电力企业信息通信实训共享平台分析

蒋一凡，李国春，李莉敏，李伟华，吴 珍，赵子岩

（国网信通公司，北京 100761）

0 引 言

实训是信息通信工程领域教育研究的重要组成部分，学员利用实训平台的物理真实设备和仿真虚拟软件进行设备操作练习和科研活动。分析实训平台具有所需设备、空间以及维护人员成本高的特性，因此对企业大规模复制造成了很大的局限性。使用互联网的远程实验设施共享技术和相关虚拟仿真技术，是解决大规模重复部署实训实验室局限性的最佳选择。无论是在企业还是个人的终身学习中，快速发展的技术和陡增的能力提升需求，使得实训共享平台起着不可替代的重要作用。实训共享平台具备有较强的灵活性，不限时间与地点，可以为学员提供持续的实训机会。

随着信息通信技术的不断发展和应用，电力企业信息通信人才队伍规模不断增长，提升电力企业信息通信专业人员的实操技能水平以满足电力企业实际业务需求是近几年亟待解决的问题。然而目前实训资源分布零散、课程未成体系以及内容与电力企业业务存在一定脱节等原因，难以满足信息通信人员的实操要求。本文在分析实训共享平台发展和现状的基础上，尝试设机构建符合电力企业信息通信人才培养需求的实训资源共享体系，并研究电力企业信息通信共享平台建设方案的可行性。

1 实训共享平台技术架构研究

1.1 虚拟仿真实验实现技术

虚拟仿真实验主要在不具备硬件实训条件的情况下开展。其不是用真是的硬件和设备进行实操，而是以软件模拟出来的虚拟实验设备进行试验，但具备和实际设备一样的属性。操作人可以共享实验环境也可以在远端通过网络和他人共同完成实验[1]。

虚拟仿真实验系统包含以下几点，一是具有能接入网络并能进行大规模数据分析处理的服务器，二是具有能连接网络的实验工具和仪器，三是一套用于存储全过程数据的数据库，四是用于数据处理、分析以及存储的仿真实验软件。在设计虚拟实验室时，除应考虑虚拟实验室的交互性外，还应考虑其在运行过程中的可靠性和安全性。此外，用于虚拟实验的软件系统应方便维护且能够进一步扩展，以满足未来发展变化[2，3]。

1.2 远程实验实现技术

随着信息通信技术的不断发展，网络化和模块化将成为远程实验系统的主流方向。远程实验系统采用基于Internet模式，即B/S模式，通过服务器与计算机连接，再由计算机采集数据。客户端通过互联网与服务器相连，实验人员通过互联网可随时访问服务器，并浏览服务器中的信息资源或进行远程实验[4]。

远程实验的工作原理是客户端和服务器端之间的TCP/IP协议通信。远程实验系统的特点如下。首先，简单智能容易使用。安装一个网络小应用程序后，用户只需要简单的点击即可进入设备，而无需再次输入用户名和密码。其次，满足实验需求。可根据客户的网络实际和配置满足特定需求，包括版本控制以及网络和预加载配置。一旦服务被定义，电子实验室系统会自动加载配置设备。最后，多设备支持。该系统能够支持几乎所有的操作系统，包括iOS、安卓、MAC OS X、Linux以及Windows系列。用户可以得到他们想要的设备资源，随时随地接入终端[5]。

华为e-Lab是业界较为成熟的远程实验控制系统，学员可以在全球任何地方访问设备资源。按照学员当地的网络现状订制e-Lab环境，学员可以像操作现网设备一样操作e-Lab，从而快速提升能力。e-Lab远程实验环境中，学员只需通过Internet接入，就可以访问e-Lab服务器。通过服务器统一调度资源，接入对应的目标网元，即可进行各种实验操作。

2 电力企业信息通信实训共享平台设计

基于目前主流的实训共享平台技术，结合电力企业特点可知，电力企业信息通信实训共享平台设计应遵循人才成长规律，激活分散的实训设备资源，聚焦实战能力的培养和提升[6]。通过搭建实训共享平台，充分发挥内外部的实验资源，持续优化人才培养体系，助力传、帮以及带培养机制。

2.1 实训共享平台逻辑架构设计

实训共享平台架构设计紧紧围绕信息通信技术实训技能培训和平台实训资源共享两个核心任务展开。实训共享平台架构是基于“共享-开发-协同”的新体系。通过建立实训资源服务货架，提供互联网化培训服务模式，开展创新实训场景化培训。电力企业设计的实训共享平台架构如图1所示。

图1 电力企业实训共享平台架构设计

基础支撑层作为实训共享平台的物理基础底座，依托电力企业现有的实训基础设施，支撑实训资源共享平台的建设，包括云机房、云平台、云存储以及云网络等。信息资源层构建于基础支撑层之上，依托实训资源共享信息目录与共享体系，为上层的平台支撑层提供信息资源支撑，主要包括设备信息数据库、网络资源数据库、计算资源数据库、课程数据库以及使用记录数据库等多个数据库。平台支撑层的作用是承上启下，处于服务层和信息资源层之间，建设包括CA认证系统、数据资深目录体系、共享平台以及统一数据服务的总线。服务层是整个共享平台面向最终用户的统一入口，主要是实训资源共享服务门户建设。实训资源共享服务门户将集成数据资深目录，为有服务需求的用户提供统一入口。安全保障体系是确保电力企业实训共享平台安全运行的保障体系，是保障本平台物理安全、网络安全、主机安全、应用安全、数据安全以及安全管理等内容的整体安全体系[7]。

2.2 实训共享平台技术架构设计

2.2.1 实训共享平台物理技术架构设计

电力企业的信息通信实训共享平台技术架构设计如图2所示。其主要包含云平台资源池、云网络以及设备资源池3个部分。通过云计算、云服务以及云桌面等云计算技术，实现实训资源共享云平台化。通过云网络建立各单位各部门实训资源设备的环联互通，通过SDN+VXLAN实现实训设备资源池化[8]。

图2 实训共享平台物理技术架构设计

实训共享平台的总体架构基于电力企业的业务实训场景进行模块化设计，采用虚拟化和云计算技术构建统一的实训资源共享基础设施资源池，为实训场景提供敏捷、可靠、安全且弹性的云平台基础设施服务，满足电力企业公司未来三至五年的信息通信实训环境需求。实训共享平台架构具备良好的可扩展性，保证未来实训场景业务的动态扩展和新业务的快速上线。

2.2.2 实训共享平台共享资源使用架构设计

电力企业实训共享平台除物理平台的搭建外，需要设计规划共享资源使用架构。其目标是实现服务运营管理、服务资源管理、服务流程管理、服务器管理、虚拟化资源管理、信息通信设备管理以及用户角色和权限管理等多种功能设计。通过自助服务、服务自动化编排以及智能分析等手段，构建具有高效快捷的自动化管理和高效智能的实训共享平台管理能力[9]。共享资源使用架构如图3所示。

图3 共享资源使用架构

共享资源使用架构设计的原则和目标是将服务器、存储以及网络资源统一抽象成虚拟云实训平台数据中心，实现资源融合、动态伸缩以及灵活流转。向上提供统一管理接口，为资源调度层提供可灵活配置和快速交付与调度的实训服务，包括模板服务、资源服务以及应用软件服务等[10]。

2.2.3 实训共享平台应用场景设计

根据前期对实训共享平台应用场景和流程设计的调研，梳理出以下3类较为典型的应用场景。同时在未来业务发展中仍可以不断完善场景及流程规划，实现实训共享平台的可落地[11]。

（1）业务场景一：各省实验室不具备实训条件。实验室无所需的实验环境，导致员工无法进行现场实训培训。此时可以向实训共享平台申请具备实训环境的实验室进行实训培训，员工可远程接入环境进行实践操作。

（2）业务场景二：训战结合，MOOC先行。训战培训已成为广大企业内训体系的重要培训手段之一。其要求以“终”为“始”，聚焦工作真实业务场景，满足岗位技能提升和业务发展的需求，促进业务可持续发展。训战包含前置的MOOC学习，员工每天自行安排0.5～1 h在线学习理论知识。完成后，可申请环境自主上机进行操作演练，也可在学习MOOC课程中嵌入实验任务，提升学习的效果。

（3）业务场景三：技能大比武。技能大比武是企业内部促进员工学习热情，选拔优秀人才的重要手段。利用电力企业全国各省市的实验室设备，通过实训共享平台实现现网场景化，将不同地域、不同产品以及不同厂家的产品，通过实训资源共享平台的云网络进行连接组网，模拟现网真实场景，组织员工之间的技能比拼。

2.3 实训共享平台功能设计

参考业界成功应用及实践调研，本文也收集和展示了已有的成熟实训共享平台功能和使用界面，为电力企业的实训共享平台建设提供直观参考和借鉴。实训共享平台可以提供角色功能清单、通用角色、自定义角色、批量导入用户、新用户自注册、编辑用户信息以及查询和导出用户信息等权限，还提供多层级分域、管理员跨域以及用户切域管理等域功能。实训共享平台中，用户可在实训环境服务目录中查看到管理员预定义的各类实训服务，并根据自己的业务需要选择相应的实训服务提交申请。申请时可以指定实训服务的方式、数量、规格以及组网方式。此外，实训共享平台还支持上传背景图、放大和缩小图标、配置设备端口参数、设备连线以及添加热点等功能。很多实验场景的设备之间需要搭建组网。在建立设备连线具有拖拽连线和选择设备自动加载端口两种方式，在跨产品和跨地区组网时，提供多种类型的灵活组网方式，满足模拟现网实际场景的需求。另外还可以监控学习进度、记录学习行为、监控考试结果以及分析学习结果数据，支持可视化数据报表，通过实时查看学习行为数据可获得最终的学习情况和效果[12，13]。

3 结 论

电力企业在信息通信实训共享平台建设方面存在巨大潜力和建设优势。从技术维度和人才培养时效性等方面综合考虑，均具备较高可行性。通过实训共享平台研究和建设，能加强地域之间人才培养合作，最大化利用现有实训资源，实现电力企业信息通信人才培养方式的创新。