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平臺實現虛擬化資源的統一管理,為未來網絡,移動通信(5G),云計算等前沿技術方向的教學管理、實驗實訓、科研實踐、技能競賽等業務場景提供支撐。制定個性化的人才進階路線,為高校師生提供與之配套的教材、視頻、實驗、項目、題庫等教學資源庫,助力產業人才培養。

其平臺架構如下:

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實驗平臺分成底層基礎設施、實驗教學綜合管理平臺和教學資源庫三個層面:

底層基礎設施

基于OpenStack云操作系統框架,使用云操作系統,集成并管理各類硬件設備,并承載各類上層實驗與服務, 最終構建了完整的云計算系統。將物理服務器、甚至是地理上分散的多個異構云中的基礎設施資源整合為統一的邏輯資源池, 并對外抽象為標準化,面向外部租戶和內部租戶的基礎設施服務。

實驗教學綜合管理平臺

承載業務的對外接口適配功能,通過 API 完成和基站及上層應用層之間的接口協議封裝,提供鏡像管理、賬戶管理、系統管理、監控管理、設置管理、統計管理等基礎功能。

教學資源庫

面向用戶提供包括未來網絡、移動通信(5G)、云計算、網絡安全、大數據、人工智能、物聯網、工業互聯網等多學科領域的實踐教學內容支撐。

實驗平臺物理部署方案如下圖所示:

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實驗平臺功能主要包括如下方面:

創新實驗:

支持SDN實驗、支持傳統網絡實驗等多種實驗類型,支持自定義各種實驗類型的復雜的網絡實驗拓撲環境,支持實驗環境的啟停、創建、刪除等操作,支持實驗設備的單獨管理與操作。

實驗配置管理:

支持對SDN實驗、傳統網絡實驗中每個實驗類型中包含的實驗設備信息進行精確配置。

課程實驗:

可按課程實驗類型及難易程度多維度展示課程實驗列表信息,具有查看詳情、開始實驗、實驗操作、結束實驗等操作。

課程管理:

支持課程資源包、課程實驗模板、課程實驗制作等管理操作。

管理平臺功能主要包括如下方面:

基礎設施管理:

監控系統中所有服務節點的CPU、內存、磁盤利用率以及虛擬化的實例個數。

系統管理:

系統管理包含配置管理與系統管理。
  • 配置管理:
    • 鏡像管理:支持用戶上傳特定鏡像,用于創建定制的實驗環境。支持鏡像分發功能,提高實驗創建的效率。
    • 工單管理:用戶問題反饋入口,清楚記錄追蹤問題的處理過程。
    • 個性化:支持登錄頁,首頁個性化定制。
    • 規格:支持虛擬機規格的創建、編輯、刪除等操作。
    • 郵箱:支持系統郵件服務配置。
    • 實驗:支持SDN、傳統網絡等多種實驗類型配置。
  • 系統
    • 消息管理:支持未讀消息提示,支持消息處理的一鍵跳轉。
    • 日志管理:支持日期、操作結果分類,詳細記錄用戶所有操作及結果,支持根據內容的日志查詢。
    • 許可證管理:許可證主要包括功能使用和維護服務兩部分功能,功能使用保證平臺可以正常登錄和使用,維護服務保證用戶可以享受平臺的日常升級和維護。

用戶管理

  • 角色:支持管理員自主新增和編輯用戶角色,通過角色可控制用戶的權限和資源配額。
  • 用戶:支持用戶的新增、編輯、查看、刪除以及用戶角色分配、權限和可用資源管控等。
  • 權限:支持管理員對系統權限進行管理,定義新的權限,實現對用戶和角色權限的精確控制。

告警監控

  • 實驗監控:實時監控每個實驗的實驗狀態,服務異常時告警。
  • 系統組件:監控系統組件的運行狀態,服務異常時告警。

虛擬仿真靈活高效

平臺支持真實物理資源與虛擬資源并存,同時為用戶提供實驗支撐。 平臺通過OpenStack云計算框架將底層的物理基礎設施池化,向上層業務模塊提供計算資源、 存儲資源和網絡資源,在計算服務器中虛擬多臺實驗控制器、虛擬交換機、虛擬主機、虛擬網關等。

實驗場景快速構建

平臺支持豐富多樣的實驗場景,可提供面向廣域網,數據中心骨干網,園區網和5G原形網絡等多種網絡場景, 貼合實際需要和環境進行實驗。平臺提供以下三種方式支持用戶快速組網:

1.通過平臺提供的預置拓撲原型進行快速組網。用戶只需設定線性,星形,樹形和環形的拓撲參數,用戶以可視化方式快速創建具有一定結構的拓撲。

2.通過用戶自定義拓撲快速組網。用戶自定義設置拓撲結構,選擇虛擬控制器的類型、虛擬交換機的數量、鏈路的設定、虛擬主機的接入、 虛擬網關的接入等,設備個數、鏡像、規格都可以在用戶配額范圍內任意設置,實現快速組網。

3.通過模板設定的拓撲一鍵創建網絡。用戶可根據預設的模板拓撲創建實驗。實驗模板中已經定義了實驗的具體內容(包括拓撲,設備鏡像和規格等信息), 用戶可直接選擇實驗模板填寫基本信息后一鍵創建實驗。

實驗資源全局可視

平臺可以實現全網設備信息可視化,方便資源合理分配和管理。 同時老師可以一目了然地查看學生的實驗進展和遇到的問題,以便制定更高效的資源分配策略,提供整體資源利用率的同時,最大化的優化實驗效果。

實驗數據智能分析

平臺可以對學生的實驗操作進行實時記錄跟蹤,利用大數據技術進行統計分析,方便課程優化與個性化教學。 同時協助教師全方位掌握學生的學習狀態和課程完成情況,進一步提高教學效果。

相互隔離互不干擾

面向多維客戶提供定制化的實驗內容,幫助用戶搭建屬于自己的網絡實驗環境, 在物理資源共享復用的基礎上保證不同網絡實驗環境之間相互隔離,互不干擾,保障了各個用戶的實驗效果。

多家設備兼容并包

平臺兼容已有傳統網絡設備,提供SSH、SNMP等協議適配。支持多廠家交換機如H3C、Huawei、銳捷等, 同時選用主流開源SDN控制器如OpenDaylight、ONOS,并且系統與校園網互聯,支持VPN登錄,提供遠程服務。 因此平臺具有良好的兼容性和可擴展性,日后擴容和升級提供便利,進一步保障了投資,為長期的教學和科研提供支持。

實驗平臺綜合考慮先進性、可靠性、性價比等因素,達到功能完善、性能穩定、且滿足不同用戶需求的目標, 為高等院校及科研院所開展SDN/NFV、云計算、傳統網絡、網絡安全、5G、大數據與人工智能等學科領域課程教學、 培養師資隊伍、進行技能培訓、探索科研課題等提供技術平臺支撐。

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