Laboratoř sítí a elektronických komunikací v rutinním provozu

Tisková zpráva přibližuje nově rekonstruovanou laboratoř na ČVUT FEL v Praze.

Klíčová slova: e-learning, výuka, laboratoř, elektronické komunikace, design

1. Úvod

V sedmém patře dejvického monobloku (s nádherným výhledem na panorama Pražského hradu) Fakulty elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze byla v říjnu 2010 dokončena náročná rekonstrukce Laboratoře sítí a elektronických komunikací. Nešlo však jen o pouhou výměnu dožilých technických celků či nábytku. Realizaci předcházela studie, která mapovala budoucí využití laboratoře; na základě této studie jsme pak navrhli a později realizovali komplex laboratoře, který umožňuje řadu provozních módů a moderní pojetí pedagogického procesu jako celku.

2. Výchozí stav

Východiskem byl technický stav původní laboratoře (poslední zásadní rekonstrukce proběhla v roce 1985); byly zde umístěny různé technologické celky zaměřené na oblast tehdy moderních datových komunikací. Rozvody (sdělovací i silové) byly ze zdvojené podlahy vedeny do studentských stolů. Stoly obsahovaly počítače s monitory; obojí skryté do rozměrných skříní umístěných na stolech (studenty nelichotivě přezdívaných „zákopy“). Pro zajímavost: prapůvodní výbavou laboratoře byla i desítka rozměrných dálnopisných strojů…

Obr.1: Stav laboratoře před rekonstrukcí a po odstranění původního zařízení a vybavení

Přístroje bylo nutno před zahájením každé laboratorní výuky pracně přemisťovat ze skříní na stoly. Na stolech byla k dispozici síťová infrastruktura a další typy připojení. Mezi jednotlivými řadami stolů bylo minimum místa, minimum prostoru bylo rovněž k dispozici studentům pro psaní poznámek na stolech. Situaci původního stavu demonstruje obr.1; na tomto obrázku je rovněž (pro představu rozsahu rekonstrukce) nová laboratoř zachycená ve stavu „nula“, tedy po odstranění původního zařízení a vybavení a po vybourání příčky do další místnosti, které zvětšilo prostor laboratoře.

3. Nové řešení laboratoře

Navrhovaná komplexní přestavba měla za cíl jednak odstranění nedostatků stávající laboratoře a dále přizpůsobení laboratoře současným technickým a technologickým řešením. Jednalo se o realizaci nové laboratoře podle těchto zásad:

Obr.2: Celkový pohled na laboratoř

1. zvětšení prostoru laboratoře, zvětšení prostoru pro studenty, vybudování technologického zázemí laboratoře;
2. zrušení dvojí podlahy; uložení silových a části sdělovacích rozvodů do podpodlahových kanálů a do stropního podhledu;
3. realizace světlovodných a metalických sdělovacích rozvodů;
4. vytvoření velkých pracovních stolů pro studenty;
5. umístění technologických prvků laboratoře distribuovaně do rozvaděčových skříní (racků) ve spodních částech studentských stolů (se zachováním prostoru pro studenty);
6. umístění studentských monitorů do spodní části stolů s možností výsuvu monitorů;
7. kryté umístění datových, silových a dalších zásuvek v jednotlivých stolech;
8. vybudování infrastruktury pro snímání, záznam a streaming výuky včetně postprodukce;
9. vybudování stabilní infrastruktury pro videokonference;
10. instalace moderní didaktické techniky;
11. instalace inteligentního ovládání laboratoře;
12. instalace dálkového dohledu nad laboratoří;
13. designové řešení laboratoře (barvy, zařizovací prvky).

Představu o stavu laboratoře dává obr.2.

4. Síťové technologie

Důležitou součástí infrastruktury laboratoře jsou prvky síťových technologií. Studentská pracoviště mají k dispozici rozvaděče (celkem jich je k dispozici deset), ve kterých jsou zakončeny optické, metalické (symetrické i koaxiální) rozvody.

Obr.3: Výbava studentského a centrálního rozvaděče

V každém z deseti rozvaděčů se nachází technologie přepínaného Ethernetu a to v počtu 3 přepínačů HP/3Com. Dva přepínače jsou L2 a jeden z těchto dvou má rovněž PoE (Power over Ethernet). Třetí přepínač je L3 a kromě klasických L2 funkcí umožňuje i L3 směrování, a to jak statické, tak i dynamické. Dále lze v rozvaděči nalézt tři směrovače Mikrotik, umožňující směrování na třetí vrstvě a manipulaci s pakety na vrstvě čtvrté až sedmé. Tyto směrovače mají implementovány všechny dnes běžně používané protokoly v sítích TCP/IP. V každém z rozvaděčů jsou instalovány dva počítače vybavené OS Windows a GNU/Linux. V technologické části laboratoře je umístěn rozvaděč, do kterého jsou svedeny všechny rozvody laboratoře, a to jak optické, tak metalické (symetrické i koaxiální). Je zde také centrální přepínač a směrovač pro celou laboratoř. Výbava rozvaděčů je patrná z obr.3.

5. Výuka

Cílem nové laboratoře je podstatně pomoci k zefektivnění výuky. Toho lze dosáhnout podstatnou změnou pedagogických scénářů používaných při výuce.

Hlavní zásadou je vysoká rozmanitost výuky. Do výuky patří zejména: kontakt s vyučujícím při přednáškách, teoretické semináře, simulace procesů, reálná měření a analýzy v laboratoři, e-learning a virtuální měření.

Pro zajištění uvedených postupů jsou k dispozici tyto stavební kameny:

1. datový sklad s přednáškami pro možnost časově flexibilního využití;
2. konzultační přednášky/semináře pro objasnění obtížnějších partií;
3. dálkově dostupné simulace a simulační programy technologických postupů v oblasti datových komunikací;
4. dálkově dostupná pracoviště pro konfiguraci zařízení;
5. laboratorní měřicí zázemí s flexibilním přístupem;
6. rezervační systém laboratoře (v přípravě);
7. sady laboratorních úloh;
8. portál pro zpracování výsledků úloh, simulací a testů včetně vhodného komunikačního rozhraní;
9. elektronická knihovna podpůrných materiálů (skripta, články, slides);
10. řídicí pracoviště učitelů;
11. výzkumnický prostor pro další rozvoj vědního oboru.

Obr.4: Detail učitelského prostoru a zadní pracoviště

Na obr.4 jsou patrné detaily učitelského prostoru a zadního pracoviště laboratoře, jehož (levá) část je určena pro odbavování (režii) streamovaných seminářů a videokonferenčních přenosů a (pravá) část je určena zejména pro samostatnou a projektovou práci studentů.

6. Závěr

Laboratoř má za sebou semestr rutinního provozu, během kterého bylo její vytížení okolo 35 vyučovacích hodin přímé výuky týdně, což představuje 50 % z celkového týdenního fondu vyučovacích hodin; zbytek připadne na přípravu výuky a práci doktorandů.

Během provozu jsme zaznamenali velmi pozitivní ohlasy jak od studentů, tak od učitelů.

7. Poděkování

Tento článek vznikl za podpory projektu z programu Fondu rozvoje vysokých škol, číslo projektu: A/a 1746/2010, název projektu: „Multifunkční samoobslužná laboratoř elektronických komunikací“. Veliké poděkování patří kolegům, přátelům a doktorandům, kteří se podíleli na ideovém návrhu, projektu, designovém řešení laboratoře či na dlouhé řadě dalších nezbytných prací.

Ing. Tomáš Zeman, Ph.D.
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta elektrotechnická
Technická 2, Praha 6, PSČ: 166 27, Česká republika
e-mail: zeman@fel.cvut.cz