IUV-TPS仿真軟件在融合通信網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)中的應(yīng)用

馬永波 彭玉

摘要：隨著運營商融合通信業(yè)務(wù)的大規(guī)模使用，基于仿真的軟件技術(shù)在寬帶課程教學(xué)中日益顯得重要，它能為學(xué)員的學(xué)習(xí)創(chuàng)造一種自主、開放式的環(huán)境，并搭建實際業(yè)務(wù)進行操作的學(xué)習(xí)平臺，培養(yǎng)學(xué)員綜合設(shè)計、分析、解決問題的能力。該文以融合通信課程為例，介紹了虛擬仿真在教學(xué)課程中的使用，解決了早前實驗內(nèi)容抽象和實體實驗室建設(shè)成本高的問題。

關(guān)鍵詞： IUV-TPS仿真軟件;融合通信;電信運營商

中圖分類號：TP311? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）15-0109-03

1引言

目前，對于國內(nèi)大多數(shù)的工科院校的通信工程專業(yè)，都已將《融合通信技術(shù)》課程作為必修或選修的課程。眾所周知，網(wǎng)絡(luò)通信趨于融合是國內(nèi)外電信業(yè)發(fā)展的大趨勢，我國也從2010年后開始就在全國多個城市部署，至今已經(jīng)遍地開花，所以各個院校也是緊緊圍繞著國家三網(wǎng)融合產(chǎn)業(yè)的發(fā)展適時推出《融合通信技術(shù)》這門課程。這門課程應(yīng)用到的技術(shù)比較廣，比如光通信技術(shù)、流媒體技術(shù)和軟交換技術(shù)等;業(yè)務(wù)類型也比較豐富，比如寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)、電話語音業(yè)務(wù)、IPTV視頻業(yè)務(wù)以及無線WLAN業(yè)務(wù)，所以涉及業(yè)務(wù)知識點非常多。如果以理論教學(xué)為主的，實踐教學(xué)為輔的教學(xué)方式，教師就會忙于理論知識點的講授，而學(xué)生也陷于被動接受知識的掌握，進而缺乏學(xué)習(xí)的積極性，就《融合通信技術(shù)》來說，它是一門與電信運營商PON技術(shù)[1]業(yè)務(wù)結(jié)合非常緊密的，且對實踐性和應(yīng)用性要求非常高的課程。鑒于上述情況，研究后提出了一些融合通信課程教學(xué)的改革措施，為一線的課程教師提供一定的現(xiàn)實參考。

2使用IUV-TPS仿真軟件進行融合通信課程改革的必要性

融合通信技術(shù)這門課程內(nèi)容非常多，分開來看，寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)理論部分包含AAA原理、RADIUS協(xié)議;電話語音業(yè)務(wù)理論部分包含VOIP基本原理、H.248協(xié)議和SIP協(xié)議等;IPTV業(yè)務(wù)理論包含EPG、CDN、機頂盒、組播原理等;WLAN業(yè)務(wù)理論也要講述無線頻譜資源，以及AP和AC等知識。從目前各個高校的融合通信教學(xué)來看，多是理論重于實踐，情況較好的會有一些實踐課，但是整體上實踐偏少，究其原因，主要是兩點，一是理論內(nèi)容偏多，無法抓住重點，內(nèi)容偏多這是由這門課本身的性質(zhì)決定，而無法抓住重點，主要是合適的教材偏少;二是實踐平臺偏少，當(dāng)然受限于設(shè)備短缺（有價格昂貴因素在內(nèi)）。盡管有些院校有實驗條件的，可以有幾個實驗平臺，但是平臺間的融合性很差，無法體現(xiàn)融合特色，或者有些院?？梢杂袡C會去現(xiàn)場去了解工程情況，但是時間上不是很好把控，而無法很好實施，致使大多數(shù)情況下，教師的授課仍舊是理論上的層面講授，所以教師在展示實際運營網(wǎng)絡(luò)情況時，很難清楚地和完整地展示通信中的各個環(huán)節(jié)和狀態(tài)。

IUV-TPS作為一款功能強大的融合通信應(yīng)用系統(tǒng)的虛擬仿真平臺軟件，已經(jīng)成為《融合通信技術(shù)》課程教學(xué)改革的重要工具。在本課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)中，如何使用IUV-TPS培養(yǎng)并提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，是目前融合通信課程在深入改革的過程中需要重點研究的問題。目前在國內(nèi)多個高校的《融合通信技術(shù)》的課程教學(xué)中，已經(jīng)把ICT行業(yè)里融合通信方向的IUV-TPS軟件應(yīng)用在課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)。在融合通信課程中使用IUV-TPS虛擬仿真軟件，可以根本改變《融合通信技術(shù)》傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式，改變了部署和優(yōu)化在內(nèi)的調(diào)試方法與設(shè)計理念，克服了傳統(tǒng)的教學(xué)模式中存在的許多缺點和不足，對提高學(xué)員在融合通信方面的實踐能力有了質(zhì)的提升，包含系統(tǒng)設(shè)計能力、系統(tǒng)部署能力、系統(tǒng)測試能力、系統(tǒng)運維能力、系統(tǒng)優(yōu)化能力。對于應(yīng)用性與實踐性要求較高，且與實際工程結(jié)合緊密的《融合通信技術(shù)》課程來說，一直把學(xué)生的實踐能力培養(yǎng)與提高放在首位，并將IUV-TPS虛擬仿真平臺實施應(yīng)用在各教學(xué)環(huán)節(jié)，來進行了課程的教學(xué)模式以及實驗教學(xué)的改革，在近幾年的《融合通信技術(shù)》課程的實際教學(xué)，收到了較好的效果反饋。下面就結(jié)合融合通信課程的建設(shè)情況，談一下IUV-TPS在課程教學(xué)改革中的應(yīng)用以及自己感受和體會。在學(xué)校的支持下，實驗中心首先購買了IUV-TPS軟件，之后將下載的客戶端軟件安裝在學(xué)院的PC機上，聯(lián)網(wǎng)后根據(jù)賬號和密碼即可登錄使用。使用IUV-TPS的優(yōu)點是學(xué)生的實踐操作，不再受實驗室設(shè)備的配置影響，實驗的地點與實驗時間也不受影響，只要客戶端能夠連接上網(wǎng)即可使用。從培養(yǎng)提高學(xué)生的設(shè)計與實踐能力出發(fā)，下面重點介紹如何把IUV-TPS軟件應(yīng)用在課程教學(xué)模式與基礎(chǔ)實驗的改革中的具體方法。

3 IUV-TPS仿真軟件在融合通信課程實踐教學(xué)中的應(yīng)用

IUV-TPS仿真軟件是一個具有很高使用價值的仿真軟件，它是由深圳市艾優(yōu)威科技有限公司（IUV）推出的完全基于目前三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)計算機軟件。軟件從電信運營商的實際工程和業(yè)務(wù)角度出發(fā)，可以模擬運營商的各種業(yè)務(wù)，如寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)、電話語音業(yè)務(wù)、IPTV視頻業(yè)務(wù)以及無線WLAN業(yè)務(wù)，在這些業(yè)務(wù)中，融合通信業(yè)務(wù)中的常見設(shè)備，如接入層的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）、分光器（Splitter）和光線路終端（OLT），匯聚層的寬帶遠程接入服務(wù)器（BRAS）和光傳送網(wǎng)（OTN），核心層的路由器（ROUTER）以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的3A服務(wù)器、Portal服務(wù)器、SS服務(wù)器和IPTV服務(wù)器都是常用的組件，只需要這些組件共同作用才能推出這些豐富的業(yè)務(wù)[2]。可以做網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、組建、驗證以及排查，全方位仿真業(yè)務(wù)的操作流程。比如從硬件連線開始，到系統(tǒng)軟件調(diào)測，從系統(tǒng)對接數(shù)據(jù)配置，到業(yè)務(wù)驗證、最后到故障排除解決。

3.1系統(tǒng)外觀

設(shè)備的外觀對于學(xué)員了解設(shè)備有非常大的幫助，比如設(shè)備的硬件組成、單板的物理接口、系統(tǒng)工作原理介紹，以及后期設(shè)備的物理線纜對接都有著非常大的指導(dǎo)作用。圖1為設(shè)備系統(tǒng)外觀。

3.2物理線路對接

物理線路對接部分，可以在線纜池中選擇相應(yīng)的線纜類型，以便設(shè)備與設(shè)備之間的連線，這對于在實際工程中，對各種線纜類型的學(xué)習(xí)有著直觀的意義。比如下圖中圖2即是設(shè)備間要用到的連線線纜常見的類型。

3.3業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)配置

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)配置部分是系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，它既作為授課內(nèi)容理論上的擴展，又讓學(xué)員理解如何與設(shè)備進行業(yè)務(wù)層面對接，由于這部分業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)配置在IUV-TPS軟件都可以進行仿真，比如網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃后須對OTN、路由器、PTN等設(shè)備進行配置，配置過程都由物理接口配置、邏輯接口配置、路由配置、業(yè)務(wù)配置幾個部分組成[3]，這與實際業(yè)務(wù)配置一致。對于教學(xué)工作來說，其意義不言而喻。又比如寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，可以在BRAS設(shè)備中進行寬帶虛接口的配置，進而完成PPPOE、DHCP、DHCP+WEB等接入形式的相關(guān)數(shù)據(jù)配置過程。圖3為BRAS上PPPOE寬帶虛接口的配置，圖4為GPON中寬帶業(yè)務(wù)配置。

3.4業(yè)務(wù)驗證

業(yè)務(wù)驗證部分是對前面的數(shù)據(jù)配置進行驗證和檢查，可以確認數(shù)據(jù)配置是否正確。圖5為寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)中PPPOE撥號接入方式的測試界面。

3.5故障排查

故障的排查部分，按照軟件的設(shè)計，可做到當(dāng)前告警、歷史告警的提示，還可使用常見的PING和TRACE工具來進行故障排查，另外在其狀態(tài)信息查詢中，可查看物理接口表、IP接口表、路由表等內(nèi)容。這些都是在實際的業(yè)務(wù)中需要的內(nèi)容。圖6是寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)中PPPOE撥號的PING測試。

4融合通信課程綜合實踐項目的設(shè)計

如何使學(xué)生快速、牢固地掌握《融合通信技術(shù)》這門課程，了解課程中的基本概念和設(shè)計思路，課后還能實踐操作課堂上的學(xué)習(xí)內(nèi)容，這是課堂授課環(huán)節(jié)的首要任務(wù)，也是一個值得考慮的問題。由于課程本身為綜合實踐課程，那么從模擬實際業(yè)務(wù)開展過程中的設(shè)計網(wǎng)絡(luò)、搭建網(wǎng)絡(luò)、配置網(wǎng)絡(luò)、排查網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)各個環(huán)節(jié)入手，提高學(xué)生的動手能力就是最為關(guān)鍵的。在課堂中理論授課后，布置相應(yīng)的行業(yè)項目化實訓(xùn)作業(yè)。所謂行業(yè)項目化實訓(xùn)作業(yè)就是在行業(yè)中運行的某個單獨業(yè)務(wù)應(yīng)用或者多個融合性業(yè)務(wù)應(yīng)用的綜合性題目，要求學(xué)生在IUV-TPS仿真平臺下搭建并測試通過。完成并通過項目化實訓(xùn)，學(xué)生便能夠很好地掌握課程中的技能部分，再結(jié)合課程中學(xué)到的理論知識部分，真正獨立地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。雖然是在虛擬平臺軟件通過測試，但其中的融合通信系統(tǒng)的基本概念知識和基本設(shè)計方法已經(jīng)全部覆蓋，學(xué)生整體部署系統(tǒng)能力、硬件配置能力、軟件調(diào)試能力、系統(tǒng)對接聯(lián)調(diào)能力、問題排查故障能力，都通過項目化實訓(xùn)作業(yè)的獨立完成，得到了真正、有效地提高。傳統(tǒng)的教學(xué)模式下這種密切聯(lián)系社會實際應(yīng)用的學(xué)習(xí)體會是很難想象的。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，課后布置的作業(yè)多是為鞏固課堂所學(xué)的基本知識內(nèi)容，這對培養(yǎng)學(xué)生如何設(shè)計、如何操作、如何檢驗的實操能力作用有限。如果布置的作業(yè)包含多個融合性業(yè)務(wù)，則需要多套的硬件平臺系統(tǒng)相配合來完成，那么作業(yè)題目的完成則受到更多的軟硬件設(shè)備限制。而IUV-TPS仿真恰好解決了這一矛盾與困難。為使學(xué)生快速掌握IUV-TPS軟件的使用方法，有專門的視頻教程資料供學(xué)生自我學(xué)習(xí)，能夠快速掌握。如果學(xué)時允許，也可在課堂進行實際操作演練介紹。憑著多年來的實踐教學(xué)經(jīng)驗，理論和實踐部分都可以按照初級、中級、高級分層次的提高學(xué)生的能力，目前相關(guān)實訓(xùn)作業(yè)題目已經(jīng)編寫完成。其實每堂課講授后，給學(xué)生布置的實訓(xùn)作業(yè)題目，實質(zhì)上是一種驅(qū)動型的學(xué)習(xí)方式，能夠充分調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性和能動性，真正把“理論”和“實踐”相結(jié)合[4]。當(dāng)然這也得益于IUV-TPS在融合通信課程教學(xué)中發(fā)揮的作用。通過IUV-TPS虛擬仿真平臺，學(xué)生可以獨立或者小組形式完成實訓(xùn)作業(yè)，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及實踐能力，目前已經(jīng)收到了好的教學(xué)效果。關(guān)于實訓(xùn)作業(yè)題目出題的類型，主要包括了兩大部分，一部分按照排查故障點數(shù)量來分類，另一部分按照完善型來分類，當(dāng)然這兩種類型題目在單個業(yè)務(wù)或多個業(yè)務(wù)的作業(yè)布置上都可以體現(xiàn)。通過虛擬仿真，才能使學(xué)生真正明白如何來進行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、部署、對接、調(diào)試、故障排查。需特別注意的是實訓(xùn)作業(yè)題目的設(shè)計，要與講課的進度相關(guān)聯(lián)，這樣才能使學(xué)生把從課堂學(xué)得的知識真正與實際應(yīng)用相結(jié)合，也是教學(xué)內(nèi)容與實踐能力提高的完美結(jié)合。

5課程考核方式的改革

考核是激勵學(xué)生認真學(xué)習(xí)的主要方式，根據(jù)此門課程的融合性和實踐性較高的特點，每一種業(yè)務(wù)都可以做實驗（從設(shè)計、規(guī)劃、測試、驗證和排障），加之測試類型也有排障題和完善題，基本上可以做到十多次實驗，根據(jù)課程課時的安排，選取必做的實驗，多次實驗的平均值即為平時的實驗成績，基本上反映出學(xué)生的實踐部分情況，這個應(yīng)用在我們的課程考核中，不失為一種好的實踐考試方式，對實際的教學(xué)有著很好的促進作用。

6結(jié)論

要提高融合通信課程的教學(xué)質(zhì)量，首先要從培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。先進的教學(xué)設(shè)備和教學(xué)手段一直是學(xué)院追求的方向，積極引入行業(yè)領(lǐng)域仿真系統(tǒng)，與時俱進。本文提出的IUV-TPS虛擬軟件，包含配套書籍[5]，其強大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)備部署與聯(lián)調(diào)、業(yè)務(wù)對接測試和故障處理等功能，加深了學(xué)生對融合通信的整體情況的認識和學(xué)習(xí)。讓學(xué)生使用最先進的貼近實際業(yè)務(wù)的教學(xué)工具，進行可重復(fù)的、低成本的規(guī)劃設(shè)計性實驗，加強學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新及應(yīng)用能力，從而提高學(xué)生的就業(yè)能力。

參考文獻：

[1] 陳泳宏.PON技術(shù)下光接入網(wǎng)的運行維護及管理方法探究[J].長江信息通信，2022，35（2）：210-212.

[2] 朱昊，宋宇飛，朱大偉.三網(wǎng)融合全網(wǎng)規(guī)劃虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2021（21）：19-21.

[3] 譚傳武，劉志成，周玲.基于虛擬仿真平臺實施通信類實訓(xùn)課程改革的探索與實踐——以“光通信系統(tǒng)實訓(xùn)——4G承載網(wǎng)建設(shè)”為例[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報（中旬刊），2019（1）：31-32.

[4] 楊歡，孫捷.基于IUV-TPS的PON網(wǎng)絡(luò)虛擬通信實驗平臺設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù)，2019，15（29）：15-16.

[5] 羅芳盛，林磊.IUV-三網(wǎng)融合技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2016.

【通聯(lián)編輯：梁書】