基于Frame-Relay的智慧教育云平臺設計

玄文啟

（云南財經大學信息學院，昆明 650221）

0 引言

智慧教育是一種現代信息技術開放式的網絡教育，它基于計算機網絡與internet 技術實現其架構。與傳統的教育模式不同，它不受時空限制，全天候保障教育信息共享與云教育服務［1］。云教育網絡平臺其實質就是采用互聯網、電信網、廣電網跨平臺綜合技術應用，將手機、PC、Ipad 等移動設備連接，形成依托物聯網、云計算、無線通信等新一代信息技術構建的新型教育形態和教育模式。它從構建模式、教學組織到管理均與傳統教育模式不同，其交互資源具體呈現為數字化、網絡化、智能化和多媒體化技術特征，并能有效保證信息的共享、開放、動態交互、實時傳送等。云教育網絡平臺將多種教學設備有機整合，將教學內容通過圖、文、聲等多媒體技術形成無地域限制的教學云環境。但如何優化整合網絡技術資源，保障智慧教育的云平臺架構與設計合理，成為計算機應用技術的研究熱點。

本設計主要應用Frame-Relay 幀中繼技術，基于智慧教育云平臺技術架構需求進行模型設計并仿真測試，提出一種配置容易、造價低的智慧教育云平臺設計方案。

1 Frame-Relay在智慧教育云平臺設計與應用中的技術優勢

在大數據背景下，結合云計算與移動互聯網技術，有效地構建智慧學習、智慧教學、互動在線的云課堂，形成與傳統教育相互補充的開放、共享和交互式的智慧教育云平臺，成為現代教育發展的新需求。但在智慧教育云平臺設計中，如何才能更好地促進智慧教學、智慧學習、智慧服務、智慧管理和智慧評價的科學性、實時性與動態管理過程，成為現代教育發展與應用教學組織與架構所要解決的關鍵技術問題。從具體相關云平臺構建，一方面需要考察數據傳送效率以及所選擇設備的穩定性，還需要考察其設計方案的性能價格比，配置管理操作是否簡易等。

目前，由于Frame-Relay 技術在局域網間互聯、局域網與廣域網連接、組建虛擬專用網、電子文件傳輸等工程架構中均得到廣泛的應用，所以，在智慧教育云平臺設計與應用中，可選擇Frame-Relay 技術作為其信息交互技術保障，確保各云節點數據得到實時通信與共享。

1.1 Frame-Relay主要技術特點

Frame-Relay，又稱為幀中繼技術［2］，它能夠以快速、低廉、有效的數據傳輸方式實現一對一或一對多的節點間信息交互，并能夠保障音頻、視頻、數據通信等多種媒體形式的信息傳送，其技術既可用于架構于局域網技術（LAN），同時也能夠架構于廣域網技術（WAN）的通信實現過程。

就其技術架構而言，每個幀中繼用戶將均得到一個接到幀中繼節點的專線，Frame-Relay傳送信息以幀（frame）為單位實現通信交互，并且，在傳送過程中同步實現對幀結構、傳送差錯等驗證與檢查，對出錯的幀進行丟棄處理。

Frame-Relay的主要技術特點包括：

（1）按需分配帶寬，網絡資源利用率高，網絡費用低廉；

（2）采用虛電路技術，能較好地應用于突發性業務；

（3）數據傳送的時延小、傳輸速率高、數據吞吐量大；

（4）能夠兼容X.25、TCP/IP、SNA/DECNET等多種網絡協議，可為各種網絡提供快速、穩定的技術連接。

1.2 Frame-Relay控制云數據業務特征

在Frame-Relay 技術中，因為每個端點有一個標識編號，此編號稱為數據鏈路連接標識符（DLC），用于保證鏈路通信信道的唯一性連接。連接時，只需提供節點的地址和所需要傳信息的通道DLCI 編號字符信息，就能實現任何站點通信與信息的共享，即Frame-Relay 通過對幀地址編號DLCI 的識別，可實現用戶信息的統計復用，實現對用戶不可見的信道處理和數據傳輸。并且，Frame-Relay 使得來自所有已配置DLCI的數據都流經路由器的同一端口，配置與管理過程方便，從而能夠保證技術合理分配與共享資源的有機整合，其控制云數據業務特征如下：

（1）技術全部控制平面的程序在邏輯上是分離的；

（2）其物理層用戶平面程序使用I.430/I.431建議；

（3）鏈路層平面程序使用Q.922 的核心功能，能實現對信息流量進行統計復用。

2 Frame-Relay智慧教育云平臺拓撲設計及測試

目前，很多公共電信局均能較好地提供幀中繼服務，并把它作為建立高性能的虛擬廣域技術連接的一種途徑。并且，Frame-Relay 帶寬范圍從56 Kbps到1.544 Mbps，由于Frame-Relay具有成本低、靈活性高的優點［3］，Frame-Relay技術已成為世界上使用較廣泛的WAN 技術的重要配置方式。

2.1 需求分析

本智慧教育平臺設計需求分析基于云端進行遠程通信交互，并傳送節點分布于不同的城市區域。本設計假設用戶節點分布于昆明、上海、海口、重慶四個不同地域，并在設計要求時能實現平臺內部主機相互通信，且與其它平臺通信時，它所需要的只是連接到通往其它平臺的虛電路。下面，將結合Frame-Relay 技術特點，應用eNSP 仿真技術實現［4］Frame-Relay 在智慧教育云平臺的拓撲設計。

2.2 網絡規劃設計

智慧教育平臺從不同物理地域與經濟投入，結合廣域網架構技術，應用幀中繼交換機對四個不同地域數據節點之間相互交互，從而實現遠程節點之間數據信息資源共享與信息安全傳輸?？稍谌龑咏粨Q機上建立三個VLAN，并開啟路由功能，實現全網之間的互連互通，其網絡規劃設計見表1。

表1 智慧教育平臺網絡規劃設計

2.3 仿真設備選擇與智慧教育平臺拓撲設計［5］

仿真過程設備選擇：華為AR2201 路由器4臺；華為交換機4 臺；PC 機若干，至少5 臺；Frame-Relay 幀中繼交換機1 臺，設計拓撲如圖1所示。仿真軟件：eNSP華為軟件。

圖1 智慧教育平臺設計拓撲圖

2.4 Frame-Relay智慧教育云平臺配置過程

結合具體的智慧教育云平臺設計需求，對Frame-Relay配置過程如下：

從技術而言，各地域節點之間一般不進行通信，所以上述四個節點之間不能進行通信，若要實現它們之間的通信，需要在幀中繼交換機中配置相應的映射才能實現。具體Frame-Relay映射設置如圖2所示。

圖2 幀中繼映射設置

2.5 Frame-Relay智慧教育云平臺連通性測試

配置完畢后需進行云平臺上四個區域之間的連通性測試，首先對昆明與?？谥g信道進行具體測試，可應用Ping 命令，命令格式：Ping192.168.1.2，進行連通性測試，具體過程與測試結果如圖3所示。

圖3 昆明—?？谶B通性測試

從測試結果分析，物理位置遠程之間的云數據交互性較好，并能實現廣域的通信互聯，在昆明到?？谥g，相關的云平臺通信良好，能較好的保障智慧云平臺的架構與信息共享，并能較好地實現云數據交互。對重慶與昆明、昆明與上海、上海與海口的測試方法與上述相同，在此不再贅述。

2.6 Frame-Relay智慧教育云平臺設計技術結論分析

通過上述測試、分析可見，在智慧教育云平臺拓撲設計中，可優先選用Frame-Relay 技術進行網絡環境搭建與配置交換實現，應用此技術進行網絡中心數據交互，一方面，能保障云數據在智慧教育云平臺上的實時傳送；另一方面也可極大地降低網絡環境搭建成本，從而更好推動智慧教育云平臺的廣泛應用。

3 結語

隨著Internet 互聯網技術、AI 人工智能和大數據技術的廣泛應用［6］，目前，在智慧教育平臺設計中，以互聯網+教育、AI+教育為技術特征的新型教育模式在現代教育體系中呈現出越來越重要的作用。新型智慧教育模式中將會更深入地應用智慧教育平臺，將線上與線下教育資源服務進行有效整合，并能深入實時統計分析云教育中相關學習意圖、學習需求、學習資源與學習環境，及時收集學習者行為數據，動態分析與評價學習效果，從而更好地為學習者提供學習規劃，并實時對其學習狀態進行動態管理。

而今“智慧教育”已應用于云數據中，在internet 技術的推動下，智慧教育展現出前所未有的蓬勃發展與活力，各類智慧教育形態的展覽會、智慧校園、智慧教育與教學網絡媒體融合的信息通信過程，已成為教學中不可或缺的新型教育模式［7］。而Frame-Relay 幀中繼技術作為一種公用數據網通訊協議，可以實現快速而低廉地傳輸語音、圖像、數字等信息，工程造價成本低，配置技術實現較為容易，必然成為教育機構搭建遠程智慧教育云平臺設計的理想選擇方案。