e-Škole donose novu generaciju bežičnih mreža

Ukupno 1,6 milijardi kuna bit će uloženo u digitalnu transformaciju osnovnih i srednjih škola do kraja 2022. godine kroz e-Škole, jedan od najvećih projekata u obrazovnom sustavu. Cilj projekta je doprinijeti jačanju kapaciteta osnovnoškolskog i srednjoškolskog obrazovnog sustava kako bi učenici bili spremni za moderno tržište rada, daljnje školovanje i cjeloživotno učenje.

Nositelj projekta, Hrvatska akademska i istraživačka mreža - CARNET započela je s provedbom pilot projekta još 2015. godine, a na temelju rezultata i iskustava iz pilota, krajem 2018. krenula je u provedbu druga faza projekta koja obuhvaća sve škole financirane iz državnog proračuna.

CARNET u osnovne i srednje škole u Hrvatskoj ugrađuje bežične mreže koje podržavaju Wi-Fi 6 standard. Za nastavnike i učenike to znači brzu i efikasnu mrežu koja omogućava stalnu povezanost uz maksimalne performanse i visoko korisničko iskustvo.

e-Škole su odličan primjer cjelovitog i sveobuhvatnog projekta u kojemu se, uz uvođenje tehnologije i infrastrukture u škole, pružaju i digitalni sadržaji te sustavna podrška i edukacija nastavnika i učitelja. Za škole to znači da će učitelji, nastavnici i ravnatelji na raspolaganju imati različite e-usluge za unaprjeđenje nastave i povećanje kvalitete poslovanja škola, ali i brojne digitalne sadržaje pomoću kojih učenje i poučavanje postaje lakše i zanimljivije. Usto, djelatnici škola imat će priliku razvijati svoje digitalne vještine kroz organizirane edukacije te kontinuiranu stručnu i savjetodavnu podršku.

Sve to potrebno je kako bi obrazovni sustav omogućio stjecanje znanja i vještina presudnih za život i rad u 21. stoljeću, kako u školi, tako i na način da učenici mogu pratiti nastavu i pristupati sadržajima s bilo kojeg mjesta. To se pokazalo osobito važnim tijekom prošle i početkom ove godine, kada je veliki broj učenika nastavu pratio od kuće.

Temelj za učinkovito korištenje e-usluga i e-sadržaja koji će biti razvijeni kroz e-Škole je uspostavljena infrastruktura dostatnih kapaciteta i adekvatnih performansi, od krajnjeg korisnika na školi do CARNET Oblaka. Tako je za sve veće škole u Hrvatskoj predviđeno projektiranje i izgradnja pasivnog i aktivnog dijela školskog LAN-a (Local Area Network), fokus je postavljen na dizajn i implementaciju bežične mreže, a sve je prilagođeno specifičnostima pojedinog objekta. Škole se, prema potrebama i mogućnostima, povezuju na privatnu mrežu CARNET pristupnim vezama različitih tehnologija i kapaciteta (od vDSL-a do optike).

U dijelu infrastrukture CARNET okosnice, na lokacijama županijskih i regionalnih čvorišta nadograđuju se mrežni kapaciteti i mrežna oprema kako bi se podržala povezanost svih škola i implementacija školskih servisa. Projektom e-Škole, uz nadogradnju mreže, predviđena je i nadogradnja računalno-spremišnih resursa u podatkovnim centrima koji usluge iz Oblaka poslužuju CARNET-ovim korisnicima. Za postizanje optimalnog korisničkog iskustva i zadovoljstva korištenjem usluga i sadržaja bitno je kvalitetno funkcioniranje svih infrastrukturnih slojeva, od pristupne mreže i opreme na školama, preko agregacijske mreže, do temeljne mreže (backbone), opreme u podatkovnim centrima i veze na "javni" internet. No, svakako, sve započinje u lokalnoj računalnoj mreži pa se njenim funkcionalnostima pokušavaju što točnije adresirati potrebe krajnjeg korisnika. U slučaju škola, to znači primarno povezivanje s nastavnim i poslovnim procesima u svakodnevnom radu. Stoga CARNET u škole u Hrvatskoj uvodi novu generaciju bežičnih mreža, s podržanim Wi-Fi 6 (802.11ax) standardom, čime osim većih brzina donosi i niz novih funkcionalnosti kako bi korištenje navedenih tehnologija i sadržaja bilo brzo i neometano.

Naglasak Wi-Fi 6 je na boljem i efikasnijem upravljanju prometom. Wi-Fi 6 pruža pouzdanu i efikasnu povezanost većeg broja uređaja na pojedinu bežičnu pristupnu točku (AP), pružajući do tri puta veće brzine, manju latenciju mreže te smanjuje smetnje koje mogu negativno utjecati na performanse mreže. Za razliku od 802.11ac standarda koji radi samo na 5 GHz rasponu frekvencija, 802.11ax radi na 2.4 GHz i 5 GHz, a u budućnosti i na 6 GHz. Dodatno, 802.11ax će moći komunicirati s legacy 802.11 a/b/g/n/ac radijima.

U praksi to znači da će se školama osigurati moderna bežična mrežna infrastruktura koja omogućava istovremeno spajanje svih učeničkih uređaja i pristup edukativnim aplikacijama i multimedijskim sadržajima koji s vremenom zahtijevaju sve veću mrežnu propusnost. Wi-Fi 6 tako pruža učenicima i školskim djelatnicima mrežu koja je brza, efikasna, omogućuje stalnu povezanost bez zagušenja i pogoršanja performansi te pruža visoko korisničko iskustvo.

Wi-Fi 6 s novim naprednim funkcijama omogućava uštedu baterije korisničkih uređaja, a time se otvara veća mogućnost i za korištenje IoT (Internet of Things) uređaja u školama. Zbog najčešćeg prostornog rasporeda učionica u školama (prostorija do prostorije, svaka sa svojom pristupnom točkom) BSS (Basic Service Set Coloring) odvajanje i neometano korištenje RF kanala iznimno je važno za uspješnost odvijanja različitih scenarija u nastavi. Posljednja generacija sigurnosnog protokola WPA3 (Wi-Fi Protected Access 3) omogućuje podizanje razine kibernetičke zaštite korisnika školske mreže, što je iznimno važno u opisanim uvjetima sve snažnije ovisnosti nastave o ispravnom radu školskog IKT sustava.

Korištenjem dediciranih vanjskih aplikacija omogućena je upravljivost sustavom mrežnog rješenja za škole putem podržanih API (Application Programming Interface) poziva što omogućava bržu, jednostavniju i efektniju reakciju školskih administratora u otklanjanju poteškoća na mreži, kao i adekvatniju podršku CARNET-ovih službi.

Važnost kvalitetne i pouzdane mrežne infrastrukture pokazala se i uslijed izvanrednih okolnosti uzrokovanih pandemijom koronavirusa i odluke Ministarstva znanosti i obrazovanja o provođenju nastave u školama prema tri modela (nastava u školi, mješoviti oblik nastave i nastava na daljinu) što je povećalo opseg i intenzitet korištenja informacijsko-komunikacijskih tehnologija. Također, u pojedinim školama virtualna i klasična nastava se održavala istovremeno u više učionica u jednoj školi. Stoga, intenzivna primjena IKT-a u mješovitom obliku nastave, ali i redovnoj  nastavi u uvjetima pandemije iziskuju implementaciju podesivih tehnoloških rješenja koja su u mogućnosti snažnije podržati ovakve novonastale potrebe u osnovnim i srednjim školama.

Povećanje razine korištenja IKT-a nije samo privremena pojava uzrokovana održavanjem nastave na daljinu. Povećana upotreba IKT-a u nastavi evidentna je i u situaciji kada se nastava održava u učionicama te je očekivano kako će potrebe za funkcionalno adekvatnom infrastrukturom, koje proizlaze iz održavanja nastave na daljinu te povećanog korištenja IKT-a u nastavi u učionici, i dalje rasti.

S ciljem kvalitetnije podrške korištenja IKT-a u osnovnim i srednjim školama potrebno je osigurati pravovremenu intervenciju u prometu na linku za pojedinu školu da bi se omogućila neometana provedba svih nastavnih procesa te veći zahtijevani kapacitet za pojedini mrežni promet. Fokus se stavlja na bolju podršku multimediji, bolju upravljivost kroz središnji sustav za upravljanje i nadzor, veću brzinu pri uklanjanju tehničkih poteškoća, bolju podršku korištenja i slično.

Naime,  iznimno je važno brzo i efikasno klasificirati i zaštititi mrežni promet škola namijenjen nastavnim procesima, kako bi se nastava mogla nesmetano odvijati, odnosno osigurati mrežnu propusnost za pojedinu virtualnu učionicu, a ograničiti korištenje manje važnim aplikacijama poput Facebooka, You Tubea i sl. Naglasak je na očuvanju vremenski osjetljivih aplikacija, poput MS Teamsa, Google Meeta, Zooma, putem kojih se odvijaju videokonferencijski sastanci, nastava i interakcija između korisnika.

Ovaj zahtjev je posebno važan na lokacijama škola koje su povezane nižom ukupnom brzinom mrežne propusnosti na okosnicu CARNET mreže, posebice ako škole imaju veći broj učenika.

Wi-Fi 6 funkcionalnosti

Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA) - nadogradnja na OFDM iz 802.11n i ac standarda. OFDMA dijeli Wi-Fi kanal u manje dijelove koji se zovu Resource Units (RU). To omogućuje AP-u da istovremeno komunicira s više klijenata tako da im alocira pojedini RU. OFDMA može po potrebi alocirati cijeli kanal pojedinom klijentu, ili ga podijeliti na više RU, ovisno o prometu, čime se povećava efikasnost i smanjuje latencija u mreži. Idealan je za tzv. “low-bandwidth“ aplikacije.

Multi-user, multiple-input, multiple-output (MU-MIMO) - nadogradnja na MU-MIMO iz 802.11ac standarda, omogućuje istovremeno služenje do 8 klijenata u download smjeru, omogućuje MU-MIMO funkcionalnost na 2.4 GHz rasponu, a novost je i MU-MIMO funkcionalnost u upload smjeru. MU-MIMO omogućuje velike brzine za pojedinog korisnika te je idealan za tzv. “high-bandwidth“ aplikacije. MU-MIMO i OFDMA funkcionalnosti su međusobno komplementarne i zajedno se koriste kako bi pružile što bolje korisničko iskustvo.

Target Wake Time (TWT) - funkcija pomoću koje bežična pristupna točka definira specifično vrijeme za pristup pojedinih klijentskih uređaja bežičnoj mreži. Bežična pristupna točka i uređaji međusobno dogovore vrijeme u kojem će si slati podatke, a u ostatku vremena klijentski uređaji ne pokušavaju komunicirati nego stavljaju svoju mrežnu karticu u stanje mirovanja, što za posljedicu štedi bateriju uređaja i smanjuje koliziju paketa. TWT u teoriji dopušta klijentima da budu satima u modu uštede energije, što ga čini idealnim za mobilne uređaje i Internet Of Things (IoT) uređaje.

Basic Service Set Coloring (BSS Coloring) - omogućuje susjednim AP-ovima neometano korištenje istih kanala. To se postiže tako da AP u zaglavlje okvira doda identifikator pomoću kojeg diferencira promet, čime se maksimiziraju mrežne performanse čak i u jako zagušenim okruženjima u kojima dolazi do preklapanja kanala.

Quadrature amplitude modulation (QAM) - QAM je složena modulacija koja se koristi u bežičnoj komunikaciji u kojoj se podaci šalju preko radio frekvencija. Viša razina QAM znači veću propusnost bežičnih uređaja. Wi-Fi 6 novitet je 1024-QAM koji pruža 25 posto veću propusnost u realnim uvjetima, u odnosu na 256-QAM iz 802.11ac standarda.

Wi-Fi Protected Access 3 (WPA3) - nakon dugo godina je razvijen novi sigurnosni standard za Wi-Fi. Cilj WPA3 je poboljšanje cjelokupne Wi-Fi sigurnosti koristeći moderne sigurnosne algoritme. WPA3-Personal zamjenjuje PSK (Pre-Shared Key) iz ranijih WPA verzija sa SAE (Simultaneous Authentication of Equals)  autentikacijskom metodom, te pruža veću sigurnost čak i kada se koriste slabije lozinke. WPA3-Enterprise nudi mogućnost 192-bitne sigurnosti. Značajnije poboljšanje je Wi-Fi Enhanced Open koje omogućuje kriptiranu komunikaciju u otvorenim mrežama za koje nije potrebna lozinka. Svaki Wi-Fi 6 certificirani uređaj mora imati podržan WPA3.