綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的探索與實(shí)踐

李中云

淮海工學(xué)院電子工程學(xué)院 江蘇連云港 222005

綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的探索與實(shí)踐

李中云

淮海工學(xué)院電子工程學(xué)院 江蘇連云港 222005

針對(duì)目前通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及就業(yè)形勢，并結(jié)合我院實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀，提出了建設(shè)綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的必要性；給出了綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；論述了SDH傳輸系統(tǒng)、程控交換系統(tǒng)及EPON光接入等系統(tǒng)的詳細(xì)配置情況。

通信網(wǎng)絡(luò)；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；綜合；建設(shè)

隨著通信技術(shù)的發(fā)展及信息業(yè)務(wù)量的劇增,社會(huì)對(duì)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(chǔ),又有較強(qiáng)的實(shí)踐能力,并且了解通信行業(yè)技術(shù)的綜合應(yīng)用型人才。因此,高校必須不斷完善通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè),改進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?才能適應(yīng)市場對(duì)人才的需求。我院于2009年提出了建設(shè)綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的計(jì)劃,并獲得了中央地方共建專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的資助。

1 實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀及建設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的必要性

2000年以來我院先后建設(shè)了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通信原理、高頻電子、EDA等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室及檢測與控制專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。2004年通信專業(yè)開始招生,為滿足教學(xué)要求,籌建了通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。由于當(dāng)時(shí)學(xué)校經(jīng)費(fèi)緊張,制定了通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上分兩步走的計(jì)劃：第一步,建設(shè)以滿足教學(xué)需求的基本型專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,主要完成光纖、程控、通信網(wǎng)、移動(dòng)通信等專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案以各種實(shí)驗(yàn)箱及相關(guān)的儀器設(shè)備組成,基本1人1箱,其特點(diǎn)是：技術(shù)成熟,投資少,維護(hù)方便。第二步,建設(shè)綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。第一步建設(shè)方案已于2006年完成。

2006年以來，通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中發(fā)揮了其應(yīng)有的作用。但這些設(shè)備各自獨(dú)立,沒有形成網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)性不強(qiáng),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以演示、驗(yàn)證為主。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,這類實(shí)驗(yàn)室條件局限性較大,沒有通信全程全網(wǎng)的系統(tǒng)性,學(xué)生對(duì)所學(xué)的專業(yè)課程缺乏系統(tǒng)整體概念,無法滿足對(duì)通信技術(shù)的深入研究及市場對(duì)人才的需求。因此建設(shè)綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是非常必要的。

2 綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)思路與目標(biāo)

隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展,電信領(lǐng)域正在向著移動(dòng)化、寬帶化的方向不斷融合。因此,綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的基本思路是建設(shè)一個(gè)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(luò),是一個(gè)類似于電信系統(tǒng)的全真式網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)模擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行,各個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)接,并能夠完成每種設(shè)備平臺(tái)的實(shí)訓(xùn)與研究。通過該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),讓學(xué)生從軟件到硬件全方位感受現(xiàn)代通信的真實(shí)環(huán)境,對(duì)所學(xué)專業(yè)有直觀的認(rèn)識(shí)及深入的了解,提高專業(yè)素質(zhì),鍛煉動(dòng)手能力,把學(xué)生培養(yǎng)成符合社會(huì)需求的綜合型、應(yīng)用型通信技術(shù)人才。

3 綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)方案與內(nèi)容

建設(shè)方案既要技術(shù)先進(jìn),又要經(jīng)濟(jì)合理,通過反復(fù)多次的論證,提出了適應(yīng)現(xiàn)有資金條件,適合當(dāng)代通信技術(shù)發(fā)展的綜合通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。整個(gè)平臺(tái)由SDH傳輸網(wǎng)、程控交換網(wǎng)、移動(dòng)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(gòu)成。

3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)拓?fù)鋱D

3.2 光傳輸系統(tǒng)

光傳輸系統(tǒng)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的核心,溝通了各模塊之間的通信聯(lián)絡(luò)。系統(tǒng)采用SDH技術(shù),由3臺(tái)STM-1設(shè)備構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。SDH技術(shù)是目前通信網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù),它以其突出的技術(shù)優(yōu)勢為網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)質(zhì)、高效、可靠的通信業(yè)務(wù),能夠滿足寬帶數(shù)據(jù)及視頻圖像等多業(yè)務(wù)的傳輸需求,自愈功能強(qiáng)。掌握傳輸技術(shù)對(duì)通信工程專業(yè)的學(xué)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(shè)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(tái)傳輸系統(tǒng)配置STM-1光接口2個(gè),E1接口21個(gè),FE接口數(shù)量為4個(gè),支持155M至2.5G光速率的在線升級(jí)能力。

(3)具備多業(yè)務(wù)處理能力,提供多路E1，T1，E3和T3業(yè)務(wù)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(shù),支持以太網(wǎng)信號(hào)的匯聚、二層交換和VLAN。

(5)傳輸系統(tǒng)配備了設(shè)備級(jí)管理軟件,在提供完備的網(wǎng)元級(jí)管理功能的同時(shí),提供了網(wǎng)絡(luò)層管理功能,支持傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的端到端管理。

(6)整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制健全,交叉、時(shí)鐘、電源均采用1+1保護(hù)措施,具備強(qiáng)大的告警分析和故障自動(dòng)診斷功能,提高了網(wǎng)絡(luò)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(shè)備,通過傳輸網(wǎng)絡(luò)及其他配合設(shè)備構(gòu)建一個(gè)完全模擬實(shí)際應(yīng)用的,具有局間交換、遠(yuǎn)端接入功能的完整交換網(wǎng)絡(luò)。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(kuò)充至50000線模擬用戶及10000線數(shù)字中繼)。

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

(3)提供設(shè)備級(jí)網(wǎng)管軟件,可對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)置、配置, 進(jìn)行信令的觀測、跟蹤等。

3.4 TD-SCDMA移動(dòng)通信無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

TD-SCDMA技術(shù)是目前廣為使用的新技術(shù),大幅提升了數(shù)據(jù)傳輸速率,實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)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(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。

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

TD-SCDMA無線側(cè)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(shè)備,該設(shè)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(wù)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(shù),統(tǒng)一ATM，TDM和IP交換體系,既支持對(duì)2G傳輸資源的前向兼容,也支持向全網(wǎng)IP的演進(jìn)。設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì),支持單框解決方案與平滑升級(jí)；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(cè)基帶處理及射頻單元采用業(yè)界技術(shù)領(lǐng)先的多形態(tài)統(tǒng)一模塊設(shè)計(jì),具有體積小、容量大、功耗低、安裝靈活的特點(diǎn),最大可支持36載扇的TD-SCDMA基帶處理能力。

操作維護(hù)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(shè)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(wù)接入。設(shè)備為GPON/ EPON一體化設(shè)備,滿足用戶擴(kuò)容升級(jí)需要；系統(tǒng)能力滿足背板交換容量為275Gbps,業(yè)務(wù)交換容量雙向?yàn)?8G；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(yīng)用,滿足基站傳輸、IP專線互聯(lián)、批發(fā)等業(yè)務(wù)組網(wǎng)需求。

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

無線網(wǎng)絡(luò)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(luò)測試功能。能夠提供多種測試方法。

3.7 專用e-bridge實(shí)驗(yàn)軟件

由于本次實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選用的硬件設(shè)備均為商用設(shè)備,所以要考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如何適合于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),一般來說,實(shí)際商用設(shè)備的管理終端數(shù)只有一個(gè),這樣對(duì)于有40名學(xué)生的班級(jí)來說,需要分40組,顯然不現(xiàn)實(shí)。訊方公司研發(fā)的專用e-bridge實(shí)驗(yàn)軟件,解決了多人操作的問題,滿足每個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)可以40名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,把商用設(shè)備轉(zhuǎn)化為適合高校教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

專用e-bridge實(shí)驗(yàn)軟件具備實(shí)驗(yàn)過程控制功能,實(shí)驗(yàn)教師可靈活分配實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)時(shí)間,可以調(diào)整每組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間,軟件能同時(shí)滿足多人多次上機(jī)實(shí)驗(yàn)的要求。

綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)組成除配置以上設(shè)備、軟件外,還考慮設(shè)置了通信電源設(shè)備、光纖配線架、數(shù)字配線架、音頻配線架等其他配合設(shè)備。

4 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容

整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過通信網(wǎng)管軟件,可滿足40個(gè)學(xué)生終端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,可開展的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容如下：

(1)SDH光傳輸系統(tǒng)：①傳輸設(shè)備配置實(shí)驗(yàn)：通過傳輸網(wǎng)管軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作加載及維護(hù)；硬件數(shù)據(jù)配置、分配功能模塊資源等；②組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)：可進(jìn)行SDH鏈型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)組網(wǎng)配置；③通道保護(hù)實(shí)驗(yàn)：通過對(duì)傳輸光口、邏輯系統(tǒng)、保護(hù)制式的設(shè)定,實(shí)現(xiàn)通道保護(hù)和復(fù)用段保護(hù)機(jī)制的實(shí)驗(yàn)；④網(wǎng)管操作實(shí)驗(yàn)；⑤開銷分析實(shí)驗(yàn)：⑥傳輸復(fù)用解復(fù)用字節(jié)分析實(shí)驗(yàn)等。

(2)程控交換系統(tǒng)：①交換機(jī)硬件配置實(shí)驗(yàn)：通過交換機(jī)網(wǎng)管軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作加載及維護(hù)；分配各個(gè)功能模塊資源；②用戶實(shí)驗(yàn)：配置、分析用戶及號(hào)碼；本局用戶新業(yè)務(wù)設(shè)定及注冊(cè)等；③電話呼叫處理實(shí)驗(yàn)：觀察呼叫處理過程、信號(hào)流程；④局間中繼信令系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)：包括NO1和NO7中繼調(diào)試,局向設(shè)置、路由選擇,觀察計(jì)發(fā)器信令流程及出局呼叫過程；⑤計(jì)費(fèi)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；⑥全局綜合業(yè)務(wù)實(shí)驗(yàn)等。

(3)RNC系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)：①數(shù)據(jù)配置實(shí)驗(yàn)：對(duì)RNC設(shè)備狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫進(jìn)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(shí)驗(yàn)；④RNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)；⑤手機(jī)注冊(cè)、呼叫、切換流程分析等實(shí)驗(yàn)。

(4)網(wǎng)優(yōu)、路測實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：①手機(jī)終端的測試：包括呼叫、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、手機(jī)強(qiáng)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(shí)驗(yàn)等。

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

5 綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的特色

(1)技術(shù)新,功能強(qiáng),適用面寬。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),集傳輸、交換、移動(dòng)通信于一體,可進(jìn)行通信工程課程實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)等綜合實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

(2)內(nèi)容廣泛、系統(tǒng)性強(qiáng)。以往的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本以驗(yàn)證為主,綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建成,提供了豐富、寬泛的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,可開展大量的綜合型、設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn),為師生提供了全程全網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

(3)系統(tǒng)配置高、操作性好。整個(gè)平臺(tái)硬件設(shè)備技術(shù)先進(jìn),軟件管理功能全面,可為學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)操作條件。

綜合通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè),從方案確定到設(shè)備選型、系統(tǒng)配置,思路明確、定位準(zhǔn)確,建立了完善的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),提升了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合程度,促進(jìn)了理論與實(shí)踐的結(jié)合,必將為提高學(xué)生的創(chuàng)新思維、綜合能力,提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量起到重要的作用。

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Exploration and practice of building the comprehensive telecommunication network experimental platform

Li Zhongyun
Huaihai institute of technology, Lianyungang, 222005, China

This article states the necessity of building a comprehensive telecommunication network experimental platform, based on the advances in the latest telecommunication technology and its job market. It also describes the topological structure of the experimental platform. Conf guration details of the SDH, SPC and EPON optical network systems are presented.

telecommunication network; experimental platform; comprehensive; building

2011-04-18 稿件編號(hào)：1104099

李中云，本科，高級(jí)工程師，主任。