劉光燦，張剛林，黃飛江，陳威兵

(長沙學(xué)院 電子與通信工程系，湖南 長沙 410022)

隨著互聯(lián)網(wǎng)和電信業(yè)務(wù)通信網(wǎng)的高速發(fā)展，市場亟需網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才和通信網(wǎng)設(shè)備安裝、調(diào)試、維護和運營管理的技術(shù)人才[1]。這給新建本科院校通信工程專業(yè)的發(fā)展提供了絕好的機會。為培養(yǎng)合格的通信工程專業(yè)人才，需要加強通信工程實驗室的建設(shè)，加強實踐教學(xué)和工程教育，培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力、綜合能力和創(chuàng)新能力[2-3]。

1 實驗室建設(shè)方案設(shè)計原則

通信工程實驗室總體建設(shè)目標是建設(shè)一個能培養(yǎng)學(xué)生工程能力和綜合創(chuàng)新能力的實用型通信實驗平臺，使學(xué)生能較好地掌握通信技術(shù)原理，達到對整體專業(yè)技術(shù)的綜合理解，并具備一般通信系統(tǒng)的上崗工作能力[4]。為達此目標，設(shè)計實驗室建設(shè)方案時應(yīng)考慮如下設(shè)計原則[5]。

(1) 先進性、可靠性和標準化原則。大學(xué)作為學(xué)科和技術(shù)前沿研究場所，要求通信工程實驗室配備最先進的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，能夠滿足師生開展最新技術(shù)的科研、教學(xué)和實踐活動。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵，在方案設(shè)計中要選用高可靠性網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，且網(wǎng)絡(luò)接口全部采用標準協(xié)議接口。

(2) 靈活性及可擴展性原則。根據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展和新增業(yè)務(wù)的需求，通信網(wǎng)絡(luò)可以平滑地擴充和升級，最大程度地減少對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和現(xiàn)有設(shè)備的調(diào)整。

(3) 模塊化和系統(tǒng)化原則。通信工程實驗室采用整體規(guī)劃、模塊化設(shè)計的構(gòu)建思想。每個模塊單獨成網(wǎng)，不同的網(wǎng)絡(luò)通過相關(guān)接口進行互聯(lián)互通。模塊化還要體現(xiàn)在軟件的設(shè)計上，網(wǎng)管軟件要全部采用模塊化設(shè)計和分層的結(jié)構(gòu)。

(4) 便于管理、維護和安全使用原則。實驗室要能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)實行集中監(jiān)測、分權(quán)管理、統(tǒng)一分配網(wǎng)絡(luò)資源；有統(tǒng)一的網(wǎng)管軟件，當(dāng)出現(xiàn)混亂時，系統(tǒng)有恢復(fù)能力，可實施對網(wǎng)管誤操作和軟件死循環(huán)等重大故障的數(shù)據(jù)恢復(fù)；對于合法的用戶通過認證能進行設(shè)備的操作，而非法用戶沒有權(quán)限對設(shè)備進行操作；網(wǎng)絡(luò)軟件符合人們的操作習(xí)慣，操作界面清晰。

(5) 經(jīng)濟性、規(guī)模性和層次性原則。從設(shè)備的選型上盡量做到花最少的錢建符合學(xué)校要求的最好的實驗室；實驗室至少要滿足20組學(xué)生同時實驗的需求。實驗室可以滿足不同層次專業(yè)教學(xué)的需求，可完成實驗、實習(xí)、課程設(shè)計和綜合實訓(xùn)任務(wù)。

2 數(shù)據(jù)通信實驗室方案

數(shù)據(jù)通信實驗室是長沙學(xué)院與思科公司共建的實驗室。思科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)院是思科公司在全球推廣的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教育項目[6]。與思科公司合作就是引進該項目，包括教材、E-learning的教學(xué)方式、E-Learning實驗室和支撐理論教學(xué)的思科數(shù)據(jù)通信實驗室方案等。思科公司對于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教育開展得好的學(xué)校一般會給予部分軟硬件設(shè)備捐贈或優(yōu)惠。2006年5月，長沙學(xué)院思科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)院正式成立，2007年我校成為Cisco網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備在湖南地區(qū)的首家獲贈高校[7]，并著手建設(shè)數(shù)據(jù)通信實驗室。

2.1 實驗室設(shè)備構(gòu)成方案

將實驗室分成4個分實驗室建設(shè)。從學(xué)生的數(shù)量、實驗效果和資金3個方面考慮，每次實驗人數(shù)為半個班(16～20人)，實驗設(shè)備每套為4～5人使用，所以每種設(shè)備都需要4套。4個實驗分室的設(shè)備構(gòu)成情況是[8]：

(1) 路由和二層交換實驗室主要由4臺路由器、4臺二層交換機組成；

(2) 語音和三層交換實驗室主要設(shè)備包括：語音交換機8臺、語音路由器8臺、三層交換機8臺、VOIP電話系統(tǒng)1套、語音編碼器2個，語音視頻管理軟件和硬件1組、IP電話8個、模擬電話12個、視頻套件1套、語音轉(zhuǎn)換卡5塊；

(3) 安全實驗室主要由8個安全路由器、4個防火墻、4個安全自適應(yīng)設(shè)備、4個入侵檢測器組成；

(4) 無線實驗室主要設(shè)備包括：路由器4個、無線路由器4個、無線AP4個、無線局域網(wǎng)控制器1臺，無線管理軟件與硬件1套，室內(nèi)和室外天線各2個，PC內(nèi)置無線網(wǎng)卡24個，無線網(wǎng)橋2個。

2.2 實驗室可開出的實驗

數(shù)據(jù)通信實驗室可開出以下實驗[8]：

(1) 數(shù)據(jù)通信課程實驗6個：IOS基本操作實驗、IP地址配置實驗、數(shù)據(jù)路由實驗、無線網(wǎng)橋的配置實驗、無線路由通信實驗和數(shù)據(jù)安全通信實驗；

(2) 現(xiàn)代交換原理課程實驗3個：基于OSI協(xié)議的VOIP系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)實驗、MPLS交換實驗、FR分組交換數(shù)據(jù)報方式實驗；

(3) 多媒體通信實驗5個：自動帶寬選擇的編碼器-譯碼器實驗(內(nèi)含G.711 mu-law、a-law，G.723.1，G.729A/B，GSM-EFR、FR寬帶音頻——專用16位分辨率、16 kHz采樣音頻實驗)、IP電話路由設(shè)定實驗、自動接聽和語音提示實驗、IP電話與模擬電話互通測試、視頻通信實驗；

(4) 無線網(wǎng)絡(luò)通信實驗6個：無線用戶接入認證實驗、無線用戶的漫游實驗、無線網(wǎng)絡(luò)Qos研究實驗、無線IP語音通信實驗、無線網(wǎng)絡(luò)管理實驗、Cisco無線兼容實驗；

(5) Cisco通信安全實驗6個：防火墻冗余備份及故障切換實驗、防火墻其他安全功能測試實驗、入侵檢測與防御設(shè)備安全性測試實驗、入侵檢測與防御攻擊應(yīng)對策略測試實驗、點對點IPSEC VPN實驗、多點動態(tài)VPN實驗；

(6) 遠程實驗：為提高實驗室利用率和加強課程教學(xué)的效果，支持實驗室24小時開放，購置了遠程實驗設(shè)備1套，主要包括CISCO2801路由器1臺、NM-16A 16端口的異步通信模塊1塊、CAB-OCTAL-ASYNC轉(zhuǎn)換線2根。

2.3 實驗室的其他教學(xué)服務(wù)功能

實驗室除可開出上述實驗外，還可進行以下幾個方面的工作：

(1) 課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和綜合實訓(xùn)：如校園網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實踐、小型IP電話網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)和服務(wù)器安全環(huán)境設(shè)計等；

(2) 認知實習(xí)：由于實驗室的設(shè)備與電信企業(yè)的在網(wǎng)運行設(shè)備相同，所以實驗室在滿足本專業(yè)實驗教學(xué)的同時，還可以為全校師生提供IT技術(shù)實驗環(huán)境，可承擔(dān)全校理工科學(xué)生的認知實習(xí)，使學(xué)生能夠了解數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的最新技術(shù)，增加對現(xiàn)有實際運行網(wǎng)絡(luò)的感性認識；

(3) 職業(yè)資格認證教育：在教學(xué)計劃中引入職業(yè)認證模塊，教學(xué)中直接采用思科公司的認證課程，鼓勵學(xué)生參加思科公司職業(yè)資格認證考試，還可以面向社會招生，為社會培養(yǎng)更多的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才[7,9]。

3 光傳輸實驗室

3.1 實驗室的構(gòu)成

光傳輸實驗室是長沙學(xué)院與中興通訊股份有限公司共建的實驗室。2006年6月，中興通訊學(xué)院成立了近30人的NC教育項目組，開展了促進高校通信工程專業(yè)改革的NC教育研究探索，專門面向高校通信專業(yè)的學(xué)生進行“中興通訊NC工程教育”[10]。中興推出的在局運行通信網(wǎng)實驗平臺選擇了大規(guī)模的程控交換機和GSM、3G移動通信設(shè)備，SDH光網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，智能網(wǎng)系統(tǒng)等。根據(jù)實驗室建設(shè)方案，我們先期構(gòu)建了光傳輸和程控交換實驗室，獲得中興通訊NC聯(lián)合教育授權(quán)[7]。

光傳輸實驗平臺由下列硬件設(shè)備和軟件組成[11]：ZXMP330 SDH光傳輸系統(tǒng)設(shè)備1套、ZXMP320 SDH光傳輸系統(tǒng)設(shè)備2套、ZXMP200 SDH光傳輸系統(tǒng)設(shè)備2套、通信電源ZXDU150組合電源系統(tǒng)1套、E300(EMS)應(yīng)用軟件1套、NC實驗管理和資源自動分配系統(tǒng)1套。

3.2 光傳輸實驗室實驗?zāi)康?/h3>

傳輸實驗室實驗?zāi)康氖牵?/p>

(1) 通過對在線實際光傳輸設(shè)備的操作，更透徹地了解光通信、SDH等概念；

(2) 對在線光傳輸通信設(shè)備及其原理和實用技術(shù)有較系統(tǒng)的認識；

(3) 熟練使用光傳輸技術(shù)原理配置光傳輸設(shè)備，滿足運營商網(wǎng)絡(luò)典型應(yīng)用需求。

3.3 光傳輸實驗室支撐的實驗項目

(1) 基礎(chǔ)配置實驗：SDH光傳輸點對點組網(wǎng)實驗，SDH鏈型、環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)實驗，SDH相切環(huán)相交環(huán)的組網(wǎng)實驗；

(2) 業(yè)務(wù)配置實驗：E1信號、以太網(wǎng)信號雙向傳輸實驗，命令行配置、光傳輸平臺網(wǎng)管實驗；

(3) 業(yè)務(wù)性能測試實驗：SDH 開銷驗證實驗；

(4) 業(yè)務(wù)保護配置實驗：二纖單向通道保護環(huán)實驗、二纖雙向復(fù)用段保護環(huán)實驗、1+1/1:1/1:N復(fù)用段保護環(huán)實驗；

(5) 子網(wǎng)連接保護實驗：共享光纖虛擬路徑保護實驗、子網(wǎng)雙節(jié)點互聯(lián)保護實驗。

為了給高年級學(xué)生及教師提供科研平臺，實驗室開放一定的設(shè)備接口和后臺數(shù)據(jù)庫(例如網(wǎng)管軟件、路由協(xié)議等)，提供二次開發(fā)環(huán)境。

4 程控交換實驗室

4.1 實驗室的組成

程控交換實驗室也是長沙學(xué)院與中興通訊股份有限公司共建的實驗室。程控交換實驗室由1套數(shù)字程控交換設(shè)備ZXJ10組成，交換容量為8K*8K。具體硬件包括控制模塊、交換網(wǎng)及接口、時鐘模塊、數(shù)字中繼、資源模塊、用戶模塊、電源模塊等部分。系統(tǒng)軟件配置有系統(tǒng)基本軟件、信令軟件、業(yè)務(wù)功能軟件和維護管理軟件等[12]。

4.2 實驗?zāi)康?/h3>

程控交換室的實驗?zāi)康氖牵?/p>

(1) 通過對在線實際程控交換設(shè)備的操作，更透徹了解通信、電路交換等概念；

(2) 對在線通信設(shè)備程控交換機及其原理和實用技術(shù)有較系統(tǒng)的認識；

(3) 熟練使用通信技術(shù)原理配置程控交換設(shè)備，滿足運營商網(wǎng)絡(luò)典型應(yīng)用需求。

4.3 程控交換實驗室開出的實驗項目

(1) 驗證性實驗：信號音觀察實驗、交換機硬件配置模塊實驗、時分數(shù)字交換和用戶電路實驗、中繼電路測試實驗、消息跟蹤實驗、狀態(tài)查詢及監(jiān)控實驗、本局通話調(diào)測、網(wǎng)管計費信息查詢、網(wǎng)管告警信息查詢、網(wǎng)管性能數(shù)據(jù)查詢、模擬用戶內(nèi)外線及單板測試實驗；

(2) 系統(tǒng)性實驗：電話撥測輔助分析實驗、NO.7的自環(huán)實驗、程控交換機商務(wù)群實驗、程控交換機測試系統(tǒng)實驗、鑒權(quán)系統(tǒng)實驗、廣域群實驗、終端系統(tǒng)操作與維護實驗、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)實驗、告警系統(tǒng)分析實驗；

(3) 綜合性實驗：電話撥測分析實驗、話務(wù)統(tǒng)計實驗、中繼路由數(shù)據(jù)設(shè)定和查詢實驗、本局用戶基本呼叫聯(lián)機實驗、程控交換機新業(yè)務(wù)設(shè)定及演示實驗、故障處理實驗。

為了給高年級學(xué)生及教師提供科研平臺，開放一定的設(shè)備接口和后臺數(shù)據(jù)庫(例如網(wǎng)管軟件、話單結(jié)構(gòu))，提供二次開發(fā)環(huán)境。

5 結(jié)束語

目前我校與中興通訊股份有限公司合作，建立了光傳輸和程控交換等綜合實驗系統(tǒng)，與思科公司合作，建立了思科網(wǎng)絡(luò)實驗室。這些設(shè)備充分結(jié)合了當(dāng)前主流通信技術(shù)及典型工程應(yīng)用，模擬了真實的在局運行環(huán)境，能夠真正實現(xiàn)以就業(yè)為導(dǎo)向的通信專業(yè)工程教育。幾年來的教學(xué)實踐證明：通過以上實驗室的建立，可以在硬件開發(fā)、軟件開發(fā)和通信設(shè)備實際維護等幾個方面培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，大幅度提高了學(xué)生對就業(yè)崗位的適應(yīng)能力。通過在局運行通信網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的實習(xí)，學(xué)生綜合運用所學(xué)習(xí)的知識，實踐能力逐步提高，最終達到了對整體專業(yè)技術(shù)的綜合理解，并具備了通信類系統(tǒng)的上崗工作能力。長沙學(xué)院將進一步建設(shè)智能網(wǎng)實驗平臺和移動通信實驗平臺，以提高實驗室的實驗技術(shù)水平。

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