IMMERSIVE META LEARNING SPACE FOR NETWORK MAJORS

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網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)沉浸式元學(xué)習(xí)空間

NECESSITY OF CONSTRUCTION

“元學(xué)習(xí)空間”包括“元認(rèn)知”沉浸式體驗(yàn)平臺(tái)、“元實(shí)訓(xùn)”虛仿仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、“元

場(chǎng)景”虛仿沉浸式平臺(tái)，學(xué)生通過(guò) 5G+硬件系統(tǒng)，沉浸到會(huì)展中心、商務(wù)酒店、智慧校園等

網(wǎng)絡(luò)工作場(chǎng)景，真實(shí)工作環(huán)境、設(shè)備、工作任務(wù)等逼真呈現(xiàn)，滿(mǎn)足學(xué)生專(zhuān)業(yè)和職業(yè)認(rèn)知、專(zhuān)

業(yè)實(shí)訓(xùn)和教師研創(chuàng)的需求。

網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)必要性

高投入：學(xué)?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室是最基礎(chǔ)、單一型號(hào)和廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)際行業(yè)應(yīng) 用中的接入、匯

聚等高端設(shè)備和覆蓋多廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，投入巨大；同時(shí)，如想完 整呈現(xiàn)數(shù)據(jù)中心行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，

投入巨大；

難再現(xiàn)：在學(xué)校現(xiàn)有傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室中，主要呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置，難以再現(xiàn)工作場(chǎng)景中崗位角色及網(wǎng)絡(luò)需

求探索分析、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)部署實(shí)施、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)調(diào)測(cè)試、項(xiàng)目運(yùn)維驗(yàn)收等真實(shí)工作場(chǎng)景中的業(yè)務(wù)

流程，難以再現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝部署等真實(shí)項(xiàng)目場(chǎng)景中工作過(guò)程；并且，網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)施有嚴(yán)

格的時(shí)效性，難以滿(mǎn)足學(xué)生按照教學(xué)安排進(jìn)入真實(shí)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)習(xí)。

難觀摩：絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心是企事業(yè)單位的保密區(qū)域，學(xué)生難以實(shí)地、 批量觀摩。元學(xué)習(xí)空間建設(shè)框架

圖：網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)沉浸式元學(xué)習(xí)空間建設(shè)框架

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網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)沉浸式元學(xué)習(xí)空間 “元認(rèn)知”管理平臺(tái)

“元認(rèn)知”管理平臺(tái)基于虛擬仿真技術(shù)打

造的，是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展歷程和內(nèi)容的展示

的學(xué)習(xí)平臺(tái)。平臺(tái)集合 VR、AR、人工智能

等技術(shù)融合三維、影視語(yǔ)音打造的。其中包含

網(wǎng)絡(luò)的前世今生、網(wǎng)絡(luò)通訊 VR 博物館、AR

系統(tǒng)三大模塊，采取模塊化管理的形式。學(xué)生

可通過(guò)管理平臺(tái)自主操作和體驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容，實(shí)

現(xiàn)了“突破時(shí)空限制，在互動(dòng)和探索中學(xué)習(xí)”

目的。

圖：“元認(rèn)知”管理平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)前世今生體驗(yàn)系統(tǒng)

《網(wǎng)絡(luò)的前世今生》主要展現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史，其中包含了烽火狼煙、騎馬送信、無(wú)線電

報(bào)、步話機(jī)、手持式電臺(tái)、中繼器、集線器、交換機(jī)等內(nèi)容，為體驗(yàn)者介紹網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史。影

片采用三維動(dòng)畫(huà)、二維動(dòng)畫(huà)、傳統(tǒng)視頻、畫(huà)面等多種展現(xiàn)形式。生動(dòng)形象地詮釋了主題內(nèi)容，

為學(xué)生提供豐富的視聽(tīng)體驗(yàn)，潛移默化地感受和了解網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史。

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網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)沉浸式元學(xué)習(xí)空間

網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史 VR 沉浸式虛擬體驗(yàn)博物館

基于網(wǎng)絡(luò)通訊發(fā)展過(guò)程所涉及的硬件迭代更新及其他使用環(huán)境等內(nèi)容，采用三維建

模打造的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊 VR 博物館，該展館是大的元宇宙平臺(tái)里的一部分，其中元宇宙

平臺(tái)包含會(huì)議、社交、數(shù)字展廳、數(shù)字虛擬人、文旅、科普教育等。

網(wǎng)絡(luò)通訊博物館里有網(wǎng)絡(luò)通訊發(fā)展的上百減硬件設(shè)備展示、交互、學(xué)習(xí)。沉浸式交

互體驗(yàn)學(xué)習(xí)有利于讓學(xué)生培養(yǎng)自我探索、自我學(xué)習(xí)的習(xí)慣，化被動(dòng)為主動(dòng)。博物館配備

有展品三維模型、圖文信息等多種形態(tài)展示內(nèi)容。

NETWORK DEVELOPMENT HISTORYVR IMMERSIVE VIRTUAL EXPERIENCE MUSEUM

網(wǎng)絡(luò)技術(shù) AR 數(shù)字展館

通過(guò) AR 技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專(zhuān)業(yè)相關(guān)硬件設(shè)備及其

他文化知識(shí)融合在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)， 體驗(yàn)者只需打開(kāi)手機(jī)攝

像頭識(shí)別圖片、實(shí)物，就可以與屏幕里的三維內(nèi)容交互，

如放大、縮小、拖拽、打字等交互。采用虛擬人作講解。

達(dá)到寓教于樂(lè)的目的。

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網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)沉浸式元學(xué)習(xí)空間

“元實(shí)訓(xùn)”網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)數(shù)字孿生云實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

“元實(shí)訓(xùn)”網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)數(shù)字孿生云實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)基于虛擬數(shù)字人、智能語(yǔ)音、視頻、智能

視覺(jué)、語(yǔ)義分割與理解、三維重建等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)路由交換類(lèi)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類(lèi)、操作系統(tǒng)類(lèi)、

網(wǎng)絡(luò)安全類(lèi)任務(wù)，為學(xué)生提供沉浸式的實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立解決問(wèn)題能力和

綜合職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成。體驗(yàn)者可以通過(guò)選擇操作，如同在一個(gè)真實(shí)項(xiàng)目和流程進(jìn)行學(xué)習(xí)。

“元實(shí)訓(xùn)”管理平臺(tái)

通過(guò) “元實(shí)訓(xùn)”管理平臺(tái)基于

數(shù)字孿生技術(shù)打造的，有元實(shí)訓(xùn)相關(guān)

內(nèi)容的展示和學(xué)習(xí)平臺(tái)。平臺(tái)在內(nèi)容

呈現(xiàn)上結(jié)合數(shù)字孿生、三維重建、影

視語(yǔ)音、視頻等技術(shù)，融合為網(wǎng)絡(luò)規(guī)

劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目場(chǎng)景展現(xiàn)形式，采取模塊

化管理的模式加以管理。學(xué)生可通過(guò)

管理平臺(tái)自主操作和體驗(yàn)相關(guān)展示

形式和內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)“突破時(shí)空限制，

在互動(dòng)和探索中學(xué)習(xí)”的目的。 圖：“元實(shí)訓(xùn)”管理平臺(tái)

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網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)沉浸式元學(xué)習(xí)空間 “元實(shí)訓(xùn)”網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部署虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

“元實(shí)訓(xùn)”網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)支持各種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠與實(shí)物網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，獲得的試

驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)工作原理科學(xué)先進(jìn)，構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境符合歐洲技

術(shù)標(biāo)準(zhǔn)局（ETSI）架構(gòu)，綜合利用了網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）、軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、大

數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生和虛實(shí)互聯(lián)等技術(shù)，平臺(tái)性能價(jià)格比極高，并且具有構(gòu)建靈活且速度快，維

護(hù)成本低且應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量（QoS）有保證等優(yōu)點(diǎn)。

平臺(tái)應(yīng)用案例

建立數(shù)字孿生 NFV 企業(yè)網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或系統(tǒng)的虛擬測(cè)試環(huán)境 網(wǎng)絡(luò)攻防演練

本平臺(tái)功能，能夠構(gòu)建與實(shí)際企業(yè) 網(wǎng)等價(jià)的

數(shù)字孿生 NFV 企業(yè)網(wǎng)。由于 NFV 企業(yè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、

技術(shù)、協(xié)議、應(yīng)用等于 企業(yè)網(wǎng)完全等價(jià)，原先哪

些不便在企業(yè)網(wǎng)上進(jìn)行的操作如可靠性評(píng)估、路

由調(diào)整、鏈路擴(kuò)容、新應(yīng)用測(cè)試等，就能夠在 NFV

企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行，并能夠得到可信的數(shù)據(jù)。中間窗口

展示了一個(gè)具有 7 個(gè)主干路由器的虛擬主干網(wǎng)，

通過(guò)向該主干網(wǎng)注入用戶(hù)流量，就能呈現(xiàn)出該網(wǎng)

絡(luò)的性能情況。通過(guò)改變某個(gè)鏈路、路由器的狀

態(tài)或路由，就能改變?cè)摼W(wǎng)絡(luò)的流量分布并在旁邊

的小窗口展現(xiàn)相應(yīng)的性能分析結(jié)果。

測(cè)試新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或系統(tǒng)需要搭建網(wǎng)絡(luò)測(cè)試環(huán)

境，有時(shí)因?yàn)橥顿Y巨大、周期漫長(zhǎng)或難以保證網(wǎng)絡(luò)

可靠安全而不可行或代價(jià)過(guò)高。圖 3 給出了一種

可行的方法，由平臺(tái)定制虛擬網(wǎng)絡(luò)提供測(cè)試資源與

環(huán)境，采用虛實(shí)互聯(lián)技術(shù)將被測(cè)試的設(shè)備或系統(tǒng)用

RJ45 線纜與平臺(tái)接口相連，就能夠得到與實(shí)際網(wǎng)

絡(luò)測(cè)試環(huán)境等價(jià)的測(cè)試結(jié)果。

下圖是虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻防研究的一

個(gè)示例，在這個(gè) DDoS 攻防應(yīng)用的可視化界面中

有多個(gè)窗口以觀察、分析、呈現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如攻

擊效果、流量分布等。其中的網(wǎng)絡(luò)路由器、主機(jī)、

C&C 和傀儡機(jī)等設(shè)備都具有標(biāo)準(zhǔn)和真實(shí)的功能，

實(shí)體間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議交互；平臺(tái)分析、處理與顯

示俘獲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)存儲(chǔ)和檢索

海量數(shù)據(jù)；平臺(tái)可重新定義或改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、定

義攻擊模式和攻擊流量等，使在互聯(lián)網(wǎng)上難以分

析研究的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用變得易于管控、方便定量分析。

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網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)沉浸式元學(xué)習(xí)空間 “元場(chǎng)景”管理平臺(tái)

平臺(tái)具有教學(xué)人員、組織、VR 教

學(xué)內(nèi)容、VR 教學(xué)實(shí)訓(xùn)、VR 教學(xué)數(shù)據(jù)

等模塊。對(duì) VR 教學(xué)內(nèi)容、VR 教學(xué)實(shí)

訓(xùn)、VR 教學(xué)數(shù)據(jù)等呈現(xiàn)時(shí)都須支持

3D 呈現(xiàn)，具體包括 3D 文字、3D 模型、

3D 數(shù)據(jù)，其中 VR 教學(xué)內(nèi)容、VR 教

學(xué)實(shí)訓(xùn)在管理平臺(tái)的簡(jiǎn)介須同時(shí)支持

2D 文字配 3D 模型方式與 3D 文字配

3D 模型方式，3D 模型須可沉浸式體

驗(yàn)。圖：“元場(chǎng)景”管理平臺(tái)

特定場(chǎng)景沉浸式演練系統(tǒng)，必須嵌入到沉浸式演練平臺(tái)中使用。該系統(tǒng)基于 Unity3D 引擎開(kāi)發(fā)，

再現(xiàn)會(huì)展中心網(wǎng)絡(luò)、商務(wù)酒店網(wǎng)絡(luò)、智慧校園網(wǎng)絡(luò)等行業(yè)場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與部署工作流程，通過(guò)“網(wǎng)

絡(luò)需求探索分析”、“網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)”、“網(wǎng)絡(luò)部署實(shí)施”、“網(wǎng)絡(luò)聯(lián)調(diào)測(cè)試”、“項(xiàng)目運(yùn)維驗(yàn)收”

五個(gè)模塊讓學(xué)習(xí)者身臨其境地學(xué)習(xí)，可在 Windows 操作系統(tǒng)中運(yùn)行，基于虛擬數(shù)字人、智能語(yǔ)音、

視頻、智能視覺(jué)、語(yǔ)義分割與理解、三維重建、三維空間識(shí)別與追蹤、三維實(shí)時(shí)定位等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)

復(fù)雜空間場(chǎng)景和精細(xì)空間場(chǎng)景的沉浸式 3D 學(xué)習(xí)體驗(yàn)。各場(chǎng)景有多個(gè)虛擬角色進(jìn)行互動(dòng)，配備有資

源池，并有一定的容錯(cuò)路徑，選擇不同的操作會(huì)產(chǎn)生不同反饋結(jié)果，可測(cè)試學(xué)生是否掌握正在的知

識(shí)點(diǎn)。

“元場(chǎng)景”虛仿沉浸式演練系統(tǒng)

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網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)沉浸式元學(xué)習(xí)空間

通過(guò)會(huì)展中心網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供

沉浸式的實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)，讓學(xué)生近距離的感受 VR 技

術(shù)的“臨境、交互、感知”特性，強(qiáng)化學(xué)員感受，

豐富趣味性，打破思維慣性，讓學(xué)生在會(huì)展中心

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中模擬實(shí)戰(zhàn)，學(xué)習(xí)會(huì)展中心網(wǎng)

絡(luò)整體工作流程，會(huì)展中心虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目匹

配有三維模型動(dòng)畫(huà)展示、二維動(dòng)畫(huà)模擬、圖文信

息介紹等多形態(tài)的展示內(nèi)容，同時(shí)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容匹配

網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)核心課程，讓學(xué)生在虛擬場(chǎng)景的操作流

程中掌握網(wǎng)絡(luò)核心專(zhuān)業(yè)課程。

通過(guò)商務(wù)酒店網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，為學(xué)生提供沉浸式

實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)，讓學(xué)生聲臨其境的感受虛擬商務(wù)酒店

現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)工作流程。學(xué)生可以通過(guò)實(shí)訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)整體

工作流程，如同在一個(gè)真實(shí)項(xiàng)目和流程程進(jìn)行學(xué)

習(xí)，匹配有三維模型動(dòng)畫(huà)展示、二維動(dòng)畫(huà)模擬、

圖文信息介紹等多形態(tài)的展示內(nèi)容，同時(shí)實(shí)訓(xùn)內(nèi)

容匹配網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)核心課程，讓學(xué)生在虛擬場(chǎng)景的

操作流程中掌握網(wǎng)絡(luò)核心專(zhuān)業(yè)課程。

03 會(huì)展中心網(wǎng)絡(luò)沉浸式演練系統(tǒng)

02 商務(wù)酒店網(wǎng)絡(luò)沉浸式演練系統(tǒng)

以學(xué)校的教學(xué)樓、實(shí)訓(xùn)樓和計(jì)算機(jī)學(xué)生宿舍

為項(xiàng)目綜合實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目資源，以新建和改造兩種方

式來(lái)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目，基于課程整體架構(gòu)、原

理及常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，采用各類(lèi) VR 元素，例如

三維模型、VR 模板、三維動(dòng)畫(huà)、三維仿真、數(shù)

據(jù)可視化、融媒體資訊、AI 決策等，建設(shè)形成項(xiàng)

目實(shí)戰(zhàn)實(shí)訓(xùn) VR 教學(xué)資源，根據(jù)教學(xué)需求結(jié)合各

類(lèi)交互、顯示方式即可實(shí)現(xiàn)交互式 VR 教學(xué)。

01 智慧校園網(wǎng)絡(luò)沉浸式演練系統(tǒng)

元宇宙時(shí)代助力職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)改革創(chuàng)新

In the era of meta universe, help the reform and innovation of Network Specialty in Vocational Colleges網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)需求問(wèn)卷

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