基于IUV-TPS的OTN組網(wǎng)虛擬現(xiàn)實通信實訓平臺仿真設計

廖鑫 孫捷 楊歡

摘要：為了解決在實際學習中實驗條件、試驗場地以及實驗設備維護等問題，提出一種基于IUV-TPS實驗設計。從而降低實驗成本，提升實驗質量;降低學生在實驗中的工作強度，通過此種實驗平臺激發(fā)學生的學習興趣，使得學生在實驗中收獲更多有關OTN應用的知識。

關鍵詞：IUV;OTN;實驗設計

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）02-0029-02

Abstract： An experimental design based on IUV-TPS was proposed to solve the problems of experimental conditions， test site and maintenance of experimental equipment in actual learning. Thus reducing the experimental cost and improving the experimental quality; Reduce the intensity of students' work in the experiment， and stimulate students' interest in learning through this experimental platform， so that students can gain more knowledge about OTN application in the experiment.

Key words： IUV; OTN; experimental design

1 OTN技術與現(xiàn)實問題

OTN技術是目前最為先進的綜合性傳輸接入系統(tǒng)，該技術是由西門子公司開發(fā)[1]。OTN的全稱是OpticalTransportNetwork，它是一種網(wǎng)絡傳輸技術[2]。OTN主要的優(yōu)勢體現(xiàn)在業(yè)務承載力、傳送以及保護能力。在線路設計簡單的同時，兼具強大的組網(wǎng)能力和長距離傳輸能力。OTN技術在設計時采用了G.709協(xié)議，是一種基于波分復用的傳輸技術。OTN有五大特點：透明傳輸，多客戶信號的封裝和傳輸，可擴展的交叉連接，前向糾錯和串行監(jiān)控能力。此外，OTN技術完美地繼承了傳統(tǒng)電力信息傳輸技術的優(yōu)勢[4]。從網(wǎng)絡層次劃分，OTN可劃分為三層：光通道層（OCh）、光復用層（OMS）和光傳輸層（OTS）。光通道層（OCh），主要功能是選擇客戶信息和分配波長;光復用層（OMS），該層的工作是在多波長網(wǎng)絡中重新選擇光復用段;光傳輸層（OTS），此層除了提供傳輸功能外還包括了對光放大器和中繼器的控制功能?；贠TN的優(yōu)勢和應用前景，各大高校都開設了包含OTN的通信課程，因此設計合理、低成本和行之有效的實驗就很有必要。然而現(xiàn)實的問題是，OTN相關的實驗往往都需要大量的設備和較大的場地支撐，很多高校并不能完全滿足這些要求，因此采用虛擬現(xiàn)實技術進行實驗就非常有必要了。

2 虛擬現(xiàn)實實驗平臺

我國的應用型本科人才培養(yǎng)往往伴隨著大量的實驗環(huán)節(jié)，以此來提升學生對課堂知識的綜合應用能力[5]。然而現(xiàn)階段，不少的高校的實驗環(huán)節(jié)，受限于硬件設備有限、開放時間不足等[6]，使得實驗環(huán)節(jié)的效果大打折扣。尤其是OTN組網(wǎng)這樣的實驗，涉及設備較多，并且設備配置也相對困難。因此設計OTN組網(wǎng)的虛擬現(xiàn)實實驗就非常具有現(xiàn)實意義。WilliamWolfe教授最早提出了虛擬實驗室，實際上目前的計算機水平，搭建各種虛擬實驗平臺已不再是難事。虛擬現(xiàn)實技術即VR技術，是一種可以創(chuàng)建并體驗虛擬世界的計算機仿真技術[8]。相較于傳統(tǒng)的實物操作，虛擬現(xiàn)實實驗平臺優(yōu)勢巨大，具有實驗成本低、實驗設備維護容易、實驗人員更安全、實驗受外界因素干擾小和實驗效果顯著等。IUV軟件符合了上述虛擬現(xiàn)實實驗平臺的所有優(yōu)點，該軟件可以提供足夠的學習OTN組網(wǎng)的相關支持，使得高校的網(wǎng)絡實驗方面得到綜合提升。

3 實驗設計

3.1 實驗項目選擇

所選內容應是OTN的關鍵或重點技術;選取的內容難度是否適合當前學生學習，難度的增加應循序漸進;最后選取的內容應當是在實際工程中運用較多的部分。結合這幾方面考慮，決定選取“東城匯聚機房經(jīng)中心機房OTN到南城匯聚機房”相關內容。

3.2 實驗效果與評估

實驗最基礎目的是熟悉IUV軟件的操作使用，方便后續(xù)試驗任務開展;此外熟練掌握OTN光路穿通業(yè)務的配置，如路由目標（RT）選擇、OTN設備的配置、光纖的選擇和連接等;熟練掌握OTN穿通業(yè)務組網(wǎng)應用;熟練掌握如何應用光路檢測工具等知識也是必不可少的。最終的目的是使學生能夠獨立完成小型OTN組網(wǎng)。

3.3 實驗準備

用到的產品主要有：中型RT和中型OTN;站點及其規(guī)劃：設中心機房為過渡站點，不需增加OUT光轉發(fā)板;東城區(qū)匯聚機房和南城區(qū)匯聚機房均為：OTN采用15槽位OUT40G光轉發(fā)板，頻率選取192.1THz;RT1采用40GE，1槽位光板。

4 實驗實現(xiàn)過程

4.1回顧OTN相關的理論知識

OTN融合了波分復用（WDM）和同步數(shù)字體系（SDH）的優(yōu)點，具有高度靈活、可管理性強、容量大等，屬于一種復合技術，它是光技術與電技術的結合，其中WDM側重于光技術，SDH側重于電技術。因此OTN技術也融合了諸如接口、組網(wǎng)、傳輸?shù)燃夹g，我們主要研究OTN的組網(wǎng)技術。

4.2 任務分解

試驗任務：任務一：機房設備配置，有三個子任務，分別是：東、南匯聚機房設備配置以及中心機房設備配置;任務二：東西城區(qū)和南城區(qū)匯聚機房頻率配置。

4.3 結合實際提出問題

實驗的終極目的在于提升學生對OTN組網(wǎng)理論知識的綜合應用能力，達到能夠處理實際工程問題的目的。所以需要引導學生帶著問題開始實驗，通過在實驗具體操作過程中解決問題，從而更深刻地理解相關技術難點。

4.4 實踐操作

在具體操作過程中，虛擬現(xiàn)實平臺的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，如果采用實物操作，一方面由于OTN組網(wǎng)所需設備較多、設備體積大很難容納多名學生同時操作;另一方面實驗設備有限，很多時候不得不采用數(shù)名學生共用一套設備的情況，大概率造成學生對OTN組網(wǎng)技術吃不透的尷尬局面。而虛擬現(xiàn)實平臺完美地解決了上述問題。在實驗過程中，應該讓學生獨立操作，遇到問題自己解決，培養(yǎng)學生解決OTN組網(wǎng)的實際工程問題的能力。

4.5 實驗總結

通過實際操作后分析解決問題并形成書面實驗報告。試驗完成后，進行實驗總結是很有必要的，分析此次試驗的得失，總結經(jīng)驗，為下次試驗乃至以后的工程實踐做好準備。

5 結束語

本文圍繞在IUV軟件上開展OTN組網(wǎng)實驗，學生通過該實驗對OTN組網(wǎng)相關技術達到學以致用的目的，為真正地成為一名應用型本科人才助力?；贗UV-TPS軟件的虛擬現(xiàn)實實驗平臺的使用極大地激發(fā)了學生們的積極性，通過這種模擬實際工程和實物操作對學生深刻理解網(wǎng)絡相關知識有很大的積極作用。另外實驗室的維護成本也大大降低，實驗產生損耗幾乎沒有，因此就可以適量地增加實驗室開放時間，讓學生可以更自由地安排實驗時間。

參考文獻：

[1] 戢運杰.OTN系統(tǒng)技術在通信工程項目中的作用分析[J].數(shù)字通信世界，2020（2）：180-181.

[2] 孫健，翟冠軍.談OTN組網(wǎng)保護常見的幾點問題[J].通訊世界，2015（13）：149-150.

[3] 況璟.基于OTN系統(tǒng)干線傳輸網(wǎng)的優(yōu)化[J].通信電源技術，2020，37（1）：213-214.

[4] 羅影.探討電力信息傳輸技術中OTN技術的運用[J].通訊世界，2019（11）：241-242.

[5] 孫捷，賀龍周，趙心越，等.結合IUV-4G的OTN網(wǎng)絡虛擬通信實驗設計[J].科學技術創(chuàng)新，2017（34）：90-92.

[6] 劉凱.計算機網(wǎng)絡虛擬實驗教學平臺的設計與開發(fā)[J].信息系統(tǒng)工程，2019（12）：71-72.

[7] 張濟麟，張艷鵬.應用VR及AR技術的虛擬仿真實驗設計與實現(xiàn)[J].軟件，2018，39（8）：202-206.

[8] 施新宇，邱峰，石承玉，等.基于VR的渦噴六航空發(fā)動機虛擬實驗平臺的設計與制作[J].電腦知識與技術，2020，16（1）：251-252，256.

【通聯(lián)編輯：王力】