Anaheim Union HSD

Acerca de

El Distrito Escolar Unificado de Preparatorias de Anaheim (Anaheim Union High School District, AUHSD) fue fundado en el año 1898 en California. Cuenta con aproximadamente 31.000 estudiantes, por lo que es uno de los distritos escolares más grandes del estado. El distrito abarca 46 millas cuadradas y se extiende por las ciudades de Anaheim, Cypress, Buena Park, La Palma y Stanton.

Cuello de botella en la conexión a Internet de uso compartido

DESAFÍO

• La congestión en la única conexión a Internet de 1 Gbps ralentizaba el acceso en las 19 escuelas del distrito.
• El esquema de dispositivos 1:1 ocasionaba que decenas de miles de dispositivos descargasen las actualizaciones de software al mismo tiempo, lo que empeoraba la congestión.
• Para lograr los objetivos del aprendizaje independiente, se necesitaba un acceso veloz a Internet desde el aula.

SOLUCIÓN

• Se implementaron 7 CACHEBOX420s en el núcleo de la red para eliminar el acaparamiento del ancho de banda durante las actualizaciones de software y acelerar el acceso al contenido educativo para los estudiantes de todo el distrito.

BENEFICIO

• Se eliminó hasta el 95% del tráfico de software de la conexión a Internet de AUHSD.
• La entrega de contenido desde el almacenamiento en caché, incluidos YouTube e Illuminated, se aceleró un 450% en promedio.

En los EE. UU., es común que las distintas escuelas de un distrito se interconecten a través de una red de área extendida (WAN). Esto facilita compartir los recursos de los planes de estudio con los sistemas de información estudiantil de todo el distrito.

Este enfoque representa un importante retroceso. Cualquier problema con la conexión a Internet o una repentina sobrecarga de la demanda en cualquiera de las escuelas afecta a los estudiantes y maestros de todas las escuelas conectadas a la WAN. Tal era la situación en el Distrito Escolar Unificado de Preparatorias de Anaheim (AUHSD), donde la conexión a Internet de 1 Gbps se compartía entre las 19 escuelas del distrito.

Estas escuelas se conectaban a un anillo de fibra de 10 Gbps, que podía atender cómodamente al tráfico entre los sitios. Pero la conexión a Internet de la escuela era un cuello de botella, propenso a sobresaturaciones y frustraciones dentro del aula.

Sophie Clark, Consultora de Ventas de CACHEBOX para escuelas de EE. UU. explica lo siguiente: “Los maestros instruyen a los estudiantes a obtener el material educativo en línea al inicio de la clase pero, a menudo, abandonan el plan de estudio cuando los estudiantes tratan de acceder al mismo tiempo al contenido y la red se satura por completo. Durante el año escolar, las interrupciones como esta pueden sumar días de tiempo perdido para el aprendizaje”.

El problema solo iba a empeorar: AUHSD anticipó un “mayor uso de la tecnología en el aprendizaje, las evaluaciones en línea y la tendencia general hacia los sistemas empresariales alojados y con contenido más sofisticado”. El distrito había invertido en aproximadamente 22.000 dispositivos para que los estudiantes lo utilicen en las aulas y en los laboratorios informáticos, por lo que necesitaba asegurarse de que la red pudiera lidiar con el inevitable crecimiento del tráfico.

La congestión es el problema…

Además de la demanda sobre la conexión a Internet cuando los estudiantes utilizan activamente sus dispositivos, la red necesita atender las frecuentes actualizaciones de sistemas operativos, antivirus y demás software de los dispositivos en sí. Tan pronto como los proveedores de software lanzan una actualización, los dispositivos solicitan estos archivos grandes de manera automática y, a menudo, simultánea. Y cuando cada uno de los hasta 22.000 dispositivos solicitan una copia de estos archivos desde Internet, la congestión es inevitable.

Si 500 dispositivos se conectan a Internet a través del enlace de 1 Gbps de Anaheim para solicitar un archivo de actualización de Windows de 500 Mb, es posible que la descarga se realice en menos de 5 si:

• no existen otras solicitudes que la conexión deba atender;
• el servidor web de origen tiene la capacidad para manejar la demanda actual sin demoras;
• no existen problemas de latencia o cuellos de botella entre el dispositivo y el archivo.

Bajo estas condiciones “perfectas”, 1000 dispositivos pueden actualizarse en 10 minutos. Pero con decenas de miles de solicitudes, las conexiones de descarga deberán permanecer abiertas mucho más tiempo, lo que ocasionará una elevada congestión sobre el enlace WAN. Así, los estudiantes y maestros verán que el acceso a Internet desde el aula es lento y, a veces, inutilizable.

Para Anaheim o para cualquier distrito escolar grande que funcione con un esquema de 1 dispositivo a 1 estudiante (1:1), actualizar la capacidad de la conexión a Internet a 1 Gbps, 2 Gbps o incluso a 10 Gbps (además de exceder el presupuesto para tecnología de muchos distritos escolares) solo mitigaría parcialmente este problema de congestión. Muchas escuelas actualizan las conexiones año tras año pero, al igual que Anaheim, nunca llegan a contar con el ancho de banda suficiente para satisfacer las demandas de estudiantes y maestros. Una conexión de 1 Gbps es muy superior a las que utilizaban las escuelas hace tan solo 5 años. Con planes para introducir otros 10.000 dispositivos, Anaheim podía ver que necesitaría mucho más que un canal más ancho.

…mejoras en el aprendizaje, el objetivo…

La eliminación de la congestión ocasionada por las actualizaciones de software es solo una parte de la historia. Los distritos escolares como Anaheim invierten en conectividad y en dispositivos para mejorar los resultados del aprendizaje de los estudiantes mediante lo siguiente:

• Herramientas que les permitan a los maestros seguir de cerca el progreso de los estudiantes y adaptar la enseñanza según el ritmo de cada estudiante
• Contenido interactivo que despierte el interés de los alumnos y que comunique los problemas complejos de manera eficaz
• Repositorios de objetos de aprendizaje (LOR) basados en la nube que les permitan a los maestros acceder y compartir los materiales de las lecciones y didácticos comprobados

Estas herramientas pueden entregar las ventajas de las aulas tecnológicas solo si pueden accederse a una alta velocidad. El contenido interesante pierde impacto cuando los alumnos deben esperar a que se cargue un video.  Los maestros dejarán de utilizar un LOR si el sistema es demasiado lento o si la sesión se cierra constantemente.

El acceso rápido al contenido importante en el aula no es algo que las conexiones grandes pueden entregar por sí solas. La conexión a Internet es solo el último paso de un largo camino que el contenido web recorre antes de llegar a los dispositivos de los estudiantes. El resto del camino no está bajo el control del distrito: no importa con cuánta capacidad libre cuente una conexión a Internet en ese último paso si el contenido debe atravesar rutas congestionadas antes de llegar a su destino.

…y el almacenamiento en caché es la solución

Cada vez que se solicita un contenido por Internet, un dispositivo de almacenamiento en caché web puede almacenar una copia para entregarla la próxima vez que se la solicite desde de la LAN. Así que el contenido web solo debe viajar por su red veloz: las solicitudes web de los alumnos se procesan a la velocidad de la LAN.

Cuando decenas de miles de dispositivos solicitan el mismo archivo de actualización de software, solo se descarga una vez, lo que libera la conexión a Internet para el contenido educativo. Cuando un maestro instruye a todos los alumnos de una clase que vean un video en sus dispositivos, la primera solicitud se procesa a la mayor velocidad disponible de Internet. Las solicitudes siguientes se pueden entregar a la velocidad de la LAN, típicamente mucho más veloz que la WAN o Internet. Es crucial destacar que las aulas de las otras escuelas del distrito no compiten por la misma capacidad en la conexión a Internet.

Los técnicos de AUHSD estaban al tanto de los beneficios del almacenamiento en caché web.  Hace algunos años, analizaron el dispositivo de Bluecoat pero vieron que no admitía el almacenamiento en caché para el contenido de su interés.  Anaheim Union necesitaba una solución que brindara específicamente lo siguiente:

• Aceleración del tráfico tanto HTTP como HTTPS
• Aceleración de sitios específicos, incluidos YouTube e Illuminateed
• Reducción de la sobrecarga de archivos grandes de actualizaciones de software de Microsoft, Apple y Google.

El distrito deseaba conocer qué proveedores de almacenamiento en caché podían ofrecerlas, por lo que publicó un RFP:

“El distrito considera que la implementación del almacenamiento en caché web es un componente importante en la planificación de los próximos pasos. El distrito busca implementar una solución de almacenamiento en caché web para aprovechar los recursos de capacidad y mitigar los costos”.

Planeó actualizar su conexión a 2 Gbps y, al mismo tiempo, implementar una solución de almacenamiento en caché web. Esperaba incluso adquirir conexiones más grandes en los próximos años para satisfacer un crecimiento anual anticipado del 10% en el tráfico de red. Necesitaba una solución que se ampliara con este requisito.

Almacenamiento en caché para el contenido importante

Diseñado con y para las escuelas, CACHEBOX encajaba a la perfección con los requisitos de Anaheim. Con implementaciones realizadas en cientos de distritos escolares de los EE. UU. y muchos más en el resto del mundo, los ingenieros de Appliansys se enfocan más en los recursos y las necesidades de este sector que los proveedores de almacenamiento en caché centrados en empresas o en ISP.

Contenido EDU
CACHEBOX satisface bien las necesidades de contenido educativo importante para los maestros, incluidos Pearson SuccessMaker y SmartyAnts. Características especialmente diseñadas, como el almacenamiento en caché previo, les permiten a los maestros solicitar el contenido para almacenar en caché antes del comienzo de la lección, para que incluso el primer alumno que descargue un archivo lo haga a la velocidad de la LAN.

Tráfico moderno cubierto: almacenamiento en caché HTTPS
Es crucial destacar que CACHEBOX puede almacenar en caché el contenido entregado a través de HTTPS en entornos escolares sin comprometer la priva o la seguridad. La interfaz de usuario intuitiva de CACHEBOX coloca los controles simples al alcance de la mano del administrador de red, lo que facilita la configuración del manejo del contenido HTTPS.

Solución escalable con facilidad
Anaheim adquirió 4 CACHEBOX420 para implementarlos en un clúster en la escuela. Al usar el protocolo WCCP en enrutadores Cisco, el tráfico puede distribuirse entre las unidades de manera eficiente. Con controladoras de interfaz de red de 1 Gigabit Ethernet (1 GigE NIC) como estándar para admitir 10 GigE, CACHEBOX420 cuenta con la conectividad para dar soporte al crecimiento anticipado del distrito. Y aunque las unidades cuentan con la suficiente potencia de procesamiento para manejar un poco más de 1 Gbps de tráfico cada una, juntas admiten muchas veces la carga actual de Anaheim y pueden lidiar con comodidad con el crecimiento anticipado del distrito.

Gran rendimiento del almacenamiento en caché, asequible para el sector educativo

La Comisión Federal de Comunicaciones de los EE. UU. (FCC) ha reconocido el papel que el almacenamiento en caché puede jugar en el aprovechamiento de las inversiones en conectividad. Ha puesto a disposición fondos para que las escuelas adquieran un dispositivo de almacenamiento en caché según su esquema de Servicio Universal, comúnmente conocido como E-rate.

Anaheim había considerado utilizar los fondos de E-rate para cubrir parte del costo del almacenamiento en caché. Sin embargo, encontró que CACHEBOX es tan asequible que se podían comprar las unidades utilizando el actual presupuesto para tecnología.

CACHEBOX generó ahorros rápidamente. En el siguiente gráfico de informe, se muestra que, de los 12,6 TB de solicitudes para archivos de Windows Update en junio de 2016, más de 12,1 TB se entregaron mediante CACHEBOX.

A medida que el almacenamiento en caché sustituye una gran proporción del tráfico de la conexión de Internet, Anaheim puede planificar las futuras inversiones en capacidad con más énfasis en la mejora del rendimiento de la rutina que en lidiar con los picos máximos de demanda.

En el resumen del rendimiento para un único y atareado día en la escuela se muestra que los usuarios solicitaron casi 1,7 TB de contenido web y que más del 31% se entregó a través de CACHEBOX, no a través de la conexión a Internet. La eficiencia del proxy de 463% nos dice que el terabyte y medio de contenido entregado a través de CACHEBOX llegó a los usuarios más de 4 veces más rápido que el contenido entregado a través de la conexión a Internet.

Ya sea que opere una WAN que abarque un distrito grande o una única LAN escolar, el principio del almacenamiento en caché se amplía correctamente. Los alumnos utilizan los mismos dispositivos, ejecutan el mismo software y los maestros los dirigen a un contenido específico, así que existe un elevado volumen de solicitudes repetidas, incluso en las escuelas más pequeñas. Con CACHEBOX, no necesita adquirir el ancho de banda suficiente para satisfacer el tráfico duplicado. Además, CACHEBOX entrega el contenido a los estudiantes más rápido que su conexión.