現代通信網工程實踐中心建設與教學改革研究

張占強 孟克其勞

摘要：針對傳統(tǒng)“現代通信網絡”課程在實踐教學環(huán)節(jié)中存在的問題，為了提高學生的實踐能力，建設了現代通信網工程實踐中心。該中心由數據通信、EPON、SDH、NGN四個子系統(tǒng)組成，分別介紹了四個子系統(tǒng)的特點、技術指標、網絡結構和實驗項目，并提出了現代通信網工程實踐中心的教學改革方案。

關鍵詞：現代通信網；實驗室建設；工程實踐中心；實踐教學改革

作者簡介：張占強（1975-），男，內蒙古呼和浩特人，內蒙古工業(yè)大學信息工程學院，講師；孟克其勞（1969-），男，內蒙古鄂爾多斯人，內蒙古工業(yè)大學信息工程學院，教授。（內蒙古 呼和浩特 010080）

基金項目：本文系內蒙古工業(yè)大學教改項目（項目編號：2013009）的研究成果。

中圖分類號：G482 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）06-0141-02

“現代通信網絡”是通信工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，其可以使學生從網絡層面對通信知識進行全面的了解。學生在學習專業(yè)通信技術的基礎上，通過學習“現代通信網絡”課程可以掌握通信網的結構、通信設備之間的互連及配置，從而建立起“全程全網”[1]的概念。目前高校的實驗環(huán)境及課程設置并不能完全滿足通信行業(yè)發(fā)展對人才的需求，課程的更新相對滯后于通信技術的發(fā)展，理論與實踐常常存在脫節(jié)的現象。

在傳統(tǒng)教學過程中實踐環(huán)節(jié)相對薄弱，[2]主要表現在以下幾個方面：一是教學設備不能滿足“現代通信網絡”課程的需要，課程體現了網絡化和系統(tǒng)化的原則，但傳統(tǒng)的實驗設備以實驗箱為主，只能實現簡單的通信系統(tǒng)，不能模擬通信網絡的結構、協(xié)議以及通信網的規(guī)程。二是實驗項目單一，以驗證性實驗或仿真實驗為主。驗證性實驗不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力；仿真實驗只是對課程的理論及原理的驗證，不利于學生動手能力的提高。三是傳統(tǒng)教學設備只是對課堂所學知識的驗證和演示，不能模擬通信網現網運行的設備，滿足不了實用化通信人才培養(yǎng)的需要。

一、現代通信網工程實踐中心的建設目標

通信行業(yè)的發(fā)展日新月異，從傳統(tǒng)的電話網絡到高速寬帶網絡，從模擬移動通信到3G、4G數字移動通信，都體現了通信技術的不斷進步。通信工程是一個技術含量高、發(fā)展快、應用廣和實踐性強的專業(yè)。因此，要求學生在學習過程中，一方面要系統(tǒng)的學習通信基礎理論，另一方面要學習設備的實際操作，在實踐中理解理論知識，提高動手能力，適應通信技術的發(fā)展。沒有足夠的實踐學習，就不能很好地掌握通信技術，因此建設現代通信網工程實踐中心對學生實踐能力的提高具有重要意義。建設現代通信網工程實踐中心的主要目標[3]包括以下幾方面：

1.建設模擬現網運行設備的工程實踐中心

根據電信網絡的運行情況，通過整合優(yōu)化設備和教學方法的改革，提出了既能模擬現網運行的設備，又能滿足教學需求的建設方案。為培養(yǎng)具有扎實理論基礎和高水平技能的通信綜合人才，建設了良好的、不需要過渡的實驗平臺。

2.全面深入地進行教學內容、教學體系和教學方法的改革

“現代通信網絡”課程的發(fā)展，強調課程體系的構建，以基礎理論為指導，以技術應用為目標，通過對實際工作需求的調研和分析，真正實現理論與實踐的有機結合。

3.培養(yǎng)通信行業(yè)所需的應用型人才

可以幫助學生清晰地理解通信設備的原理、接口和設備的配置，使學生盡快熟悉通信行業(yè)的工作；可以幫助學生更快地適應通信企業(yè)對人才的技術需求，從而提供快速融入通信行業(yè)的通道。多平臺的設備與新的課程體系可以使學生加深對通信網絡的理解，從而勝任通信行業(yè)各類工作。

二、現代通信網工程實踐中心的建設

內蒙古工業(yè)大學綜合考慮了通信網實踐教學中存在的問題，在充分調研和考查的基礎上，制定了現代通信網工程實踐中心的建設目標，在2012年年底建成了現代通信網工程實踐中心。

1.網絡總體拓撲結構

現代通信網工程實踐中心由光傳輸SDH平臺、EPON接入網平臺、數據網絡平臺、NGN軟交換平臺以及通信電源系統(tǒng)組成，是一個面向教學的小型電信業(yè)務平臺。統(tǒng)一的網管系統(tǒng)可以管理學生的實驗進程，優(yōu)化實驗的組織。圖1是現代通信網工程實踐中心總體拓撲圖，各部分不是孤立的系統(tǒng)，是可以互相融合，組成綜合性的網絡。[4]

2.數據通信子系統(tǒng)

數據通信子系統(tǒng)采用中興通訊的成熟商用網絡設備。系統(tǒng)分為接入層、匯聚層、核心層三層結構。數據通信子系統(tǒng)組網的原則是：綜合性、高可靠性、高性能、安全性、擴展性、開放性、標準化、實用性、易管理。數據通信子系統(tǒng)包括二層交換機、三層交換機、路由器、無線AP、學生機等。

數據通信子系統(tǒng)的核心層采用中興智能集成多業(yè)務路由器ZXR10 1800，負責數據的快速轉發(fā)以及整個網絡路由表的維護，同時實現子系統(tǒng)與廣域網的互聯(lián)。匯聚層采用的是中興三層智能以太網交換機ZXR10 3950，它提供高密度百兆接入和千兆上行接口，具備全面的二層交換和三層路由能力，匯聚層設備提供了用戶流量控制及其他的策略管理功能，還提供了必要的服務層面的功能。接入層采用的是中興二層智能以太網交換機ZXR10 2850，負責學生終端設備的接入。該子系統(tǒng)可以完成的實驗項目有：IP地址規(guī)劃、VLAN的配置、RIP路由實驗、OSPF路由實驗、無線接入網實驗和模擬城域網實驗等。

3.EPON通信子系統(tǒng)

EPON是最廣泛的網絡承載技術Ethernet和無源光網絡PON結合的產物，是“三網合一”的主流技術之一。EPON通信子系統(tǒng)由視頻服務器、OLT、ODN、ONU等組成。

OLT采用中興ZXA10 C200，其屬于中小容量OLT，最大支持連接640個ONU，無中繼傳輸距離可達20公里，OLT可以通過網管服務器來配置。OLT提供了EC4GM（交換主控板）和EPFC/4（線卡）。EC4GM有兩個GE光口和兩個10/100/1000Base_T電接口，上連口從交換主控板上引出，連接到IP城域網和組播視頻服務器，完成EPON的業(yè)務接入。EPFC/4提供4路EPON光接口，光接口可以下連1∶8分光器，分光器與ONU對接，將業(yè)務下發(fā)到桌面設備上。ODN是光配線網由分光器組成。ONU的主要作用是光電轉換和信號的分路功能。該子系統(tǒng)可以完成的實驗項目有C200的基本業(yè)務配置、EPON的網管配置實驗、EPON VLAN配置實驗、組播業(yè)務的開通等。

4.SDH傳輸子系統(tǒng)

SDH傳輸子系統(tǒng)由3個中興ZXMP S325網元組成，3個網元組成一個環(huán)形網。ZXMP S325支持的最高速率為STM-16，ZXMP S325主要應用于網絡的接入層。設備可接入E1、T1、E3、T3等業(yè)務，適合于業(yè)務種類多、業(yè)務量較小、對業(yè)務質量要求較高的場合。

ZXMP S325設備由各種單板組成，其中有系統(tǒng)接口板、業(yè)務接口板、業(yè)務處理板、交叉時鐘線路板、網元控制板。該子系統(tǒng)可以完成的實驗項目有SDH業(yè)務配置、以太網業(yè)務配置、ATM業(yè)務配置、DWDM設備業(yè)務配置等。

5.NGN軟交換子系統(tǒng)

軟交換子系統(tǒng)采用中興ZXECS IBX1000綜合業(yè)務交換設備，設備可以為多用戶提供多種業(yè)務，實現數據、VOIP語音、圖像業(yè)務融合和網絡融合。

ZXECS IBX1000設備可擴充硬件接口，通過硬件接口接入PSTN網絡、Internet網絡、局域網；可以連接模擬電話、IP電話、PC等終端設備。IAD的主要功能是完成終端用戶語音、數據等業(yè)務的接入，作為下一代網絡（NGN）用戶接入設備。該子系統(tǒng)可以完成的實驗項目有7號信令網組網、PRI信令組網、H.323組網、SIP組網等。

三、現代通信網工程實踐中心的教學改革

實踐教學是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和工程能力的重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學生掌握科學方法和提高動手能力的重要環(huán)節(jié)。結合專業(yè)理論和現代通信網工程實踐中心，構建相對完整的綜合性、設計性的實踐教學體系，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。[5]

1.探索“現代通信網絡實驗群”的教學模式，編制切實可行的實驗教學大綱，推進人才培養(yǎng)和社會需求相結合

在通信實驗平臺上可以開設的實驗課程有“數據通信”、“光纖通信”、“現代交換”、“移動通信”、“接入網”等，這些課程之間有一定的內在聯(lián)系?！皩嶒炄骸笔歉鱾€實驗的有機結合體，而不是幾門課程實驗的簡單相加?！皩嶒炄骸眱炔繉嶒炛g相互聯(lián)系，通過對實驗進行分析比較，刪除相同的內容，再進行融合分解，形成新的實驗體系，達到整體大于各門實驗課程之和的目的。

2.重視學生創(chuàng)新能力和工程能力的培養(yǎng)

在現有的現代通信網工程實踐中心下，鼓勵實施大學生科技活動項目、大學生科研與創(chuàng)新項目計劃。在教師的指導下，以學生為主體開展科學研究活動，培養(yǎng)學生的科研意識和素養(yǎng)，提高創(chuàng)新能力。鼓勵學生參加電子設計競賽，培養(yǎng)高素質的應用型人才。

3.加強師資隊伍建設

通過選派教師到科研院所、企業(yè)參加工程實踐等手段，打造一支適應實驗教學的教師隊伍，提升專業(yè)教師的工程素養(yǎng)、強化工程背景。積極與中興公司聯(lián)系進行專業(yè)知識的更新，包括課程的更新，結合行業(yè)發(fā)展趨勢，對相關課程內容進行補充與替換；對教師進行再培訓，保證教師的知識體系結構和行業(yè)最新的技術發(fā)展相同步。

四、結語

該實踐中心模擬了通信網的現網運行設備，設備的各項指標滿足教學的需要，經過一年的教學試運行，收到了良好的效果，為培養(yǎng)從事通信行業(yè)的人才，建設了良好的、不需要過渡的實驗平臺。

參考文獻：

[1]王化蘭，桑林，吳建偉，等.“現代通信與全程全網”虛擬實驗教學平臺設計與應用[J].實驗技術與管理，2010，27（3）：203-205.

[2]邵崢嶸，董芳，莫有權，等.構建《現代通信網絡》課程立體化教學體系[J].高等教育研究學報，2011，34（2）：94-97.

[3]劉良桂，黃靜，姚青，等.通信網絡課程建設特色和人才培養(yǎng)定位研究[J].浙江理工大學學報，2010，27（6）：1024-1026.

[4]鄧月明，王玲，周志彬.現代通信實訓平臺建設與實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2007，26（12）：122-125.

[5]齊兆群，王文博，桑林.通信工程特色專業(yè)培養(yǎng)方案的研究[J].北京郵電大學學報（社會科學版），2010，12（2）：95-98.

（責任編輯：孫晴）