，可分配一个C的IP地址段，如172.23.0.0-172.23.1.255；A县一中的上网设备数量较多，可分配4个C的IP地址段，如172.23.4.0-172.23.7.255。
（3）网络设备管理IP地址分配。为方便快捷地对网络设备进行管理，教育城域网必须为每个网络设备分配有别于网内终端设备的IP地址。按县（市）区不同，焦作教育城域网对各县的网络设备分配了不同的IP地址，如A县的网络设备IP地址段为10.0.7.0-7.255，B县的网络设备IP地址段為10.0.8.0-8.255。
（4）学校虚拟局域网（VLAN）IP地址分配。为保障网络安全，控制不必要数据广播，焦作教育城域网为每个接入单位划分一个独立VLAN，并分配一对路由IP地址，如A县教育局VLAN的路由地址是10.0.7.1/30，A县一中VLAN的路由地址是10.0.7.9/30。
3. 网络出口统一管理
根据市教育局要求，焦作教育城域网网络出口是全网与互联网等外部网络互联互通的唯一出口，学校不再另设互联网出口。所有中小学校无论租用任何运营商光纤线路，这条线路最终都必须汇聚到教育城域网网络中心，这样就大大降低对学校技术人员水平、机房建设标准等要求。
4. 信息安全统一规范
焦作市教育局非常重视中小学校网络信息安全，通过加强技防措施，统一规范了校园网络信息安全保障管理。我市要求规模大的学校使用硬件安全设备；规模小的学校统一采用由市教育局和公司联合开发的软件安全系统。
5. 数据中心统一建设
2008年，基于服务器虚拟技术，焦作教育城域网建成集约程度较高的数据中心，提高了服务器、存储等硬件设备利用率，提高了业务持续能力，降低了数据中心运行维护成本。为薄弱学校、农村中小学提供虚拟服务器，供其建立门户网站和FTP服务器，既满足了学校信息化发展需要，又能做到节能环保。
措施得力，保障教育城域网建设顺利实施
1. 加强领导，提高认识
2003年，焦作市教育局成立了教育信息化领导小组，领导小组办公室设在电教馆，统一领导、协调和管理全市中小学教育信息化工作。2013年，为更好地协调全市各部门共同推进教育信息化，焦作市人民政府成立了焦作市教育信息化工作领导小组，分管副市长任组长，教育、发改、财政、工信、科技、文广新闻等部门为成员。目前，各县（市、区）教育局均组建了教育信息化工作管理机构，形成了教育局“一把手”亲自抓，有关科室共同参与、协同推进的教育信息化管理体制。
2. 加大培训，组建队伍
为保障城域网高效运行，培养一支专业化管理队伍必不可少，网络管理属于比较专业的岗位，对管理人员技术性要求较高。中小学校，特别是农村中小学校，这种人才尤其短缺，大多数是由数学、物理、体育等学科老师兼任网络管理员。针对这种状况，我们分批分层次开展了网络管理员技术培训，提高了他们技术水平和管理能力。十年来，我市已经建立了一支相对稳定的技术队伍。同时，市教育局要求学校将网络管理工作量列入绩效考核，并高于一般教师工作量，充分调动了技术人员工作积极性，有力保障了学校网络和设备的正常运行。
3. 强化支撑，高效管理
一是研发专门系统，加强学校网络信息安全。针对一些终端数量少、资金有限的农村中小学校，市教育局采用政企合作方式，专门开发了一套价格便宜、性能优良的上网日志记录软件，满足了学校日常网络安全管理需求。二是设计简易路由器，降低学校网络运行成本。由于资金有限，农村中小学校难以购买专门的网络出口路由设备。经过多次技术论证，在一台有双网卡的普通计算机上安装Linux系统，就可将其改装成一款简易路由器。利用价格低廉的普通设备实现了价格昂贵的专用设备的路由功能。此项工作不仅盘活了学校闲置设备，满足了学校上网需求，还大大减少了学校购置设备资金。三是借助第三方平台，加强技术人员沟通交流。建立焦作教育网络管理QQ群、微信群等，为学校网络管理员搭建沟通交流平台。提高了工作效率，节约了办公成本，促进技术人员管理水平提升。
4. 加强督导，保障安全
一是市教育局每年都将教育城域网建设工作纳入责任目标考核项目，督导部门对各县（市、区）教育城域网建设情况开展督导评估，并计入年终督导考核总分。二是成立了各级网络安全领导小组，建立各种网络安全制度，按照“谁运行谁负责、谁主管谁负责”的原则，要求各单位分工明确，责任到人。
政企合作，确保教育城域网持续稳定运行
多年来，我市不断探索采用“企业投资建设，学校购买服务”方式促进我市教育信息化快速发展。市教育局与运营商合作共建教育城域网的模式大致经历了两个阶段。
1. 单一合作模式阶段（2002-2012年）
2002年，我们考察了多家网络运营商，就光纤覆盖面、互联网出口带宽、技术实力、资费标准、服务能力等方面进行了综合评估，最终选择了一家运营商承建焦作教育城域网。双方签订了第一个五年合作协议，采用虚拟VLAN方式建成了第一代教育城域网，覆盖了全市规模较大的中小学校。2007年，双方继续签订了第二个五年期合作协议，建成第二代教育城域网，由虚拟网改造成物理专网，出口带宽从1000兆升级到2000兆，学校接入网络资费大幅降低。2013年4月份，双方签订第三个五年期合作协议，出口带宽也扩展到了4000兆。根据协议，农村中小学校接入费用实行优惠，大大地缩小了城乡学校网络数字鸿沟，促进了教育均衡发展。
2. 有序竞争模式阶段（2013至今）
随着其他运营商数据业务，尤其是基础数据网络不断完善，运营商之间的网络环境差距不断缩小，在价格、接入带宽和服务质量等方面形成了竞争局面。根据这种情况，2014年市教育局引进竞争机制，开放教育市场，允许其他运营商参与焦作教育城域网及其网络中心建设。各县（市）区按本地不同情况，允许学校自由選择服务质量高、光纤线路好、上网资费低的运营商进行合作。通过公正、公平的有效竞争，降低了中小学校和其他教育机构网络租赁费用。虽有多个运营商提供网络线路，但都按要求将其链接到市教育局数据中心，汇入焦作教育城域网，确保了我市教育城域网持续、稳定、高效运行。
焦作教育城域网的建成，为信息技术与学科教学融合以及各种教学信息化应用提供了坚实网络基础。目前，已经有10余种地方特色应用运行于教育城域网上，如用户统一认证与单点登录系统、全市教育综合管理信息系统、网络阅卷及成绩分析系统、师生网络学习空间人人通、中小学教学质量评估系统、中小学家校互动系统和教育城域网运维管理系统等，应用效果明显。教育公文流转、学生信息、教职工信息、校产、考试、大赛活动管理等业务均已实现信息化管理，有力促进了焦作教育均衡发展和教育质量提升。
（作者单位：河南焦作市电化教育中心）