Februar 2022
Die Digitalisierung der Schulen ist in aller Munde. Und kaum einer wird die Dringlichkeit des Themas bestreiten. Wie aber sieht das technische Gerüst der digitalisierten Schule aus? Teil drei unserer Serie zum digitalen Klassenzimmer.
Um den Gesamtkomplex der Digitalisierung besser verstehen und einordnen zu können, lohnt ein Blick auf die technischen Grundlagen. Bei Begriffen wie Server, Storage oder Access Points schrecken aber viele zurück. Technik? Nicht mein Ding. Zu kompliziert. Dieses Vorurteil möchten wir aus der Welt schaffen. Im dritten Teil unserer Serie beleuchten wir daher das technische Fundament des digitalen Klassenzimmers, geben einen leicht verständlichen Überblick zu Themen wie Netzwerk und Verkabelung und führen hilfreiche Handlungsempfehlungen an.
Das Netzwerk
Über das Netzwerk werden Geräte wie Laptops, Tablets, Drucker und Server miteinander verbunden. Grundsätzlich wird dabei zwischen dem kabelgebundenen LAN-Netzwerk und dem drahtlosen WLAN-Netzwerk unterschieden. Letzteres benötigt Komponenten wie Core-Switch, Router, Access Points und Firewall. Auf der Switch-Ebene spielt neben der Leistungsfähigkeit das Thema PoE (Power over Ethernet), also die Stromversorgung über das Ethernetkabel, eine wichtige Rolle. Denn mit PoE-fähigen Switches lässt sich der Installationsaufwand erheblich reduzieren (siehe „Die Verkabelung“). Auf Ebene der Access Points ist es von Vorteil, wenn diese zentral konfiguriert werden können. Andernfalls müssen die Access Points einzeln und manuell in das Netzwerk eingebunden werden. Besonders an größeren Schulen entsteht dadurch ein entsprechender Mehraufwand.
Im Schulumfeld ist es üblich, Netzwerke in verschiedene Bereiche zu trennen. Das kann dann beispielsweise ein pädagogisches Netz für Schüler und Lehrer sein oder ein dediziertes Verwaltungsnetz, das nur von bestimmten Personen eingesehen werden kann. Letzteres sollte besonders gut geschützt werden, da hier in aller Regel sensible Daten ausgetauscht und bearbeitet werden. Möglich wäre es beispielsweise, das Verwaltungsnetz vom WLAN-Netz zu trennen und als lokales Netzwerk bereitzuhalten.
Apropos Sicherheit und WLAN. Damit das Netz vor unterwünschten Zugriffen geschützt ist, sollte auf den Einsatz von Pre-Shared WLAN-Keys verzichtet werden. Denn bei diesem Ansatz kann jeder auf das Netzwerk zugreifen, der das Passwort kennt. Mehr Sicherheit bieten personalisierte Zugänge mit dediziertem Nutzernamen und wechselndem Domänen-Passwort.
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Server und Storage
Mithilfe von Server und Storage werden Softwareanwendungen, Daten und IT-Ressourcen auf einer zentralen Plattform gesichert, verwaltet und bereitgestellt. Dadurch können beispielsweise Lehrkräfte sowie Schülerinnen und Schüler problemlos auf digitale Arbeitsmaterialien zugreifen, diese parallel bearbeiten und anschließend wieder ablegen. Welche Server- und Storagelösung dabei in Frage kommt, ist von den jeweiligen Anforderungen abhängig.
In einem ersten Schritt gilt es daher die Rahmenbedingungen zu klären. Soll heißen: Möchten wir unsere Daten lokal in der Schule sichern oder extern in der Cloud? Möglich ist aber auch eine Hybridlösung, also eine Kombination aus Cloud- und Schulserver. Jeder dieser Ansätze hat seine Vor- und Nachteile. Bei einer reinen Cloudlösung können beispielsweise die lokalen Server- und Storage-Kapazitäten deutlich reduziert werden. Dann aber sind verbindliche Richtlinien zur Datenhaltung und zur Nutzung von Clouddiensten unerlässlich.
Schulgröße, Anzahl der Endgeräte sowie Nutzerzahl sind weitere Aspekte, die es zu berücksichtigen gilt. Ein wichtiger Faktor ist aber auch die inhaltliche Konzeption des Unterrichts. Sind zum Beispiel Video- und Podcastformate vorgesehen, werden auch Film- und Audioprogramme benötigt. Diese wiederum generieren erhebliche Datenmengen, die nur mithilfe einer leistungsstarken Server- und Storageinfrastruktur bewältigt werden können. Kommen hingegen kleinere Lernanwendungen, PowerPoint-Dokumente und ähnliches zum Einsatz, entfällt dieser Bedarf.
Die Verkabelung
Das digitale Klassenzimmer lebt von der Geschwindigkeit, also vom schnellen Zugriff auf Internet, Server und Storage. Voraussetzung hierfür ist die Verkabelung. Diese sollte ähnlich aufgebaut sein wie in der Privatwirtschaft. Dort wird in aller Regel eine Hybrid-Architektur gemäß DIN EN 50173 bevorzugt. Das bedeutet: Im Backbone-Bereich werden Glasfaserleitungen (LWL) mit mindestens 25 Gbit/s, besser aber 40 Gbit/s eingesetzt und auf den Schuletagen bandbreitenstarke Kupferkabel (Ethernet).
Bei den Glasfaserleitungen stehen zwei Fasertypen mit je spezifischen Vorzügen zur Verfügung: Singlemode und Multimode. Bei einer Singlemode-Infrastruktur sind die Investitionskosten etwas höher, dafür aber eignen sich Singlemode-Fasern für große Entfernungen sowie wachsende Bandbreitenanforderungen und ermöglichen ein schnelles skalieren der Backbone-Infrastruktur.
Bei der Etagenverkabelung kommt das Thema Power over Ethernet ins Spiel. Dank PoE-Verfahren benötigen Netzwerkgeräte – ein Switch oder ein WLAN Access Point – keine separate Stromverkabelung. Vielmehr beziehen die Geräte ihren Strom direkt über das Ethernet-Kabel (Netzwerkkabel). In der Folge müssen also deutlich weniger Kabel verlegt werden. Um die PoE-Standards zu erfüllen und Übertragungsraten von bis zu 25 GBit/s pro Ethernet-Link zu erreichen, empfehlen sich beispielsweise AWG 22 Kabel mit einer Bandbreite von mindestens 1300 MHz.
Endgeräte, Schulserverlösungen, Tools und Applikationen
Worauf gilt es bei Tablets, Notebooks und Smartboards zu achten? Welche Vorteile bieten Schulserverlösungen? Und was macht eigentlich ein Mobile Device Management? Diese und ähnliche Themen beleuchten wir dann im vierten und letzten Teil unserer Serie.
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