論綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺建設的探索與實踐

　　隨著通信技術的發(fā)展及信息業(yè)務量的劇增,社會對通信專業(yè)人才的需求不斷加大,從近幾年的就業(yè)情況來看,企業(yè)需要的是既有較好的理論基礎,又有較強的實踐能力,并且了解通信行業(yè)技術的綜合應用型人才。因此,高校必須不斷完善通信實驗室建設,改進實驗模式,才能適應市場對人才的需求。我院于2009年提出了建設綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的計劃,并獲得了中央地方共建專業(yè)特色實驗室項目的資助。

　　1、實驗室現(xiàn)狀及建設綜合實驗平臺的必要性

　　2000年以來我院先后建設了計算機技術、電子技術、通信原理、高頻電子、EDA等基礎實驗室及檢測與控制專業(yè)實驗室。2004年通信專業(yè)開始招生,為滿足教學要求,籌建了通信專業(yè)實驗室。由于當時學校經(jīng)費緊張,制定了通信專業(yè)實驗室的建設在現(xiàn)有基礎上分兩步走的計劃：第一步,建設以滿足教學需求的基本型專業(yè)實驗室,主要完成光纖、程控、通信網(wǎng)、移動通信等專業(yè)課程實驗。該實驗室建設方案以各種實驗箱及相關的儀器設備組成,基本1人1箱,其特點是：技術成熟,投資少,維護方便。第二步,建設綜合通信網(wǎng)絡實驗室。第一步建設方案已于2006年完成。

　　2006年以來，通信專業(yè)實驗室在實驗教學工作中發(fā)揮了其應有的作用。但這些設備各自獨立,沒有形成網(wǎng)絡,系統(tǒng)性不強,實驗內(nèi)容多以演示、驗證為主。隨著通信技術的迅猛發(fā)展,這類實驗室條件局限性較大,沒有通信全程全網(wǎng)的系統(tǒng)性,學生對所學的專業(yè)課程缺乏系統(tǒng)整體概念,無法滿足對通信技術的深入研究及市場對人才的需求。因此建設綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺是非常必要的。

　　2、綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的建設思路與目標

　　隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展,電信領域正在向著移動化、寬帶化的方向不斷融合。因此,綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺建設的基本思路是建設一個集傳輸、交換、寬帶接入及有線、無線通信為一體的綜合現(xiàn)代通信網(wǎng)絡,是一個類似于電信系統(tǒng)的全真式網(wǎng)絡。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)模擬網(wǎng)絡運行,各個網(wǎng)絡對接,并能夠完成每種設備平臺的實訓與研究。通過該實驗系統(tǒng),讓學生從軟件到硬件全方位感受現(xiàn)代通信的真實環(huán)境,對所學專業(yè)有直觀的認識及深入的了解,提高專業(yè)素質,鍛煉動手能力,把學生培養(yǎng)成符合社會需求的綜合型、應用型通信技術人才。

　　3、綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的建設方案與內(nèi)容

　　建設方案既要技術先進,又要經(jīng)濟合理,通過反復多次的論證,提出了適應現(xiàn)有資金條件,適合當代通信技術發(fā)展的綜合通信實驗平臺。整個平臺由SDH傳輸網(wǎng)、程控交換網(wǎng)、移動無線接入網(wǎng)、EPON光接入網(wǎng)、網(wǎng)規(guī)、網(wǎng)優(yōu)等系統(tǒng)構成。

　　3.1 網(wǎng)絡拓撲結構

　　3.2 光傳輸系統(tǒng)

　　光傳輸系統(tǒng)是整個實驗網(wǎng)絡的核心,溝通了各模塊之間的通信聯(lián)絡。系統(tǒng)采用SDH技術,由3臺STM-1設備構成環(huán)形網(wǎng)絡。SDH技術是目前通信網(wǎng)絡的主流技術,它以其突出的技術優(yōu)勢為網(wǎng)絡提供優(yōu)質、高效、可靠的通信業(yè)務,能夠滿足寬帶數(shù)據(jù)及視頻圖像等多業(yè)務的傳輸需求,自愈功能強。掌握傳輸技術對通信工程專業(yè)的學生來說,是非常重要的。

　　傳輸系統(tǒng)選用華為公司的Optix155/622HMetro1000型設備,主要功能及配置如下：

　　(1)系統(tǒng)高階交叉能力為136×136VC4,低階交叉能力1638×1638VC12。

　　(2)單臺傳輸系統(tǒng)配置STM-1光接口2個,E1接口21個,FE接口數(shù)量為4個,支持155M至2.5G光速率的在線升級能力。

　　(3)具備多業(yè)務處理能力,提供多路E1，T1，E3和T3業(yè)務及各種音頻接口,數(shù)據(jù)接口功能。

　　(4)系統(tǒng)采用MSTP第三代技術,支持以太網(wǎng)信號的匯聚、二層交換和VLAN。

　　(5)傳輸系統(tǒng)配備了設備級管理軟件,在提供完備的網(wǎng)元級管理功能的同時,提供了網(wǎng)絡層管理功能,支持傳統(tǒng)業(yè)務的端到端管理。

　　(6)整個傳輸網(wǎng)絡保護機制健全,交叉、時鐘、電源均采用1+1保護措施,具備強大的告警分析和故障自動診斷功能,提高了網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全性和可靠性。

　　3.3 程控交換系統(tǒng)

　　程控交換系統(tǒng)采用華為公司C&C08程控交換設備,通過傳輸網(wǎng)絡及其他配合設備構建一個完全模擬實際應用的,具有局間交換、遠端接入功能的完整交換網(wǎng)絡。主要配置為：

　　(1)系統(tǒng)交換能力為16K×16K,配置模擬電話用戶96路,數(shù)字中繼120DT(最大可擴充至50000線模擬用戶及10000線數(shù)字中繼)。

　　(2)提供中國1號信令、7號信令,滿足局間通信的要求;提供語音業(yè)務及其他綜合接入業(yè)務,配置各種接口。

　　(3)提供設備級網(wǎng)管軟件,可對硬件設備進行設置、配置, 進行信令的觀測、跟蹤等。

　　3.4 TD-SCDMA移動通信無線網(wǎng)絡系統(tǒng)

　　TD-SCDMA技術是目前廣為使用的新技術,大幅提升了數(shù)據(jù)傳輸速率,實現(xiàn)了移動寬帶,能夠處理圖像、音樂、視頻等多種媒體形式,提供網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。

　　系統(tǒng)由TD-SCDMA無線側基站控制器單元(RNC)、無線側基帶處理及射頻單元(Node B)及無線網(wǎng)絡操作維護中心(OMC-R)等主要設備及相關系統(tǒng)軟件組成。

　　TD-SCDMA無線側基站控制器單元(RNC)采用華為公司新一代基站控制器DRNC820型設備,該設備集成度高、容量大、可靠性好,可以滿足未來高速分組業(yè)務發(fā)展,大大提升TD-SCDMA全系統(tǒng)的帶寬和容量。系統(tǒng)采用MAIO(Multiple Access To I n One)技術,統(tǒng)一ATM，TDM和IP交換體系,既支持對2G傳輸資源的前向兼容,也支持向全網(wǎng)IP的演進。設備采用模塊化設計,支持單框解決方案與平滑升級;采用雙平面GE Star交換網(wǎng),可提供最大120Gbps的交換容量;接口豐富,可提供多種組網(wǎng)方式。

　　TD-SCDMA無線側基帶處理及射頻單元采用業(yè)界技術領先的多形態(tài)統(tǒng)一模塊設計,具有體積小、容量大、功耗低、安裝靈活的特點,最大可支持36載扇的TD-SCDMA基帶處理能力。

　　操作維護系統(tǒng)主要完成軟件管理、故障管理、性能管理、測試管理、傳輸管理等功能。

　　3.5 EPON光接入系統(tǒng)

　　EPON光接入系統(tǒng)采用華為公司MA5680T型設備,具備多種豐富的功能特性,可提供大容量、高速率、高帶寬的語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務接入。設備為GPON/EPON一體化設備,滿足用戶擴容升級需要;系統(tǒng)能力滿足背板交換容量為275Gbps,業(yè)務交換容量雙向為68G;單框可支持ONU/ONT數(shù)為7168;支持3層特性,支持RIPV1/V2和OSPF路由協(xié)議;滿足多種FTTx組網(wǎng)應用,滿足基站傳輸、IP專線互聯(lián)、批發(fā)等業(yè)務組網(wǎng)需求。

　　3.6 網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)系統(tǒng)

　　無線網(wǎng)絡測試系統(tǒng)選用鼎利公司的測試軟件,具備完善的GSM/GPRS/TD-SCDMA/HSDPA網(wǎng)絡測試功能。能夠提供多種測試方法。

　　3.7 專用e-bridge實驗軟件

　　由于本次實驗平臺選用的硬件設備均為商用設備,所以要考慮整個網(wǎng)絡系統(tǒng)如何適合于學生進行實驗,一般來說,實際商用設備的管理終端數(shù)只有一個,這樣對于有40名學生的班級來說,需要分40組,顯然不現(xiàn)實。訊方公司研發(fā)的專用e-bridge實驗軟件,解決了多人操作的問題,滿足每個系統(tǒng)平臺可以40名學生進行實驗操作,把商用設備轉化為適合高校教學的實驗設備。

　　專用e-bridge實驗軟件具備實驗過程控制功能,實驗教師可靈活分配實驗項目和實驗時間,可以調(diào)整每組學生的實驗時間,軟件能同時滿足多人多次上機實驗的要求。

　　綜合實驗平臺系統(tǒng)組成除配置以上設備、軟件外,還考慮設置了通信電源設備、光纖配線架、數(shù)字配線架、音頻配線架等其他配合設備。

　　4、實驗項目內(nèi)容

　　整個實驗系統(tǒng)通過通信網(wǎng)管軟件,可滿足40個學生終端進行實驗操作,可開展的主要實驗項目內(nèi)容如下：

　　(1)SDH光傳輸系統(tǒng)：①傳輸設備配置實驗：通過傳輸網(wǎng)管軟件對設備進行操作加載及維護;硬件數(shù)據(jù)配置、分配功能模塊資源等;②組網(wǎng)實驗：可進行SDH鏈型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)組網(wǎng)配置;③通道保護實驗：通過對傳輸光口、邏輯系統(tǒng)、保護制式的設定,實現(xiàn)通道保護和復用段保護機制的實驗;④網(wǎng)管操作實驗;⑤開銷分析實驗：⑥傳輸復用解復用字節(jié)分析實驗等。

　　(2)程控交換系統(tǒng)：①交換機硬件配置實驗：通過交換機網(wǎng)管軟件對設備進行操作加載及維護;分配各個功能模塊資源;②用戶實驗：配置、分析用戶及號碼;本局用戶新業(yè)務設定及注冊等;③電話呼叫處理實驗：觀察呼叫處理過程、信號流程;④局間中繼信令系統(tǒng)實驗：包括NO1和NO7中繼調(diào)試,局向設置、路由選擇,觀察計發(fā)器信令流程及出局呼叫過程;⑤計費系統(tǒng)實驗;⑥全局綜合業(yè)務實驗等。

　　(3)RNC系統(tǒng)實驗：①數(shù)據(jù)配置實驗：對RNC設備狀態(tài)、網(wǎng)絡結構、后臺數(shù)據(jù)庫進行配置;②鏈路、通道信息配置;③小區(qū)參數(shù)配置、優(yōu)化、參數(shù)測試實驗;④RNA網(wǎng)絡結構實驗;⑤手機注冊、呼叫、切換流程分析等實驗。

　　(4)網(wǎng)優(yōu)、路測實驗內(nèi)容：①手機終端的測試：包括呼叫、數(shù)據(jù)業(yè)務、手機強制測試等;②室內(nèi)、樓宇、樓層測試、數(shù)據(jù)分析;小區(qū)覆蓋測試分析;③鄰區(qū)優(yōu)化測試,2G/3G系統(tǒng)間鄰區(qū)優(yōu)化分析;④網(wǎng)優(yōu)綜合測試實驗等。

　　(5)其他操作實驗：線纜布放、光纖接續(xù)、光纜終端盒接續(xù)等實驗。

　　5、綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的特色

　　(1)技術新,功能強,適用面寬。該實驗平臺模擬現(xiàn)代通信網(wǎng)絡系統(tǒng),集傳輸、交換、移動通信于一體,可進行通信工程課程實驗、畢業(yè)設計、專業(yè)實習等綜合實訓內(nèi)容。

　　(2)內(nèi)容廣泛、系統(tǒng)性強。以往的實驗內(nèi)容基本以驗證為主,綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的建成,提供了豐富、寬泛的實驗內(nèi)容,可開展大量的綜合型、設計型、研究型實驗,為師生提供了全程全網(wǎng)的實驗環(huán)境。

　　(3)系統(tǒng)配置高、操作性好。整個平臺硬件設備技術先進,軟件管理功能全面,可為學生提供良好的實驗操作條件。

　　綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的建設,從方案確定到設備選型、系統(tǒng)配置,思路明確、定位準確,建立了完善的實驗系統(tǒng),提升了實驗內(nèi)容的綜合程度,促進了理論與實踐的結合,必將為提高學生的創(chuàng)新思維、綜合能力,提高實踐教學質量起到重要的作用。