模擬現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境的現(xiàn)代電信技術(shù)實驗室設計

朱振宇

(浙江水利水電?？茖W校，浙江 杭州 310018)

0 引言

通信行業(yè)無論是在傳輸、交換還是移動等各個領域的人才需求越來越多.通信是一門技術(shù)含量高、覆蓋面廣、發(fā)展快的綜合性、實踐性強的專業(yè).要全面地掌握這一領域的知識，一方面需要完整、系統(tǒng)的通信理論知識的學習，如數(shù)字程控交換技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、光傳輸技術(shù)、移動通信技術(shù)等.另一方面還要結(jié)合設備進行實訓操作，從實踐中理解理論知識，積累實際工作經(jīng)驗，以適應技術(shù)的發(fā)展.可以說如果沒有足夠的實訓過程，學習者無法真正掌握通信技術(shù).但學校傳統(tǒng)的教學模式，注重理論知識的傳授，實驗項目大多停留在驗證的基礎上，很難滿足現(xiàn)在通信市場的人力需求.因此建立一套完整的通信實驗平臺對教學和科研有很重要的意義［1］.

1 實驗室建設目的

本實驗室為了更好的為學校服務，專門根據(jù)中國電信網(wǎng)絡現(xiàn)網(wǎng)的運行狀態(tài)出發(fā)，通過簡化、匯集、典型性的研究，對各種實訓室進行了模擬現(xiàn)網(wǎng)運行的研究，并且通過對設備對接的融合，最大程度的模擬現(xiàn)網(wǎng)運行，從而提供良好的實訓環(huán)境.實驗室建設目的是:

(1)滿足通信專業(yè)學生實驗的要求，提高學生的實際動手能力.

(2)滿足高端教研人員，對技術(shù)進一步提升，進行深層次學術(shù)研究的要求.

(3)滿足職業(yè)技術(shù)培訓的要求.

2 實驗室總體架構(gòu)

本實驗室采用SDH網(wǎng)絡，TD-SCDMA無線側(cè)網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡平臺以及相關(guān)的仿真教學系統(tǒng)、通訊電源系統(tǒng)，組成一個互聯(lián)互通的小型基礎電信業(yè)務平臺，見圖1.能夠?qū)崿F(xiàn)模擬網(wǎng)絡運行，各個網(wǎng)絡對接，并能夠完成對每種設備平臺的實訓與研究.同時，為了更好的滿足進行通信設備實驗以及實訓的要求，實驗室還選用了專為滿足學校通訊教育要求的通訊仿真軟件，包括TD-SCDMA RNS仿真軟件、WCDM RNS仿真軟件、CDMA-BSSB仿真軟件、程控交換仿真軟件.

圖1 現(xiàn)代電信技術(shù)實驗室拓撲圖

2.1 SDH課程及其實習實訓

本課程詳細介紹了SDH的傳輸技術(shù)發(fā)展的過程，SDH的傳輸技術(shù)原理和應用以及傳輸技術(shù)在未來發(fā)展的趨勢，在授課的同時將相關(guān)的內(nèi)容在現(xiàn)有的設備上進行實際操作，真正做到了理論聯(lián)系實際的教學方法.課程內(nèi)容還包括了當前通信行業(yè)傳輸維護人員的崗位職責.同時考慮到將來傳輸技術(shù)的發(fā)展，課程最后還安排了一些先進傳輸技術(shù)的介紹.使所學者對整個SDH傳輸從理論到實踐有一系統(tǒng)的認識，并對將來傳輸技術(shù)的發(fā)展有一定的了解.

光纖傳輸實驗平臺采用三臺中興主流局用機架式速率為STM-4的光傳輸設備(ZXMP325)為載體，以SDH的形式來搭建，提供SDH自愈環(huán)的實驗系統(tǒng).該系統(tǒng)除提供SDH基本業(yè)務外，還可以提供基于MSTP技術(shù)的IP、ATM等多業(yè)務接入形式，保證后期綜合業(yè)務接入的可擴展性［2］.

2.1.1 主要特點

(1)模擬中國現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡運行，展現(xiàn)出光傳輸網(wǎng)絡的經(jīng)典模式;

(2)多級別設備的組網(wǎng)連接;

(3)多種業(yè)務，E1、以太網(wǎng)等業(yè)務的透明傳輸;(4)靈活的組網(wǎng)規(guī)劃以及設計;

(5)完美的實驗室管理方案，提供能夠使20－30人同時進行實驗的實驗管理平臺;

(6)科研教育培訓方案的完美融合.

2.1.2 SDH平臺可提供的實驗內(nèi)容

(1)設備的認知及操作，光纖的識別、光纖損耗、色散的測量，光衰減器的使用，有源和無源器件的作用;

(2)開銷字節(jié)的測試，SDH光電口的測試，HDB3碼觀察，誤碼率、抖動、碼間干擾、光功率、靈敏度、動態(tài)范圍的測量;

(3)SDH網(wǎng)元維護操作，MSTP業(yè)務E1配置，公務配置，時鐘源配置，業(yè)務配置(時隙配置)，組網(wǎng)配置(鏈形網(wǎng)、點對點、環(huán)行網(wǎng)Mash網(wǎng)、相切環(huán)相交環(huán)的組網(wǎng))，通道保護配置，復用段保護配置，子網(wǎng)連接保護配置;

(4)告警設置、查詢功能實習，性能設置、查詢功能，查詢登錄用戶信息;

(5)測試功能維護實習，時間維護管理，NCP操作、安全日志;

(6)數(shù)據(jù)庫備份和恢復，數(shù)據(jù)庫容量設置，數(shù)據(jù)庫配置數(shù)據(jù)的自動備份，數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)歸檔，數(shù)據(jù)庫下載、上載;

(7)當前告警性能事件報表，歷史告警性能事件報表中繼配置;

(8)聯(lián)機業(yè)務設置環(huán)回，共享光纖虛擬路徑保護，VPR、RPR 實驗;

(9)業(yè)務中斷故障，誤碼故障，時鐘故障，公務故障，網(wǎng)管連接故障，設備對接故障.

2.2 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡課程及其實習實訓

本課程從實際角度出發(fā)，系統(tǒng)的介紹了數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡基礎、局域網(wǎng)的構(gòu)建與擴展、路由網(wǎng)絡的構(gòu)建、相關(guān)協(xié)議的應用及廣域網(wǎng)的擴展技術(shù)、網(wǎng)絡安全認證技術(shù).

實驗室解決方案采用中興通訊最新網(wǎng)絡技術(shù)而為高校節(jié)省建設成本，提高實驗室質(zhì)量，增加業(yè)務的綜合性以及完整性、完全模擬現(xiàn)網(wǎng)運行的一種IP網(wǎng)絡設計方案.系統(tǒng)可分為接入層、匯聚層、核心層三層結(jié)構(gòu)，有效保證數(shù)據(jù)通信的安全性，更保證了業(yè)務的可擴展性［3］.

2.2.1 主要特點

(1)綜合性

為基礎網(wǎng)絡實驗與多種業(yè)務應用信息網(wǎng)絡提供統(tǒng)一的綜合業(yè)務傳送平臺.

(2)擴展性

易于增加新設備、新用戶，易于和各種公用網(wǎng)絡連接，隨系統(tǒng)應用的逐步成熟不斷延伸和擴充，充分保護現(xiàn)有投資利益.

(3)開放性

符合開放性規(guī)范，方便接入不同廠商的設備和網(wǎng)絡產(chǎn)品.

(4)實用性

具有良好的性能價格比，經(jīng)濟實用，拓撲結(jié)構(gòu)和技術(shù)符合教學網(wǎng)絡的特點.

(5)易管理

為達到集中管理的目的，網(wǎng)絡平臺支持虛擬網(wǎng)絡，并可與路由器、骨干和局域網(wǎng)交換機配合，整個網(wǎng)絡可以進行遠程控制.

2.2.2 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡平臺可提供的實驗內(nèi)容:

(1)認識網(wǎng)絡，組建小型局域網(wǎng)，常用IP網(wǎng)絡設備基礎操作;

(2)路由網(wǎng)絡的基本操作，路由網(wǎng)絡的OSPF單域及跨域操作配置;

(3)用訪問控制列表管理IP通信;

(4)網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡交換和路由設計實驗;

(5)廣域網(wǎng)互聯(lián)PPP、HDLC、FR IPV6的相關(guān)應用實驗;

(6)IP+MPLS技術(shù)、路由協(xié)議、二層協(xié)議技術(shù)教學應用;

(7)VPN技術(shù)、冗余備份技術(shù)、QoS技術(shù)、隧道技術(shù)、網(wǎng)管教學應用.

2.3 TD-SCDMA課程及其實習實訓

實驗室通過與現(xiàn)網(wǎng)的完全模擬以及對業(yè)務的多業(yè)務組網(wǎng)設計，為學校提供高質(zhì)量的專業(yè)、完整的實驗室解決方案:無線側(cè)網(wǎng)絡采用最先進的光纖基帶拉遠的光纖到塔頂宏基站解決方案:利用一根光纖來代替?zhèn)鹘y(tǒng)基站需要大量饋纜進行連接的方式，徹底解決了TD-SCDMA傳統(tǒng)宏基站存在的工程問題.實驗室選擇了基于BBU+RRU技術(shù)的“光纖到塔頂宏基站”和“分布式微基站”產(chǎn)品，考慮到高校試驗網(wǎng)用戶量非常少，但是要兼顧到教學試驗的需求，本次配置一套B8300+R21，全面支持HSDPA以及HSUPA技術(shù)，使得整體平臺達到3.5 G的標準;同時全面支持SDR軟基站最新技術(shù)，使得整體平臺可以平滑升級到LTE(3.9 G)標準，具一定的前瞻性，完全再現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)真實環(huán)境［4－5］.

考慮到3G移動網(wǎng)絡實驗室的建設費用較昂貴，因此兩子系統(tǒng)模塊化設計，可根據(jù)各自的需求進行無線或核心網(wǎng)子系統(tǒng)平臺的搭建.以便達到以下實驗目的:

(1)采用TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)設備，最大限度的模擬現(xiàn)網(wǎng)運行;

(2)無線側(cè)滿足天饋功率增益的要求;

(3)滿足30～40個實驗平臺，連接到OMC網(wǎng)管平臺進行系統(tǒng)實驗的要求.

2.3.1 TD-SCDMA平臺可提供的實驗內(nèi)容

(1)RNC、Node B硬件觀察試驗，天饋系統(tǒng)與Node B電纜連線觀察;

(2)RNC配置管理，RNC物理設備配置，RNC局向配置，RNC無線參數(shù)相關(guān)配置，RNC動態(tài)數(shù)據(jù)管理，公共資源配置，ATM通信端口配置，TD移動手機測試實驗;

(3)Node B系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析，Node B動態(tài)數(shù)據(jù)管理，BBU基站配置;

(4)信令跟蹤分析，綜合故障排查實驗;

(5)LMT客戶端IP的設置，LMT的設置，利用LMT對NODEB狀態(tài)觀察.

2.4 網(wǎng)絡通信綜合實驗實訓平臺教學管理資源分配系統(tǒng)

2.4.1 解決方案

利用一個專用配置服務器CCS(Configure and Control Server).對于不需要console口的系統(tǒng)，可以只提供網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)和路由功能.通過一個高速計算機或者服務器來實現(xiàn).針對特定的系統(tǒng)開發(fā)實驗軟件，提出多媒體教學以及配置仿真系統(tǒng);開發(fā)實驗管理軟件.實現(xiàn)教師的超級管理，實現(xiàn)學員的登錄，配置預約，排隊，狀態(tài)現(xiàn)實，進度顯示等功能.起到自動管理的功能.這些系統(tǒng)將為網(wǎng)絡通訊教學，以及其他使用大量計算機的實驗管理提供最好的解決方案.圖2基于全網(wǎng)的總體邏輯結(jié)構(gòu).

圖2 現(xiàn)代電信技術(shù)實驗室總體邏輯結(jié)構(gòu)

3 結(jié)語

為了培養(yǎng)具有扎實的計算機技術(shù)、通信技術(shù)及電子技術(shù)有關(guān)的專業(yè)基礎知識和工程實踐能力，掌握通信技術(shù)領域?qū)I(yè)基本理論與技能，熟悉通信設備和通信終端產(chǎn)品;具有計算機通信與移動通信相結(jié)合的應用能力的高等通信技術(shù)應用型專門人才.為了更好的提高學校在通訊領域的教研、教學的成就，并為通訊專業(yè)提供更專業(yè)的教育條件，學校還將引入企業(yè)化的通訊教育理論以及企業(yè)化通訊專業(yè)課程，完善該實驗室，從而將通信專業(yè)提升為學校的名牌專業(yè).

［1］段渝龍，張 欣.通信技術(shù)課程實驗指導［M］.北京:中國電力出版社，2010:5－15.

［2］中興通訊股份有限公司.H001 ZXMP S325設備手冊［EB/OL］.2010 －08 －04［2011 －11 －28］.http://support.zte.com.cn/support.

［3］高傳善.數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡:習題解答與實驗指南［M］.北京:高等教育出版社，2005:50－136.

［4］中興通訊NC教育管理中心.TD-SCDMA移動通信技術(shù)原理與應用——原理/設備/仿真實踐［M］.北京:人民郵電出版社，2010:106－308.

［5］中興通訊股份有限公司.ZXTR_RNC硬件描述［EB/OL］.2010－10－04［2011 － 11 － 28］.http://support.zte.com.cn/support.