联想云教室方案建议书-邮电职业技术学院

联想云教室 Lenovo leclass标准版方案建议书更新时间：9. 2017VersionFrank Jia1. 概述国家中长期教育改革和发展规划纲要（ 20102020 年）提出了到 2020 年教育改革和发展的战略目标：基本实现教育现代化，基本形成学习型社会，进入人力资源强国行列。刘延东副总理也曾在全国教育信息化工作电视电话会议上提出：“十二五”期间，要以建设好“三通两平台”为抓手，也就是校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通”，建设教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台。近年来，云计算因具备简化运维、资源灵活、按需分配、灵活扩展、节约成本、节能环保等多种特性，在各行业的应用越来越广泛。但在教育行业，由于部署困难、管理技术门槛高、用户体验差、初次投资成本过高等原因，云计算技术却迟迟未能落地。联想云教室是基于联想桌面虚拟化解决方案，打造的新一代计算机教室解决方案，由可提供强大桌面虚拟化功能的云教室主机，精美易管理的云终端，功能丰富的教学管理软件组合而成，可以为计算机教室提供零维护、易教学、更环保于一身的全新教学体验。1.1.传统桌面环境面临的挑战一直以来，传统教室采用功能全面的“胖客户端”PC，为学校电子教学提供教学平台。但是， 在不少使用实际使用情况中，胖客户端PC 并不适合电子教学，其缺点包括：维护成本高：多个教学场景可能需要多套PC硬件来支撑，同时，PC 管理工作包括部署软件、更新和修补程序等，由于这些工作需要对多种 PC 配置的部署进行测试和验证，因而会耗费大量的人力。同时，由于标准化程度不高，PC故障响应速度慢，支持人员经常需要亲临现场解决问题。教学体验差：教学场景的切换费时费力，件，机房管理员需要管理分布在不同地点的各种原因易引起终端软硬件的损坏， 面对广泛分布的 PC PC机，教学连续性差。此外，师生互动少，教学效果一般。硬鉴于上述缺点， 各家公司在不断针对教学场景评估并实施能够替代胖客户端PC的解决方案， 降低学校机房运维成本，优化教学体验，提升教学效率和效果。利用联想云教室解决方案，通过桌面虚拟化技术和传输协议两项关键技术提供集中管理、运行流畅的 Windows 教学桌面。依托多年的虚拟化技术积累以及多项自主知识产权，并结合虚拟化隔离、网络控制、终端管理等各种技术手段，我们为课堂提供一套完整的具有创新架构的虚拟化教学平台，旨在获得良好的教学体验，并且从根本上提升教学IT 环境的安全性、灵活性、可维护性和教学连续性。1.2.教育信息化政策支持国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020 年）到 2020 年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化。 加快终端设施普及，推进数字化校园建设，实现多种方式接入互联网。制定教育信息化基本标准，促进信息系统互联互通。教育信息化十年发展规划（2011-2020 年）通过建设信息化公共支撑环境、增强队伍能力、创新体制机制，实现教育信息化可持续发展。推进信息技术与教学融合， 建设智能化教学环境， 提供优质数字教育资源和软件工具， 利用信息技术开展启发式、探究式、讨论式、参与式教学等提高信息化教学水平。“十三五”规划设定的主要任务主要做好四个提升：提升教育信息化基础支撑能力；提升信息化服务教育教学与管理的能力；提升教育信息化促进教育公平、提高教育质量的能力；提升数字教育资源服务水平与能力；教育“薄改”项目教育薄弱地区改造具体实施原则：覆盖贫困地区，聚焦薄弱学校；坚持勤俭办学，满足基本需要；加强省级统筹，分步逐校实施；2017 年农村义务教育薄弱学校改造计划中央专项资金共60,800 万元2. 用户需求分析教学体验差采用传统的计算机教室模式，教师及学生经常需要等待漫长的系统启动时间，60%的计算机教室 PC开机需要 2 分 30 秒以上，导致浪费了大量的教学时间在系统启动及重启的过程中。同时，针对于中小学及中职学校，学生的自控能力比较差，教师很难在教学过程中对学生行为进行有效管控，导致容易出现各类软硬件故障引起的教学事故，教学连续性保护也是学校十分关心的问题。为此，学校需要谋求一种行之有效的解决方案：即能实现终端桌面的集中管理又可以保障计算机教室易部署、易管理、易使用，为计算机教学保驾护航，达到管理员、教师和学生多赢的目的。运维管理难学校内的 PC数量往往有几百台之多。如果针对几百台PC机进行维护和部署新教学应用，对于运维人员是非常复杂而繁重的。目前一直使用独立的PC机方式进行运行和管理，但这种传统运行方式，虽然对于学生来说比较灵活方便，自由度也较高，但是会给管理员带了大量的运维工作，每台PC的独立运行， 不仅增加了授课教师及机房管理员的维护工作，同时也带了很多的不安全因素。同时，每台操作系统都需要逐台进行操作系统的升级、打补丁等操作，当需要更换课程，就必须由教师或机房管理员提前花费大量的时间重新配置操作系统及逐台安装应用程序，这种重复性的工作工作量巨大且效率低下，大大的增加了管理成本。教学演进慢根据教材不同，学生上课所需要的操作系统以及配套使用的信息化类教学软件，比社会、市场的主流软件至少落后 1-2 年以上，当学校需要上新教学软件或新技术时，在老旧的 PC 硬件上，有些根本无法使用。造成这种情况主要由于学校采购周期较长，基本在一年以上，有些软件的部署复杂程度较高，不能标准的快速部署，而且对于硬件和网络环境也是有要求的，所以如何加快新技术、主流软件的上线应用和快速部署也是校方关注的问题。TCO成本高多媒体教室的硬件性能一般，尤其是 PC机中，有很多性能落后需要淘汰的机器。而这种反复采购、淘汰、再采购、再淘汰的方式实际上是一种严重的资源浪费。如何在保障教学环境的前提下，降低校园计算机的资金投入也是校方一直在探讨的问题。3. 总体方案设计3.1.云教室方案概述联想云教室解决方案采用一台云主机提供30、 45、 60 基数的虚拟桌面或多台服务器为大型教室提供虚拟桌面，通过网络把虚拟桌面传送到云终端。学生通过云终端，能够体验完整的桌面环境；老师通过云主机， 能够灵活的发布多种教学桌面。云教室把师生之间的教学活动，变得更加高效、 简便、可控；云教室把优质的桌面资源、教学资源，通过网络传递到每一所学校、每一间教室、每一位师生。优质资源班班通，从云教室解决方案开始。图：云桌面基础架构3.2.云教室方案组成联想云教室基础架构：联想云教室基础架构由联想云教室主机、云终端、云教室管理软件构成，多台云教室主机可以放在各个教室，也可集中放在数据中心，并进行统一的调度和管理。云教室主机： 基于硬件的完全虚拟化， 实现资源池化， 将教学场景模板固化在服务器中， 统一编辑、升级、发布，并提供教学所需学生桌面的生成、分发。云终端： 联想云终端功耗低，学生通过云终端设备接入教学桌面，通过优化的显示驱动层技术，支持动态本地绘图指令，仅绘制画面更新区域，提高整体渲染性能，操作体验与物理机一致，同时协议支持 U 盘等 USB外设。云教室管理系统：云教室管理软件包括云教室系统日常管理功能和教学管理功能。系统日常管理功能集成了模板管理、桌面管理、终端管理等模块，简化了 IT 管理的复杂性，通过对服务器的监控让管理员老师对云教室系统的运行状态了然于心；教学管理功能，极大地方便了教师讲课，调动了学生积极性，提升了教学质量。4. 云教室标准版功能特性4.1.系统管理平台全中文 Web管理界面集群管理界面 ：云教室方案提供集群管理功能，即同时管理多个云教室，管理员可以在集群中心查看多个教室的上课情况，统一管理多个教室的服务器电源和模板。单教室管理界面：云教室方案提供单教室管理界面，管理员可以通过Web登录访问桌面单个云教室系统的管理界面，方便地进行服务器 IP 、模板、桌面和终端等配置和管理， 并可以灵活扩充教室规模。批量创建联想云教室解决方案通过模板，对模板的操作系统和应用软件的修改，来达到批量修改教室桌面环境、快速部署和统一升级的目的。虚拟桌面联想云教室方案，上课中使用的所有桌面的操作系统、应用系统都完全一样。云终端开机自动登陆对应的虚拟学生桌面，课程结束后，非考试模式桌面不会保存任何学生的任何修改。考试模式联想云教室方案，为支持在考试场景下，需要保留考试环境一段时间，以便进行回溯，提供虚拟桌面的考试模式，即服务器、虚机异常 / 重启后，虚机数据保留，并支持 D 盘功能，满足各类考试场景需求。离线模式联想云教室解决方案，为保证服务器宕机或者网络故障时，学生仍然可以正常使用桌面，提供离线模式，即服务器宕机或者网络故障时，进入学生终端本地系统继续上课，进行操作。系统升级云教室方案提供服务端和客户端的升级功能，帮助管理员远程完成升级操作。管理员只需登录单教室管理界面，就能针对服务端和客户端进行一键升级操作。日志管理云教室方案支持日志管理，记录用户登录、退出、桌面管理等最终用户操作行为，同时能够及时查看到系统状态，从而为管理员的日常维护和故障排查工作提供可靠的支持。4.2.教学管理平台联想云教室基础架构：联想云教室基础架构由联想云教室主机、云终端、云教室管理软件构成，并支持集群、大教室和 PC 利旧场景需求，多台云教室主机可以放在各个教室，也可集中放在数据中心，并进行统一的调度和管理。分组教学支持教师把上课的学生， 分成不同的小组来进行教学， 如考试、 发送文件、 禁网、黑屏等常规功能，同时支持已分组的学生进行组内演示。教学演示教师可以让学生在自己的屏幕上看到教师的屏幕内容， 教师的所有操作都将同步显示在学生的屏幕上，并通过与电子教鞭的结合完成常规教学的演示功能；支持服务器故障时的离线教学演示。随堂小考方便教师在授课过程中，可以随时对授课效果进行检查。随堂小考支持抢答和全班考试两种模式，并且在全班考试结束后，针对性的按题、按人、按知识点进行考试情况统计。发送文件将教师端的文件夹、任意格式的文件发送到学生端，可以在教师机和学生机间快速、方便地传递文件。在文件下发完成后，将提示学生文件所在目录，以方便学生查找。如果个别学生因为突然断网等原因没有收到文件，在教师机提示重新发送。收取作业用于教师收取学生作业，系统会把作业存放到教师机默认目录下，当收到学生文件时，按钮上会提示发送文件的学生人数，为方便教师查阅，教师机端可一键打开作业存放路径。“收取文件”自动排课自动排课功能，根据事先制定好的课程表，在设定的时间自动完成课程模板的切换。学生演示功能类似教师演示，当某个学生的操作比较典型时，教师右键单击该学生桌面，选择“学生演示” ，可以利用此功能将其桌面进行广播，让其为其他学生进行示范，使其他学生可以根据示范更好地领悟教学内容；教师可将其桌面最小化，以便教师进行其它操作。云重启当某个学生桌面死机无法操作时，教师端可右键单击该学生桌面，选择云重启按钮，则学生桌面马上重启，并且保留学生的操作痕迹，如编辑到一半的文件。远程协助教师可以连接到选定学生桌面，并进行操作，协助解决学生遇到的问题。课堂秩序控制为了维护课堂秩序，教师可以根据需要，支持限制U盘的使用、禁止上网、黑屏等操作。自由上机支持自由上机功能，进入自由上机课程后，学生端显示课程系统列表，学生选择自己需要的系统，进入学习。签到考勤支持签到信息与作业空间账号系统打通，点选班级后进行实名签到；同时，也支持非实名的直接签到；签到后考勤信息自动存放于桌面的“考勤统计”目录下。远程命令支持课前一键开启学生机；在课后一键关闭学生机或关闭服务器（含教室内学生机）。4.3.作业空间联想云教室方案中，管理员可以批量导入班级/ 教师 / 学生账号信息，并为教师/ 学生动态调整存储空间容量，旨在为学生提供一个专属的云盘空间，方便学生存放文件或素材，在以后课程需要的时候下载使用；支持教师在线布置作业、批改作业或设置班级内的优秀学生作业，学生提交作业并对优秀作业进行留言或点赞等互动。4.4.教学云终端Arm架构云终端（V100G3）联想云终端V100 G3（以下简称V100 G3）凭借其“简约大气、功能丰富、性价比高”从众多云终端产品中脱颖而出，机器采用瑞芯Cortex-A9Quad Core 处理器， 其支持多种桌面云连接协议，如CDP、Spice协议等等。支持各种播放器以及网页流畅播放720p 或 1080p 视频，支持流畅的officeRDP、办公以及网页浏览体验。终端本地系统仅起到联网和显示作用，不会存储用户的桌面数据。以卓越的性能和可靠的安全性满足用户桌面虚拟化的业务需求，再次引领云时代。用户通过该协议可以真正达到类似 PC 使用效果 . 全塑胶磨沙面外壳让机器质感细腻，外观和结构布局昭显出对终端机设计的专业水准；并且专注于每个细节，机身设计了上下对流散热孔，方便气体对流散热。挂架安装紧凑，自带防盗螺丝，无须另外购买防盗锁。底座带锁孔，可以用螺丝紧固在桌面，放上机器后，锁上防盗螺丝，可以满足各种用户在不同场合的安全使用。挂架和底座造型与机身的配合，浑然一体，简约大气。5. 云教室标准版方案价值极致教学体验高清视频体验：云教室方案的云终端支持1920*1080 分辨率和32 位彩色桌面显示。另外，传统桌面虚拟化方案在播放高清视频时主要采用服务器解码和播放，然后将变化中的图像按帧传输给前端显示设备，但这种方式对服务器性能要求高， 且非常占用带宽资源， 往往效果不好。 而云教室方案中将 1080P 高清视频流在服务器上进行编码和压缩，然后直接传输到前端设备，利用基于高清视频处理器和本地解码技术流畅地播放高清视频，给课堂带来极佳的视频观看体验。高效传输协议：虚拟桌面是通过网络从云主机获得从而显示在云终端的，其中最重要的组成部分就是桌面传输协议。云教室方案中的桌面传输协议通过高效流式压缩算法、智能压缩、图像缓存匹配等优化技术提升多倍以上的传输效率，能够满足低带宽的传输需求，带来绝佳的桌面体验和外设兼容性。自动化桌面部署：学生可在无人指导的情况下，通过云终端快速接入教学桌面，实现即插即用的终端操作体验。另外，相对传统 PC 上线前需要经过硬件采购、系统安装、桌面运维等一系列的繁琐、复杂的过程，在部署好云教室产品之后，教师可以通过教学模板来快速、自动地为学生创建教学桌面。管理员不仅可在控制台查看用户虚拟机的 CPU、内存、磁盘的详细情况，还可以对用户虚拟机进行开机、关机、挂起、重启等电源级别操作。当教学桌面出现故障后，只要重新启动就可以。智能开关机 ：基于联想云教室管理软件，智能开关机能够真正实现对云终端和教学桌面关机进行自动控制，能够实现上电自启动、远程开关机。如果云终端已经关机，而用户忘记关闭位于服务器上的虚拟桌面，此时虚拟桌面会自动关闭，从而可以节省服务器的硬件资源。方案多样性服务器选择多样化：提供3 种标准化服务器推荐配置，满足绝大多数云教室点数需求；终端选择多样化：提供ARM云终端 / 一体机；降低 IT 总体成本高效率、低能耗的云终端：云终端是一种理想的桌面设备，它外形小巧，无噪音运行，日常运行耗电量最低可以不超过瓦，经济环保。内存页合并：在云教室的建设方案中，云主机的投资占较大比例，硬件资源的节省可降低整套方案的投资成本，更好地推动云教室模式的落地。因此，我们创新性地提出内存页合并技术。当云主机承载了几十台虚拟桌面时，这些虚拟桌面都有相同的只读内存页面，比如操作系统执行代码等，针对相同的内存页面，内存页合并技术能够实现内存区域的共享，从而发挥内存的最大效率，节省服务器的物理内存空间，提升用户虚拟机的部署密度。通过实际测试数据表明，此技术至少可以节省20%云主机成本。6. 云教室总体方案优势云教室产品依托多年的虚拟化技术积累以及多项自主知识产权技术，为课堂提供一套完整的具有创新架构的虚拟化教学平台，旨在获得便捷的教学管理、极致的教学桌面体验，从根本上提升教学的安全性、灵活性，并创造一个绿色舒适的教学环境。6.1.便捷的教学管理融合桌面云管理和传统教学管理的思维习惯，对教学课程管理、教师备课课件、 点名等进行针对性设计，通过简单的操作，即可获得想要的教学场景、制作出生动的教学课件。一键完成教学课程环境准备后，学生终端自动完成开机；在完成相关课程操作后，可一键轻松结束课程，自动关闭学生终端。更加注重以学生为课堂的主体，通过教师演示、 学生示范、 集体讨论， 充分调动学生的主观能动性，积极参与到课堂教学中来，活跃了课堂气氛，提高了学习效果；通过黑屏、网络管理和U盘控制，很好的维护了课堂秩序。6.2.流畅的教学体验自主知识产权的桌面传输协议技术，带来极致的教学体验。在重定向基本绘图指令技术的基础上，通过高效流式压缩算法、智能压缩算法、图像缓存匹配等优化技术，包含多条如图形显示输出、键盘输入、用户接口设备、光标移动等专用通道，充分利用客户端CPU及渲染能力，降低网络带宽消耗，让您感受身临其境的高清世界，无论是使用播放器播放本地1080p 视频，还是浏览器，观看网络高清视频，画面和声音无任何卡顿。同时采用外设重定向，支持 U盘、打印机等多种类USB外设，方便教学中使用需要的外设，提升教学体验。6.3.连续的教学保障云教室提供完善的服务器状态监控功能，可以实时的查看到系统的运行状态和资源使用情况，从而能在第一时间采取有效的措施，保证系统正常运行。管理员登录时采用HTTPS加密传输、 学生访问教学桌面时仅传输图像变化和指令信息，不直接传输实际数据，并采用传输加密等手段，保证软件运行和维护安全。基于 IP 、服务的访问控制策略，减少异常流量的传输，保证系统带宽满足教学要求。最后，在教学桌面出现故障无法继续使用时，可以进行一键桌面重新启动，即时恢复教学桌面，将其对课堂教学的影响降到最低，服务器出现故障时，教师仍然可以通过教学演示继续授课，保障教学连续性。6.4.精巧的云终端设计云终端是一种理想的桌面设备，它外形小巧， 无风扇设计， 无噪音运行， 日常耗电量最高不超过瓦，是传统 PC机的 1/30 ，算上服务器的能耗，也比PC节省 80%以上。使用云终端，电子教室室温普遍降低约 4 摄氏度，学生桌位不再拥挤，空间释放约 40%，还有效的消除了噪声，为师生提供一个安静的教学环境。如果按一间教室 150台终端，每天使用 6小时，一年使用 200天，每度电元计算，一年能够削减约 80%的总体运营支出费用。表 5-1运维成本对比1间云教室 /年1 间传统 PC机房 / 年运维人力成本2500 元12500 元电力成本5010 元22650 元（按元 / 度，设备每天工作6 小时， 20w*150+30w*150+600w+250w=835250w*151=37750w每年上课 200 天）0w年运维成本合计7510 元35150 元7. 云教室方案配置本方案按照用户点数，桌面2G内存进行估算，如果有新的用户需求变化，可以适当增加服务器配置以满足需要。必选组件软、硬件配置方案组件具体内容服务器云主机云教室管理系统教师机教师机教学管理软件云终端学生终端其他配套显示器设备110 点 方案配置推荐基本配置型号数量Intel Xeon E5-2660 v4 * 2RAM 160GBSSD 240G MLC 2ThinkServer RD3502HDD 1TB SATA3 * 2NIC 1Gb * 2含 3 年软件免费升级保障LeClass 云教室系统1101 年 5*8 远程技术支持服务i5/4GB DDR3/500GB/Intel H81/集成显卡/DVD-RW/集成千兆网卡 / 前置 2 个 USB1ThinkCentre接口，后置 3 个 USB 接口， 1 个 DP，1个 VGA含 3 年软件免费升级保障LeClass 教学管理软件1101 年 5*8 远程技术支持服务双核主频，2G 内存、 16G SSD、Cloud Client V100 G31101*HDMI+1*VGA、 6*USB联想品牌英寸宽屏或英寸宽屏分辨率 1366 x 768110+1输入信号（如果选择一体机， 去掉此VGA 宽高比 16:9项）鼠标键盘USB接口鼠标键盘联想品牌110+1100 点 方案配置推荐方案组件具体内容基本配置型号数量Intel Xeon E5-2660 v4 * 2RAM 160GB服务器SSD 240G MLC 2ThinkServer RD3502云主机HDD 1TB SATA3 * 2NIC 1Gb * 2云教室管理系含 3 年软件免费升级保障LeClass云教室系统100统1 年 5*8 远程技术支持服务i5/4GB DDR3/500GB/Intel H81/集成显卡/DVD-RW/集成千兆网卡 / 前置 2 个 USB1教师机接口，后置 3 个 USB 接口， 1ThinkCentre教师机个 DP，1个 VGA教学管理软件含 3 年软件免费升级保障LeClass教学管理软件1001 年 5*8 远程技术支持服务云终端学生终端双核主频，2G 内存、 16G SSD、1001*HDMI+1*VGA、 6*USBCloud Client V100 G3联想品牌英寸宽屏或英寸宽屏分辨率 1366 x 768100+1其他配套显示器输入信号 VGA 宽高比 16:9（如果选择一体机， 去掉此设备项）鼠标键盘USB接口鼠标键盘联想品牌100+190 点 方案配置推荐方案组件具体内容基本配置型号数量Intel Xeon X5690 * 2DDR3 RAM 8GB*10服务器SSD 240G MLC 2SystemServer M34云主机HDD 600G SAS * 2NIC 1Gb * 2云教室管理系含 3 年软件免费升级保障LeClass云教室系统90统1 年 5*8 远程技术支持服务i5/4GB DDR3/500GB/Intel H81/集成显卡/DVD-RW/集成千兆网卡 / 前置 2 个 USB1教师机接口，后置 3 个 USB 接口， 1ThinkCentre教师机个 DP，1个 VGA教学管理软件含 3 年软件免费升级保障LeClass教学管理软件901 年 5*8 远程技术支持服务云终端学生终端双核主频，2G 内存、 16G SSD、1101*HDMI+1*VGA、 6*USBCloud Client V100 G3联想品牌显示器英寸宽屏或英寸宽屏分辨率 1366 x 76890+1其他配套输入信号 VGA 宽高比 16:9（如果选择一体机， 去掉此设备项）鼠标键盘USB接口鼠标键盘联想品牌90+1服务配置组件名称组件用途基本配置型号数量可选单位人 / 天实施部署服务云教室实施部署服务实施方案设计、部署、与运维培训联想（本项目规模需6人/天）可选服务上门巡检上门巡检服务提供寒假、暑假对学校云教室管理系统、云服务器、联想可选单位2 次 /云终端的质量检查服务，并提供专业的巡检报告年远程运维服务远程运维服务5*9技术支持服务，远程接入，实时响应。客户无需联想可选单位1 年IT 运维人员远程技术支持远程技术支持服务5*9技术支持服务，邮件、电话支持，2 小时内响应联想可选单位1 年服务上门技术支持上门技术支持服务5*9原厂认证工程师上门技术支持服务，第二个工作联想可选单位人天 /服务日到场年