Информатизация инженерного образования (выпуск 1)

Г л а в а 1. Основные направления и программы информатизации образования

онных ресурсов по категориям защищенности, что не позволяет осуществлять централизованную политику обеспечения их информационной безопасности.

Даже при наличии региональных целевых программ информатизации редко осуществляется целевое формирование государственного и муниципального заказа на приобретение программно-технических средств и проведение работ по развитию систем информатизации. Доступ населения к информации ограничен из-за неудовлетворительной подготовки информационных ресурсов общего пользования, недостаточности средств доступа и приемлемых тарифов на предоставляемые услуги. Основным источником пополнения кадрового потенциала организаций специалистами в области информационных технологий являются вузы и другие специализированные учебные заведения, расположенные на территории регионов.

Анализ содержания федеральных и региональных программ информатизации, а также результатов мониторинга информатизации регионов позволил сформулировать следующие индикаторы оценки состояния информатизации региона:

•наличие организационной и нормативно-правовой базы развития информатизации в регионе;

•уровень и состояние работ по информатизации основных сфер жизнедеятельности региона, наличие значимых проектов, направленных на развитие информатизации социальной сферы (пенсионное обеспечение, социальная защита населения, трудоустройство; образование, здравоохранение; наука; культура, природопользование и экология); жилищно-коммунального хозяйства, информатизация органов государственной власти и органов местного самоуправления, производственная и непроизводственная сферы, в том числе торговля, банковский сектор и т.п.);

•наличие инфраструктуры информатизации (формирование информационных ресурсов общего и коллективного пользования, развитие телекоммуникационной сети, реализация проектов в области информационной безопасности и т.п.);

•наличие бюджетной политики администрации региона в сфере развития ИКТ;

•степень обеспеченности доступа граждан к достоверной государственной информации, наличие условий для взаимодействия органов власти между собой, с населением, бизнесом и институтами гражданского общества;

•уровень работ по обеспечению безопасности информационных ресурсов региона;

•степень информационного взаимодействия региона с федеральными органами государственной власти, органами государственной власти субъектов Российской Федерации;

•наличие региональной программы информатизации;

•состав внедренных социально-экономических результатов, направленных на развитие инфокоммуникаций региона.

1.3.3. Вуз как центр информатизации региона

Анализ сложившихся и складывающихся проблемных ситуаций в области образования показывает, что их продуктивное решение лежит на пути информатизации образования. Как показывает практика ведущих стран мира, становление новой системы образования идет наиболее эффективно при одновременных процессах

51

Ч А С Т Ь 1. НАПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Рис. 1.3. Состав региональных структур, занимающихся информатизацией образования

ее реформирования и информатизации, которые, в свою очередь, выступают своеобразным катализатором реформирования и информатизации всего общества.

Анализ стратегии информатизации, отечественного и зарубежного опыта в этой сфере, оценка федеральных и региональных программ позволяют говорить о продуктивности создания в России инфраструктуры информатизации образования и науки, управление которой осуществляется через сеть вузов страны.

Состав региональных структур, активно участвующих в процессах информатизации образования, представлен на рис. 1.3. Практически все структуры созданы на базе вузов.

Центральное место вуза в вопросах информатизации образования в регионах можно объяснить тем, что перечисленные ниже требования, предъявляемые к организациям, занимающихся вопросами информатизации, находят наиболее полное отражение именно в вузах:

•аппаратно-программная база, обеспечивающая комплексную реализацию новых информационных технологий (НИТ) в базовых организациях науки и образования, а также сокращение нерационального импорта средств информационной технологии в регион;

•собственная развитая телекоммуникационная инфраструктура, обеспечивающая широкий охват различных социальных групп пользователей информационных технологий по доступным ценам;

•хорошо организованная система повышения квалификации и переподготовки кадров в области информационно-коммуникационных технологий;

•кадровый потенциал для теоретического и практического решения региональных проблем информатизации;

•конкурентоспособность организации на региональном рынке информаци- онно-коммуникационных услуг;

•инициатива в разрешении региональных проблем, активное участие в формировании программ и концепций информатизации региона и муниципальных образований;

52

Гл а в а 1. Основные направления и программы информатизации образования

•ведение фундаментальных и прикладных исследований по проблемам информационных технологий в науке и образовании, а также проблемам развития человека в новой информационной среде;

•возможность подготовки и выпуска научно-популярной литературы, учебнометодических пособий, нормативных документов по новым информационным технологиям;

•потенциальные возможности объединения специалистов разных организаций для разработки системных проектов, координации выполнения региональных программ информатизации науки и образования;

•собственные концепции построения единого информационного пространства;

•доступ к различным источникам финансирования для решения задач информатизации.

Таким образом, вузы должны исполнять роль проводника государственной политики в области информатизации образования в регионах, а также координирующие функции в части реализации программы информатизации. Во многих регионах современные вузы действительно становятся региональными научно-тех- нологическими центрами информатизации образования, работающими в рамках единой корпоративной системы с территориальными и отраслевыми органами управления образованием, школами, лицеями, профессиональными начальными, средними и высшими учебными заведениями и субъектами научно-технической деятельности, многие из которых являются их базовыми организациями.

1.3.4. Основные этапы разработки региональных программ информатизации

Подключение образовательных учреждений к Интернет. Данная задача подразумевает организацию международной связности, а также опорную инфраструктуру, объединяющую телекоммуникационные ресурсы регионов России. Например, стоимость поддержки магистрального международного канала со скоростью 622 Mбит/с на начало 2002 г. составляла 75 млн руб. в год. Учет стоимости международного трафика был произведен с учетом доступа отдельного образовательного учреждения. Опорная магистральная сеть, включающая магистрали Москва — Санкт-Петербург, Москва — Новосибирск, Москва — Екатеринбург и т.д., а также магистральные узлы доступа в региональных центрах России, оценивалась на начало 2002 г. в 250 млн руб.

Задача организации международной связности разбивается на две основные подзадачи:

•организацию глобальной связности на уровне IP;

•организацию физической связности.

Глобальная IP связность призвана обеспечить всем научно-образовательным и академическим сетям России доступ в сеть Интернет. При этом, с одной стороны необходимо учитывать условия вхождения научно-образовательных и академических сетей России в международное сообщество на базе традиционных IP технологий, с другой — использовать потенциал организации для активного подключения к процессам исследования, апробации и внедрения новейших телекоммуникационных и информационных технологий в России, использовать эти технологии для активной совместной работы в рамках международных научных проектов.

53

Ч А С Т Ь 1. НАПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Одним из эффективных решений обеспечения физической связности может стать продолжение сотрудничества с одной из крупнейшей в мире научно-образо- вательной сетью NORDUnet. Канал передачи данных необходимо организовать между точкой присутствия NORDUnet в Хельсинки и одной из опорных точек доступа в научно-образовательную и академическую ATM сеть России в г. СанктПетербурге.

Для обеспечения доступа к образовательным ресурсам учреждений среднего общего, начального, среднего и высшего профессионального образования с учетом местных условий могут быть использованы различные способы подключения

ксети Интернет:

•использование коммутируемых и выделенных телефонных линий;

•аренда каналов связи и местного оператора связи;

•подключение с использованием радиомодемов;

•дуплексная и симплексная спутниковая связь;

•доступ к Интернет на основе Wi-Fi технологий и др.

Использование коммутируемых и выделенных телефонных каналов. Учитывая положение дел в регионах, наиболее целесообразным будет являться подключение школ, техникумов и ПТУ к Интернет через коммутируемые телефонные

и иные сервисы для компьютерного класса, не требующие передачи больших объемов информации. Для доступа школ в Интернет целесообразно использовать унифицированный сервер, обеспечивающий соединение локальной школьной сети с Интернет. Такой сервер позволит использовать практически любые каналы доступа, включая выделенные наземные, беспроводные каналы. Остальные аспекты доступа школ в Интернет по дуплексным каналам практически не отличаются от используемых в настоящее время отработанных технических и организационных решений.

Цена одного часа подключения варьируется у различных российских Интернетпровайдеров от 14 до 42 руб. Для реализации dial-up доступа в Интернет требуется оснащение образовательных учреждений модемами, способными работать на телефонных линиях невысокого качества. Цена соответствующей аппаратуры составляет порядка 7000 руб. Для работы целесообразно организовывать DialUP модемные пулы, позволяющие обслуживать до 1000 отдельных пользователей и оптимизирующие стоимость порта подключения. Стоимость оборудования подобного модемного пула составляет около 1 млн руб.

Подключение по выделенным телефонным линиям целесообразно для крупных (свыше 500 учащихся) учреждений, расположенных в развитых промышленных центрах и небольших вузов. Единовременные затраты на подключение по выделенному телефонному каналу составляют около 30 000 руб.

Подключение по арендованному цифровому каналу связи целесообразно для крупных (свыше 1000 учащихся) учреждений среднего общего и профессионального образования, в которых не представляется возможным использовать телефонную выделенную линию или пропускная способность такой линии не достаточна. Единовременные затраты на подключение по арендованному цифровому каналу зависит от оператора связи и пропускной способности канала. Основная стоимость

54

Г л а в а 1. Основные направления и программы информатизации образования

данного способа подключения складывается из ежемесячных платежей оператору и составляет в среднем 30 000 руб. в месяц.

Радиомодемный Интернет-доступ образовательных учреждений к Интернет является мобильным решением и может быть оправдан в случаях, когда другие способы затруднительны в силу различных местных условий. При этом достижимы скорости подключения в диапазоне до 2 Мбит/с (Radio-Ethernet) при дальностях связи от нескольких десятков метров до нескольких десятков километров. Использование технологии Radio-Ethernet на уровне абонентского доступа дает возможность удобного выхода в Интернет через радиоканал в 2 Мбит/с, который может совместно использоваться несколькими абонентами и давать каждому достаточно удобный доступ. Абонент, как и в случае выделенной линии, постоянно подсоединен к сети; запрос на нужную информацию посылается и обслуживается немедленно.

Использование спутниковых каналов связи для России является перспективным не только с точки зрения организации магистрально-региональной инфраструктуры, но и как способ решения задачи обеспечения доступа к Интернет образовательных учреждений общего среднего, начального профессионального и среднего профессионального образования. В основном можно говорить о сельских образовательных учреждениях. Причем, речь идет не только о традиционной технологии решения задачи последней мили с использованием двунаправленной (дуплексной) передачи данных, а об асимметричных, или чисто приемных (симплексных) спутниковых каналах.

Технология Wi-Fi (Wireless Fidelity) была первоначально разработана для подключения к Интернет компьютеров, расположенных внутри одного здания, без использования проводов. Для этого к обычному проводному входу в Интернет подключалось специальное устройство беспроводной точки доступа (Wireless Access Point).

В литературе такие устройства называют «базовыми станциями» Wi-Fi. Как правило, базовые станции Wi-Fi обеспечивают обмен информацией через Интернет со скоростью примерно 100 Мбит/с. Скорость зависит и от того, к какой проводной сети подключено устройство. Стоимость устройства в розничных магазинах составляет порядка 200 долларов США. Кроме того, в компьютер должна быть вставлена специальная плата или Wi-Fi карта. Подобная карта может быть вставлена в любой современный компьютер, а у многих ноутбуков она сразу же входит в базовый комплект оборудования.

Обмен информацией между компьютером и базовой станцией Wi-Fi осуществляется на «условно свободной» частоте 2,4 ГГц (или 5,4 ГГц) со скоростью 11— 54 Мбит/с. Уже имеются образцы, позволяющие обеспечить обмен со скоростью до 320 Мбит/с. Основное ограничение — расстояние между компьютерами и базовыми станциями не должно превышать 300 м. Это ограничение определяется не техническими возможностями аппаратуры, а необходимостью разграничения сетей, работающих в разных организациях. Поскольку все сети работают на одной и той же «условно свободной» частоте, увеличение мощности передатчиков может привести к тому, что разные сети будут мешать друг другу. Промышленно выпускается оборудование, позволяющее строить сеть Wi-Fi, в которой компьютеры могут быть удалены от базовой станции до 10 км и это расстояние не является пределом.

55

Ч А С Т Ь 1. НАПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Рис. 1.4. Схема организации WiFi обмена с помощью базовых станций

Базовые станции — это многофункциональные устройства, которые могут работать в разных режимах. Одним из них является режим, позволяющий построение «моста» между двумя базовыми станциями (рис. 1.4). В этом случае, компьютеры, расположенные далеко от возможной точки проводного подключения к Интернет, присоединяются к базовой станции с помощью проводов, образуя «обычную» локальную сеть. К Интернет подключается другая базовая станция, расположенная соответственно достаточно далеко от вышеупомянутых компьютеров и первой станции. Затем обе базовые станции доукомплектовываются усилителями

иантеннами. Теперь расстояние, на котором эти станции могут обмениваться информацией, зависит только от мощности усилителя и возможности обеспечения «прямой видимости» между антеннами. Во время опытных испытаний над морем с помощью усилителей мощностью 4 Вт и антенн около 15 м высотой была получена устойчивая связь на расстояние 220 км.

Таким образом, главным техническим ограничением обеспечения удаленного доступа к Интернет по данной схеме является необходимость обеспечения «прямой видимости» между антеннами. Для решения данной задачи вовсе не обязательно увеличивать высоту обеих антенн, достаточно сделать высокой только одну

иних. Этот принцип был реализован при построении телевизионной и радиовещательной сетей. Приемные антенны, как правило, размещаются не выше крыш домов, в которых размещены соответствующие приемники. Проведение специальных дорогостоящих строительно-монтажных работ не требуется. Второй антенной может быть мачта высотой 50—150 м или даже Останкинская телебашня (533 м).

Существующая в стране передающая телевизионный сигнал сеть содержит около 5 тыс. антенно-мачтовых комплексов, обеспечивающих возможность приема телевизионных программ практически по всей стране. Если разместить на эти мачты (башни) описанные выше антенны в количестве 4—6 шт., чтобы иметь возможность построить Wi-Fi мосты одновременно с несколькими базовыми станциями различных пользователей, независимо от их положения относительно мачты, то зона охвата возможного подключения к Интернет будет близка к зоне возможного приема телевизионного сигнала.

Ксожалению, в настоящее время между большинством мачт и башен телетрансляционной сети волоконно-оптические соединения еще не сделаны. Обмен инфор-

мацией между антенно-мачтовыми комплексами осуществляется, в основном, с помощью радиорелейных линий. При этом канал от телестудий к телезрителям,

56

Г л а в а 1. Основные направления и программы информатизации образования

как правило, полностью используется для передачи телевизионных и радиоканалов. Обратный канал практически свободен.

Таким образом, полностью использовать возможности телевещательной сети для организации удаленного доступа к Интернет будет возможно только после завершения прокладки между мачтами и башнями волоконно-оптических линий, т.е. ориентировочно через пять лет. В настоящее же время лучшим решением представляется объединение вышеописанной технологии с асимметричным спутниковым доступом пользователей к Интернет.

Асимметричный спутниковый доступ не требует установки дорогой аппаратуры, имеет невысокую стоимость трафика и доступен практически по всей стране. Таким образом, может быть предложена следующая схема удаленного доступа школ к Интернет и подключенным к сети образовательным ресурсам (рис. 1.5).

Данная схема обладает следующими преимуществами:

• универсальностью и возможностью обеспечения удаленным доступом к Интернет практически любую школу;

Рис. 1.5. Схема организации удаленного доступа школ к Интернет на базе Wi-Fi технологий

57

ЧА С Т Ь 1. НАПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

•относительно невысокой стоимостью оборудования (особенно по сравнению

ссимметричным спутниковым доступом) — асимметричный спутниковый доступ — 200—300 долларов США, Wi-Fi мост — до 200—800;

•мощность каналов не хуже 10 Мбит/с для «прямого» и 1—2 Мбит/с для «обратного», что вполне удовлетворительно. Стоимость трафика находится на обычном «городском» уровне.

Использование Wi-Fi технологии позволит построить сеть со взаимным доступом к информации между компьютерами разных школ, «подключенных» к одному антенно-мачтовому комплексу, а также дополнительно предоставить школе 1— 2 телефонных номера и 2—3 телевизионных канала. По мере прокладки волоконнооптических линий между антенно-мачтовыми комплексами возможности сети будут существенно возрастать.

Отметим, что реализация данного проекта потребует разрешения целого ряда организационных проблем. В частности, необходимо получить разрешение (лицензию) на использование под цели проекта определенной частоты и обеспечить «прошивку» ее в усилителях. Однако, учитывая масштаб и значимость проекта, данная проблема представляется вполне разрешимой.

1.3.5. Расчет затрат на подключение и сопровождение системы доступа

Среднее (полное) общее образование. Для учреждений среднего (полного) общего образования среди многообразия существующих форм технической реализации подключения к региональным компьютерным сетям и всемирной сети Интернет наиболее эффективным способом является подключение по коммутируемым телефонным линиям (dial-up) в сочетании со спутниковым приемным каналом. При этом может быть уменьшено необходимое время модемного подключения к Интернет, поскольку основной объем учебной и методической информации может быть получен в асинхронном режиме. Данную категорию можно разделить на городскую и сельскую части.

Для большинства сельских школ типичным способом подключения является спутниковый доступ. В данном случае различия можно найти только в необходимом объеме доступа конкретных сельских школ до магистральной сети и потребляемых спутниковых ресурсах. При этом на стоимости оконечного оборудования и порта доступа это практически не сказывается.

Для городских школ, возможны разнообразные комбинированные системы доступа, начиная от выделенной телефонной линии и кончая арендой цифрового канала и радиомодемным доступом. Анализ показывает, что 90 % школ городского типа можно подключить по выделенному каналу. Отличия данных технологий сказываются на арендной плате за канал связи. Стоимости подключения примерно одинаковы при различных технологиях и составляют 30 000 руб. на одно подключение.

Начальное профессиональное образование. Доступ в Интернет для учреждений профессионального образования является важным фактором, определяющим качество подготовки учащихся и их последующей профессиональной деятельности. Данная категория образовательных учреждений незначительно отличается от среднего образования и полностью вписывается в рассмотренные стоимостные рамки.

58

Г л а в а 1. Основные направления и программы информатизации образования

Среднее профессиональное образование. Для данной категории образовательных учреждений необходимо учесть более широкий набор услуг, потребляемых из сети. Это сказывается на скоростях доступа и времени работы пользователей. Характерная скорость подключения среднего профессионального учебного заведения к сети составляет не менее 2 Mбит/с. Это учитывается при расчете как на уровне потребления трафика, так и при инсталляции соответствующего оборудования.

Высшее профессиональное образование. В настоящее время большинство вузов России уже имеет доступ в национальные компьютерные сети, поэтому основной задачей, которую необходимо решать в этом направлении, является модернизация и развитие существующей сетевой инфраструктуры вуза и увеличение пропускной способности используемых каналов. Вузы России могут стать и уже являются важными источниками телекоммуникационных и информационных услуг для учреждений среднего общего и профессионального образования. Для вузов необходимо постоянное соединение со скоростью не менее 2 Mбит/с, что может быть обеспечено применением современных технологий. В организации канала связи учтены типы доступа, характерные для конкретного образовательного учреждения.

Активное сетевое оборудование — это все оборудование, кроме модемов, которое используется для организации сети: концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, кабельная система и т.п.

Под сетевыми службами базовых сервисов сети доступа понимается все то, что не вошло в организацию канала связи и активное сетевое оборудование. Это серверы на центральных узлах, программное обеспечение, техническая документация, система мониторинга и сопровождения.

Результаты расчета затрат приведены в табл. 1.4 и 1.5

1.3.6. Мониторинг образовательных ресурсов региона

Существующие системы и инструментальные средства сбора и систематизации информационно-образовательных ресурсов нуждаются в совершенствовании

иадаптации применительно к задачам формирования единой корпоративной сети управления образованием в регионах и создания в их структуре специализированных рабочих мест, позволяющих формировать и систематизировать универсальные

исогласованные базы данных сферы образования.

Базовыми информационными технологиями являются:

•современные системы управления базами данных; позволяющие организовать целевую проблемно-ориентированную выборку необходимой информации, ее предварительную обработку и хранение преобразованных массивов статистических данных;

•OLAP-технологии, обеспечивающие эффективную структуризацию и многоплановый поиск информации, а также ее представление в требуемых шаблонах и форматах;

•ГИС-технологии, позволяющие поддерживать работу с данными, имеющими строгую пространственную (географическую) привязку, а также цифровыми картографическими базами данных;

•Интернет-технологии, обеспечивающие удаленный (сетевой) доступ к массивам информации и инструменту их систематизации, редактирования и визуализации.

59