李中云

淮海工學院電子工程學院 江蘇連云港 222005

綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺建設的探索與實踐

李中云

淮海工學院電子工程學院 江蘇連云港 222005

針對目前通信技術的發(fā)展狀況及就業(yè)形勢，并結合我院實驗室現(xiàn)狀，提出了建設綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的必要性；給出了綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的拓撲結構；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)的詳細配置情況。

通信網(wǎng)絡；實驗平臺；綜合；建設

隨著通信技術的發(fā)展及信息業(yè)務量的劇增,社會對通信專業(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,又有較強的實踐能力,并且了解通信行業(yè)技術的綜合應用型人才。因此,高校必須不斷完善通信實驗室建設,改進實驗模式,才能適應市場對人才的需求。我院于2009年提出了建設綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的計劃,并獲得了中央地方共建專業(yè)特色實驗室項目的資助。

1 實驗室現(xiàn)狀及建設綜合實驗平臺的必要性

2000年以來我院先后建設了計算機技術、電子技術、通信原理、高頻電子、EDA等基礎實驗室及檢測與控制專業(yè)實驗室。2004年通信專業(yè)開始招生,為滿足教學要求,籌建了通信專業(yè)實驗室。由于當時學校經(jīng)費緊張,制定了通信專業(yè)實驗室的建設在現(xiàn)有基礎上分兩步走的計劃：第一步,建設以滿足教學需求的基本型專業(yè)實驗室,主要完成光纖、程控、通信網(wǎng)、移動通信等專業(yè)課程實驗。該實驗室建設方案以各種實驗箱及相關的儀器設備組成,基本1人1箱,其特點是：技術成熟,投資少,維護方便。第二步,建設綜合通信網(wǎng)絡實驗室。第一步建設方案已于2006年完成。

2006年以來，通信專業(yè)實驗室在實驗教學工作中發(fā)揮了其應有的作用。但這些設備各自獨立,沒有形成網(wǎng)絡,系統(tǒng)性不強,實驗內(nèi)容多以演示、驗證為主。隨著通信技術的迅猛發(fā)展,這類實驗室條件局限性較大,沒有通信全程全網(wǎng)的系統(tǒng)性,學生對所學的專業(yè)課程缺乏系統(tǒng)整體概念,無法滿足對通信技術的深入研究及市場對人才的需求。因此建設綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺是非常必要的。

2 綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的建設思路與目標

隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展,電信領域正在向著移動化、寬帶化的方向不斷融合。因此,綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺建設的基本思路是建設一個集傳輸、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,是一個類似于電信系統(tǒng)的全真式網(wǎng)絡。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)模擬網(wǎng)絡運行,各個網(wǎng)絡對接,并能夠完成每種設備平臺的實訓與研究。通過該實驗系統(tǒng),讓學生從軟件到硬件全方位感受現(xiàn)代通信的真實環(huán)境,對所學專業(yè)有直觀的認識及深入的了解,提高專業(yè)素質,鍛煉動手能力,把學生培養(yǎng)成符合社會需求的綜合型、應用型通信技術人才。

3 綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的建設方案與內(nèi)容

建設方案既要技術先進,又要經(jīng)濟合理,通過反復多次的論證,提出了適應現(xiàn)有資金條件,適合當代通信技術發(fā)展的綜合通信實驗平臺。整個平臺由SDH傳輸網(wǎng)、程控交換網(wǎng)、移動無線接入網(wǎng)、EPON光接入網(wǎng)、網(wǎng)規(guī)、網(wǎng)優(yōu)等系統(tǒng)構成。

3.1 網(wǎng)絡拓撲結構

網(wǎng)絡拓撲結構如圖1所示。

圖1 綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺拓撲圖

3.2 光傳輸系統(tǒng)

光傳輸系統(tǒng)是整個實驗網(wǎng)絡的核心,溝通了各模塊之間的通信聯(lián)絡。系統(tǒng)采用SDH技術,由3臺STM-1設備構成環(huán)形網(wǎng)絡。SDH技術是目前通信網(wǎng)絡的主流技術,它以其突出的技術優(yōu)勢為網(wǎng)絡提供優(yōu)質、高效、可靠的通信業(yè)務,能夠滿足寬帶數(shù)據(jù)及視頻圖像等多業(yè)務的傳輸需求,自愈功能強。掌握傳輸技術對通信工程專業(yè)的學生來說,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)單臺傳輸系統(tǒng)配置STM-1光接口2個,E1接口21個,FE接口數(shù)量為4個,支持155M至2.5G光速率的在線升級能力。

(3)具備多業(yè)務處理能力,提供多路E1，T1，E3和T3業(yè)務及各種音頻接口,數(shù)據(jù)接口功能。

(4)系統(tǒng)采用MSTP第三代技術,支持以太網(wǎng)信號的匯聚、二層交換和VLAN。

(5)傳輸系統(tǒng)配備了設備級管理軟件,在提供完備的網(wǎng)元級管理功能的同時,提供了網(wǎng)絡層管理功能,支持傳統(tǒng)業(yè)務的端到端管理。

(6)整個傳輸網(wǎng)絡保護機制健全,交叉、時鐘、電源均采用1+1保護措施,具備強大的告警分析和故障自動診斷功能,提高了網(wǎng)絡系統(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程控交換設備,通過傳輸網(wǎng)絡及其他配合設備構建一個完全模擬實際應用的,具有局間交換、遠端接入功能的完整交換網(wǎng)絡。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(最大可擴充至50000線模擬用戶及10000線數(shù)字中繼)。

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

(3)提供設備級網(wǎng)管軟件,可對硬件設備進行設置、配置, 進行信令的觀測、跟蹤等。

3.4 TD-SCDMA移動通信無線網(wǎng)絡系統(tǒng)

TD-SCDMA技術是目前廣為使用的新技術,大幅提升了數(shù)據(jù)傳輸速率,實現(xiàn)了移動寬帶,能夠處理圖像、音樂、視頻等多種媒體形式,提供網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。

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

TD-SCDMA無線側基站控制器單元(RNC)采用華為公司新一代基站控制器DRNC820型設備,該設備集成度高、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,統(tǒng)一ATM，TDM和IP交換體系,既支持對2G傳輸資源的前向兼容,也支持向全網(wǎng)IP的演進。設備采用模塊化設計,支持單框解決方案與平滑升級；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無線側基帶處理及射頻單元采用業(yè)界技術領先的多形態(tài)統(tǒng)一模塊設計,具有體積小、容量大、功耗低、安裝靈活的特點,最大可支持36載扇的TD-SCDMA基帶處理能力。

操作維護系統(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)務接入。設備為GPON/ EPON一體化設備,滿足用戶擴容升級需要；系統(tǒng)能力滿足背板交換容量為275Gbps,業(yè)務交換容量雙向為68G；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)應用,滿足基站傳輸、IP專線互聯(lián)、批發(fā)等業(yè)務組網(wǎng)需求。

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

無線網(wǎng)絡測試系統(tǒng)選用鼎利公司的測試軟件,具備完善的GSM/GPRS/TD-SCDMA/HSDPA網(wǎng)絡測試功能。能夠提供多種測試方法。

3.7 專用e-bridge實驗軟件

由于本次實驗平臺選用的硬件設備均為商用設備,所以要考慮整個網(wǎng)絡系統(tǒng)如何適合于學生進行實驗,一般來說,實際商用設備的管理終端數(shù)只有一個,這樣對于有40名學生的班級來說,需要分40組,顯然不現(xiàn)實。訊方公司研發(fā)的專用e-bridge實驗軟件,解決了多人操作的問題,滿足每個系統(tǒng)平臺可以40名學生進行實驗操作,把商用設備轉化為適合高校教學的實驗設備。

專用e-bridge實驗軟件具備實驗過程控制功能,實驗教師可靈活分配實驗項目和實驗時間,可以調整每組學生的實驗時間,軟件能同時滿足多人多次上機實驗的要求。

綜合實驗平臺系統(tǒng)組成除配置以上設備、軟件外,還考慮設置了通信電源設備、光纖配線架、數(shù)字配線架、音頻配線架等其他配合設備。

4 實驗項目內(nèi)容

整個實驗系統(tǒng)通過通信網(wǎng)管軟件,可滿足40個學生終端進行實驗操作,可開展的主要實驗項目內(nèi)容如下：

(1)SDH光傳輸系統(tǒng)：①傳輸設備配置實驗：通過傳輸網(wǎng)管軟件對設備進行操作加載及維護；硬件數(shù)據(jù)配置、分配功能模塊資源等；②組網(wǎng)實驗：可進行SDH鏈型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)組網(wǎng)配置；③通道保護實驗：通過對傳輸光口、邏輯系統(tǒng)、保護制式的設定,實現(xiàn)通道保護和復用段保護機制的實驗；④網(wǎng)管操作實驗；⑤開銷分析實驗：⑥傳輸復用解復用字節(jié)分析實驗等。

(2)程控交換系統(tǒng)：①交換機硬件配置實驗：通過交換機網(wǎng)管軟件對設備進行操作加載及維護；分配各個功能模塊資源；②用戶實驗：配置、分析用戶及號碼；本局用戶新業(yè)務設定及注冊等；③電話呼叫處理實驗：觀察呼叫處理過程、信號流程；④局間中繼信令系統(tǒng)實驗：包括NO1和NO7中繼調試,局向設置、路由選擇,觀察計發(fā)器信令流程及出局呼叫過程；⑤計費系統(tǒng)實驗；⑥全局綜合業(yè)務實驗等。

(3)RNC系統(tǒng)實驗：①數(shù)據(jù)配置實驗：對RNC設備狀態(tài)、網(wǎng)絡結構、后臺數(shù)據(jù)庫進行配置；②鏈路、通道信息配置；③小區(qū)參數(shù)配置、優(yōu)化、參數(shù)測試實驗；④RNA網(wǎng)絡結構實驗；⑤手機注冊、呼叫、切換流程分析等實驗。

(4)網(wǎng)優(yōu)、路測實驗內(nèi)容：①手機終端的測試：包括呼叫、數(shù)據(jù)業(yè)務、手機強制測試等；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)綜合測試實驗等。

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

5 綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的特色

(1)技術新,功能強,適用面寬。該實驗平臺模擬現(xiàn)代通信網(wǎng)絡系統(tǒng),集傳輸、交換、移動通信于一體,可進行通信工程課程實驗、畢業(yè)設計、專業(yè)實習等綜合實訓內(nèi)容。

(2)內(nèi)容廣泛、系統(tǒng)性強。以往的實驗內(nèi)容基本以驗證為主,綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的建成,提供了豐富、寬泛的實驗內(nèi)容,可開展大量的綜合型、設計型、研究型實驗,為師生提供了全程全網(wǎng)的實驗環(huán)境。

(3)系統(tǒng)配置高、操作性好。整個平臺硬件設備技術先進,軟件管理功能全面,可為學生提供良好的實驗操作條件。

綜合通信網(wǎng)絡實驗平臺的建設,從方案確定到設備選型、系統(tǒng)配置,思路明確、定位準確,建立了完善的實驗系統(tǒng),提升了實驗內(nèi)容的綜合程度,促進了理論與實踐的結合,必將為提高學生的創(chuàng)新思維、綜合能力,提高實踐教學質量起到重要的作用。

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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：1104099

李中云，本科，高級工程師，主任。