论综合通信网络实验平台建设的探索与实践
论综合通信网络实验平台建设的探索与实践
随着通信技术的发展及信息业务量的剧增,社会对通信专业人才的需求不断加大,从近几年的就业情况来看,企业需要的是既有较好的理论基础,又有较强的实践能力,并且了解通信行业技术的综合应用型人才。因此,高校必须不断完善通信实验室建设,改进实验模式,才能适应市场对人才的需求。我院于2009年提出了建设综合通信网络实验平台的计划,并获得了中央地方共建专业特色实验室项目的资助。
1、实验室现状及建设综合实验平台的必要性
2000年以来我院先后建设了计算机技术、电子技术、通信原理、高频电子、EDA等基础实验室及检测与控制专业实验室。2004年通信专业开始招生,为满足教学要求,筹建了通信专业实验室。由于当时学校经费紧张,制定了通信专业实验室的建设在现有基础上分两步走的计划：第一步,建设以满足教学需求的基本型专业实验室,主要完成光纤、程控、通信网、移动通信等专业课程实验。该实验室建设方案以各种实验箱及相关的仪器设备组成,基本1人1箱,其特点是：技术成熟,投资少,维护方便。第二步,建设综合通信网络实验室。第一步建设方案已于2006年完成。
2006年以来，通信专业实验室在实验教学工作中发挥了其应有的作用。但这些设备各自独立,没有形成网络,系统性不强,实验内容多以演示、验证为主。随着通信技术的迅猛发展,这类实验室条件局限性较大,没有通信全程全网的系统性,学生对所学的专业课程缺乏系统整体概念,无法满足对通信技术的深入研究及市场对人才的需求。因此建设综合通信网络实验平台是非常必要的。
2、综合通信网络实验平台的建设思路与目标
随着通信行业的不断发展,电信领域正在向着移动化、宽带化的方向不断融合。因此,综合通信网络实验平台建设的基本思路是建设一个集传输、交换、宽带接入及有线、无线通信为一体的综合现代通信网络,是一个类似于电信系统的全真式网络。该系统能够实现模拟网络运行,各个网络对接,并能够完成每种设备平台的实训与研究。通过该实验系统,让学生从软件到硬件全方位感受现代通信的真实环境,对所学专业有直观的认识及深入的了解,提高专业素质,锻炼动手能力,把学生培养成符合社会需求的综合型、应用型通信技术人才。
3、综合通信网络实验平台的建设方案与内容
建设方案既要技术先进,又要经济合理,通过反复多次的论证,提出了适应现有资金条件,适合当代通信技术发展的综合通信实验平台。整个平台由SDH传输网、程控交换网、移动无线接入网、EPON光接入网、网规、网优等系统构成。
3.1 网络拓扑结构
3.2 光传输系统
光传输系统是整个实验网络的核心,沟通了各模块之间的通信联络。系统采用SDH技术,由3台STM-1设备构成环形网络。SDH技术是目前通信网络的主流技术,它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务,能够满足宽带数据及视频图像等多业务的传输需求,自愈功能强。掌握传输技术对通信工程专业的学生来说,是非常重要的。
传输系统选用华为公司的Optix155/622HMetro1000型设备,主要功能及配置如下：
(1)系统高阶交叉能力为136×136VC4,低阶交叉能力1638×1638VC12。
(2)单台传输系统配置STM-1光接口2个,E1接口21个,FE接口数量为4个,支持155M至2.5G光速率的在线升级能力。
(3)具备多业务处理能力,提供多路E1，T1，E3和T3业务及各种音频接口,数据接口功能。
(4)系统采用MSTP第三代技术,支持以太网信号的汇聚、二层交换和VLAN。
(5)传输系统配备了设备级管理软件,在提供完备的网元级管理功能的同时,提供了网络层管理功能,支持传统业务的端到端管理。
(6)整个传输网络保护机制健全,交叉、时钟、电源均采用1+1保护措施,具备强大的告警分析和故障自动诊断功能,提高了网络系统的安全性和可靠性。
3.3 程控交换系统
程控交换系统采用华为公司C&C08程控交换设备,通过传输网络及其他配合设备构建一个完全模拟实际应用的,具有局间交换、远端接入功能的完整交换网络。主要配置为：
(1)系统交换能力为16K×16K,配置模拟电话用户96路,数字中继120DT(最大可扩充至50000线模拟用户及10000线数字中继)。
(2)提供中国1号信令、7号信令,满足局间通信的要求;提供语音业务及其他综合接入业务,配置各种接口。
(3)提供设备级网管软件,可对硬件设备进行设置、配置, 进行信令的观测、跟踪等。
3.4 TD-SCDMA移动通信无线网络系统
TD-SCDMA技术是目前广为使用的新技术,大幅提升了数据传输速率,实现了移动宽带,能够处理图像、音乐、视频等多种媒体形式,提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。
系统由TD-SCDMA无线侧基站控制器单元(RNC)、无线侧基带处理及射频单元(Node B)及无线网络操作维护中心(OMC-R)等主要设备及相关系统软件组成。
TD-SCDMA无线侧基站控制器单元(RNC)采用华为公司新一代基站控制器DRNC820型设备,该设备集成度高、容量大、可靠性好,可以满足未来高速分组业务发展,大大提升TD-SCDMA全系统的带宽和容量。系统采用MAIO(Multiple Access To I n One)技术,统一ATM，TDM和IP交换体系,既支持对2G传输资源的前向兼容,也支持向全网IP的演进。设备采用模块化设计,支持单框解决方案与平滑升级;采用双平面GE Star交换网,可提供最大120Gbps的交换容量;接口丰富,可提供多种组网方式。
TD-SCDMA无线侧基带处理及射频单元采用业界技术领先的多形态统一模块设计,具有体积小、容量大、功耗低、安装灵活的特点,最大可支持36载扇的TD-SCDMA基带处理能力。
操作维护系统主要完成软件管理、故障管理、性能管理、测试管理、传输管理等功能。
3.5 EPON光接入系统
EPON光接入系统采用华为公司MA5680T型设备,具备多种丰富的功能特性,可提供大容量、高速率、高带宽的语音、数据和视频业务接入。设备为GPON/EPON一体化设备,满足用户扩容升级需要;系统能力满足背板交换容量为275Gbps,业务交换容量双向为68G;单框可支持ONU/ONT数为7168;支持3层特性,支持RIPV1/V2和OSPF路由协议;满足多种FTTx组网应用,满足基站传输、IP专线互联、批发等业务组网需求。
3.6 网规网优系统
无线网络测试系统选用鼎利公司的测试软件,具备完善的GSM/GPRS/TD-SCDMA/HSDPA网络测试功能。能够提供多种测试方法。
3.7 专用e-bridge实验软件
由于本次实验平台选用的硬件设备均为商用设备,所以要考虑整个网络系统如何适合于学生进行实验,一般来说,实际商用设备的管理终端数只有一个,这样对于有40名学生的班级来说,需要分40组,显然不现实。讯方公司研发的专用e-bridge实验软件,解决了多人操作的问题,满足每个系统平台可以40名学生进行实验操作,把商用设备转化为适合高校教学的实验设备。
专用e-bridge实验软件具备实验过程控制功能,实验教师可灵活分配实验项目和实验时间,可以调整每组学生的实验时间,软件能同时满足多人多次上机实验的要求。
综合实验平台系统组成除配置以上设备、软件外,还考虑设置了通信电源设备、光纤配线架、数字配线架、音频配线架等其他配合设备。
4、实验项目内容
整个实验系统通过通信网管软件,可满足40个学生终端进行实验操作,可开展的主要实验项目内容如下：
(1)SDH光传输系统：①传输设备配置实验：通过传输网管软件对设备进行操作加载及维护;硬件数据配置、分配功能模块资源等;②组网实验：可进行SDH链型网、环型网组网配置;③通道保护实验：通过对传输光口、逻辑系统、保护制式的设定,实现通道保护和复用段保护机制的实验;④网管操作实验;⑤开销分析实验：⑥传输复用解复用字节分析实验等。
(2)程控交换系统：①交换机硬件配置实验：通过交换机网管软件对设备进行操作加载及维护;分配各个功能模块资源;②用户实验：配置、分析用户及号码;本局用户新业务设定及注册等;③电话呼叫处理实验：观察呼叫处理过程、信号流程;④局间中继信令系统实验：包括NO1和NO7中继调试,局向设置、路由选择,观察计发器信令流程及出局呼叫过程;⑤计费系统实验;⑥全局综合业务实验等。
(3)RNC系统实验：①数据配置实验：对RNC设备状态、网络结构、后台数据库进行配置;②链路、通道信息配置;③小区参数配置、优化、参数测试实验;④RNA网络结构实验;⑤手机注册、呼叫、切换流程分析等实验。
(4)网优、路测实验内容：①手机终端的测试：包括呼叫、数据业务、手机强制测试等;②室内、楼宇、楼层测试、数据分析;小区覆盖测试分析;③邻区优化测试,2G/3G系统间邻区优化分析;④网优综合测试实验等。
(5)其他操作实验：线缆布放、光纤接续、光缆终端盒接续等实验。
5、综合通信网络实验平台的特色
(1)技术新,功能强,适用面宽。该实验平台模拟现代通信网络系统,集传输、交换、移动通信于一体,可进行通信工程课程实验、毕业设计、专业实习等综合实训内容。
(2)内容广泛、系统性强。以往的实验内容基本以验证为主,综合通信网络实验平台的建成,提供了丰富、宽泛的实验内容,可开展大量的综合型、设计型、研究型实验,为师生提供了全程全网的实验环境。
(3)系统配置高、操作性好。整个平台硬件设备技术先进,软件管理功能全面,可为学生提供良好的实验操作条件。
综合通信网络实验平台的建设,从方案确定到设备选型、系统配置,思路明确、定位准确,建立了完善的实验系统,提升了实验内容的综合程度,促进了理论与实践的结合,必将为提高学生的创新思维、综合能力,提高实践教学质量起到重要的作用。