電力企業信息通信實訓共享平臺分析

蔣一凡，李國春，李莉敏，李偉華，吳 珍，趙子巖

（國網信通公司，北京 100761）

0 引 言

實訓是信息通信工程領域教育研究的重要組成部分，學員利用實訓平臺的物理真實設備和仿真虛擬軟件進行設備操作練習和科研活動。分析實訓平臺具有所需設備、空間以及維護人員成本高的特性，因此對企業大規模復制造成了很大的局限性。使用互聯網的遠程實驗設施共享技術和相關虛擬仿真技術，是解決大規模重復部署實訓實驗室局限性的最佳選擇。無論是在企業還是個人的終身學習中，快速發展的技術和陡增的能力提升需求，使得實訓共享平臺起著不可替代的重要作用。實訓共享平臺具備有較強的靈活性，不限時間與地點，可以為學員提供持續的實訓機會。

隨著信息通信技術的不斷發展和應用，電力企業信息通信人才隊伍規模不斷增長，提升電力企業信息通信專業人員的實操技能水平以滿足電力企業實際業務需求是近幾年亟待解決的問題。然而目前實訓資源分布零散、課程未成體系以及內容與電力企業業務存在一定脫節等原因，難以滿足信息通信人員的實操要求。本文在分析實訓共享平臺發展和現狀的基礎上，嘗試設機構建符合電力企業信息通信人才培養需求的實訓資源共享體系，并研究電力企業信息通信共享平臺建設方案的可行性。

1 實訓共享平臺技術架構研究

1.1 虛擬仿真實驗實現技術

虛擬仿真實驗主要在不具備硬件實訓條件的情況下開展。其不是用真是的硬件和設備進行實操，而是以軟件模擬出來的虛擬實驗設備進行試驗，但具備和實際設備一樣的屬性。操作人可以共享實驗環境也可以在遠端通過網絡和他人共同完成實驗[1]。

虛擬仿真實驗系統包含以下幾點，一是具有能接入網絡并能進行大規模數據分析處理的服務器，二是具有能連接網絡的實驗工具和儀器，三是一套用于存儲全過程數據的數據庫，四是用于數據處理、分析以及存儲的仿真實驗軟件。在設計虛擬實驗室時，除應考慮虛擬實驗室的交互性外，還應考慮其在運行過程中的可靠性和安全性。此外，用于虛擬實驗的軟件系統應方便維護且能夠進一步擴展，以滿足未來發展變化[2，3]。

1.2 遠程實驗實現技術

隨著信息通信技術的不斷發展，網絡化和模塊化將成為遠程實驗系統的主流方向。遠程實驗系統采用基于Internet模式，即B/S模式，通過服務器與計算機連接，再由計算機采集數據?？蛻舳送ㄟ^互聯網與服務器相連，實驗人員通過互聯網可隨時訪問服務器，并瀏覽服務器中的信息資源或進行遠程實驗[4]。

遠程實驗的工作原理是客戶端和服務器端之間的TCP/IP協議通信。遠程實驗系統的特點如下。首先，簡單智能容易使用。安裝一個網絡小應用程序后，用戶只需要簡單的點擊即可進入設備，而無需再次輸入用戶名和密碼。其次，滿足實驗需求。可根據客戶的網絡實際和配置滿足特定需求，包括版本控制以及網絡和預加載配置。一旦服務被定義，電子實驗室系統會自動加載配置設備。最后，多設備支持。該系統能夠支持幾乎所有的操作系統，包括iOS、安卓、MAC OS X、Linux以及Windows系列。用戶可以得到他們想要的設備資源，隨時隨地接入終端[5]。

華為e-Lab是業界較為成熟的遠程實驗控制系統，學員可以在全球任何地方訪問設備資源。按照學員當地的網絡現狀訂制e-Lab環境，學員可以像操作現網設備一樣操作e-Lab，從而快速提升能力。e-Lab遠程實驗環境中，學員只需通過Internet接入，就可以訪問e-Lab服務器。通過服務器統一調度資源，接入對應的目標網元，即可進行各種實驗操作。

2 電力企業信息通信實訓共享平臺設計

基于目前主流的實訓共享平臺技術，結合電力企業特點可知，電力企業信息通信實訓共享平臺設計應遵循人才成長規律，激活分散的實訓設備資源，聚焦實戰能力的培養和提升[6]。通過搭建實訓共享平臺，充分發揮內外部的實驗資源，持續優化人才培養體系，助力傳、幫以及帶培養機制。

2.1 實訓共享平臺邏輯架構設計

實訓共享平臺架構設計緊緊圍繞信息通信技術實訓技能培訓和平臺實訓資源共享兩個核心任務展開。實訓共享平臺架構是基于“共享-開發-協同”的新體系。通過建立實訓資源服務貨架，提供互聯網化培訓服務模式，開展創新實訓場景化培訓。電力企業設計的實訓共享平臺架構如圖1所示。

圖1 電力企業實訓共享平臺架構設計

基礎支撐層作為實訓共享平臺的物理基礎底座，依托電力企業現有的實訓基礎設施，支撐實訓資源共享平臺的建設，包括云機房、云平臺、云存儲以及云網絡等。信息資源層構建于基礎支撐層之上，依托實訓資源共享信息目錄與共享體系，為上層的平臺支撐層提供信息資源支撐，主要包括設備信息數據庫、網絡資源數據庫、計算資源數據庫、課程數據庫以及使用記錄數據庫等多個數據庫。平臺支撐層的作用是承上啟下，處于服務層和信息資源層之間，建設包括CA認證系統、數據資深目錄體系、共享平臺以及統一數據服務的總線。服務層是整個共享平臺面向最終用戶的統一入口，主要是實訓資源共享服務門戶建設。實訓資源共享服務門戶將集成數據資深目錄，為有服務需求的用戶提供統一入口。安全保障體系是確保電力企業實訓共享平臺安全運行的保障體系，是保障本平臺物理安全、網絡安全、主機安全、應用安全、數據安全以及安全管理等內容的整體安全體系[7]。

2.2 實訓共享平臺技術架構設計

2.2.1 實訓共享平臺物理技術架構設計

電力企業的信息通信實訓共享平臺技術架構設計如圖2所示。其主要包含云平臺資源池、云網絡以及設備資源池3個部分。通過云計算、云服務以及云桌面等云計算技術，實現實訓資源共享云平臺化。通過云網絡建立各單位各部門實訓資源設備的環聯互通，通過SDN+VXLAN實現實訓設備資源池化[8]。

圖2 實訓共享平臺物理技術架構設計

實訓共享平臺的總體架構基于電力企業的業務實訓場景進行模塊化設計，采用虛擬化和云計算技術構建統一的實訓資源共享基礎設施資源池，為實訓場景提供敏捷、可靠、安全且彈性的云平臺基礎設施服務，滿足電力企業公司未來三至五年的信息通信實訓環境需求。實訓共享平臺架構具備良好的可擴展性，保證未來實訓場景業務的動態擴展和新業務的快速上線。

2.2.2 實訓共享平臺共享資源使用架構設計

電力企業實訓共享平臺除物理平臺的搭建外，需要設計規劃共享資源使用架構。其目標是實現服務運營管理、服務資源管理、服務流程管理、服務器管理、虛擬化資源管理、信息通信設備管理以及用戶角色和權限管理等多種功能設計。通過自助服務、服務自動化編排以及智能分析等手段，構建具有高效快捷的自動化管理和高效智能的實訓共享平臺管理能力[9]。共享資源使用架構如圖3所示。

圖3 共享資源使用架構

共享資源使用架構設計的原則和目標是將服務器、存儲以及網絡資源統一抽象成虛擬云實訓平臺數據中心，實現資源融合、動態伸縮以及靈活流轉。向上提供統一管理接口，為資源調度層提供可靈活配置和快速交付與調度的實訓服務，包括模板服務、資源服務以及應用軟件服務等[10]。

2.2.3 實訓共享平臺應用場景設計

根據前期對實訓共享平臺應用場景和流程設計的調研，梳理出以下3類較為典型的應用場景。同時在未來業務發展中仍可以不斷完善場景及流程規劃，實現實訓共享平臺的可落地[11]。

（1）業務場景一：各省實驗室不具備實訓條件。實驗室無所需的實驗環境，導致員工無法進行現場實訓培訓。此時可以向實訓共享平臺申請具備實訓環境的實驗室進行實訓培訓，員工可遠程接入環境進行實踐操作。

（2）業務場景二：訓戰結合，MOOC先行。訓戰培訓已成為廣大企業內訓體系的重要培訓手段之一。其要求以“終”為“始”，聚焦工作真實業務場景，滿足崗位技能提升和業務發展的需求，促進業務可持續發展。訓戰包含前置的MOOC學習，員工每天自行安排0.5～1 h在線學習理論知識。完成后，可申請環境自主上機進行操作演練，也可在學習MOOC課程中嵌入實驗任務，提升學習的效果。

（3）業務場景三：技能大比武。技能大比武是企業內部促進員工學習熱情，選拔優秀人才的重要手段。利用電力企業全國各省市的實驗室設備，通過實訓共享平臺實現現網場景化，將不同地域、不同產品以及不同廠家的產品，通過實訓資源共享平臺的云網絡進行連接組網，模擬現網真實場景，組織員工之間的技能比拼。

2.3 實訓共享平臺功能設計

參考業界成功應用及實踐調研，本文也收集和展示了已有的成熟實訓共享平臺功能和使用界面，為電力企業的實訓共享平臺建設提供直觀參考和借鑒。實訓共享平臺可以提供角色功能清單、通用角色、自定義角色、批量導入用戶、新用戶自注冊、編輯用戶信息以及查詢和導出用戶信息等權限，還提供多層級分域、管理員跨域以及用戶切域管理等域功能。實訓共享平臺中，用戶可在實訓環境服務目錄中查看到管理員預定義的各類實訓服務，并根據自己的業務需要選擇相應的實訓服務提交申請。申請時可以指定實訓服務的方式、數量、規格以及組網方式。此外，實訓共享平臺還支持上傳背景圖、放大和縮小圖標、配置設備端口參數、設備連線以及添加熱點等功能。很多實驗場景的設備之間需要搭建組網。在建立設備連線具有拖拽連線和選擇設備自動加載端口兩種方式，在跨產品和跨地區組網時，提供多種類型的靈活組網方式，滿足模擬現網實際場景的需求。另外還可以監控學習進度、記錄學習行為、監控考試結果以及分析學習結果數據，支持可視化數據報表，通過實時查看學習行為數據可獲得最終的學習情況和效果[12，13]。

3 結 論

電力企業在信息通信實訓共享平臺建設方面存在巨大潛力和建設優勢。從技術維度和人才培養時效性等方面綜合考慮，均具備較高可行性。通過實訓共享平臺研究和建設，能加強地域之間人才培養合作，最大化利用現有實訓資源，實現電力企業信息通信人才培養方式的創新。