數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)踐教學(xué)探索

武 俊, 魏志剛, 胡 敏, 徐 川

(重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院, 重慶 400065)

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)踐教學(xué)探索

武 俊, 魏志剛, 胡 敏, 徐 川

(重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院, 重慶 400065)

數(shù)據(jù)通信、IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中發(fā)揮重要的作用。培養(yǎng)高素質(zhì)的、動手能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)通信工程師人才,特別是網(wǎng)絡(luò)工程師,對于保持我國在互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)速發(fā)展,至關(guān)重要。該文就如何建設(shè)實(shí)體數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室以及實(shí)踐教學(xué)體系,探索出一套成熟、系統(tǒng)、可行性強(qiáng)的實(shí)施方案,并對平臺的規(guī)劃、建設(shè)及后期發(fā)展,提出務(wù)實(shí)的見解。

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)； 仿真實(shí)驗(yàn)； 綜合實(shí)驗(yàn)

在21世紀(jì),隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及,現(xiàn)代社會互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)無所不在。據(jù)國際電信聯(lián)盟近日發(fā)布《2014年信息與通信技術(shù)》報(bào)告稱,全球互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量將達(dá)到約30億,約占全球人口總數(shù)的40%。此外,移動寬帶普及率也將達(dá)到32%[1]。由此可見,除IT企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)工程師的巨大需求外,信息化浪潮下傳統(tǒng)企業(yè)對于網(wǎng)絡(luò)工程人才的需求正呈爆炸式增長。企業(yè)看中的是實(shí)際動手解決問題的能力和溝通、協(xié)作等職業(yè)素養(yǎng)[2]。這與教育部在我國各大高校推行落實(shí)的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”特點(diǎn)[3]：“學(xué)校按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才；強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力”,相得益彰。

通信網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要秉承“標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化、經(jīng)濟(jì)性、規(guī)模性、層次性”等建設(shè)原則[4-5]。我們結(jié)合我國各大設(shè)備生產(chǎn)商(華為,中興,H3C等)對數(shù)據(jù)通信工程人才培養(yǎng)的特點(diǎn)[6-8],利用重慶郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院實(shí)體實(shí)踐教學(xué)平臺資源,搭建了一套務(wù)實(shí)、高效的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)踐課程體系與實(shí)驗(yàn)室平臺。

1 實(shí)體實(shí)踐教學(xué)平臺資源

我校通信與信息工程學(xué)院本著就網(wǎng)絡(luò)通信工程操作方面需盡力做到“能實(shí)就不虛”,盡量不“紙上談兵”的思想,近幾年投入大量人力、物力,最終將我校通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中心建成現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室20余個(gè),大型電信設(shè)備實(shí)訓(xùn)機(jī)房10余個(gè),共計(jì)面積2 000多m2,設(shè)備超過1 500臺件。近5年投入實(shí)驗(yàn)室建設(shè)資金約1 500萬元,2007年和2009年分別獲得中央與地方共建實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)資金建設(shè),現(xiàn)已初具規(guī)模,具備接近于運(yùn)營環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)平臺,見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)中心實(shí)踐教學(xué)平臺

其中,作為其組成部分的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)體實(shí)踐教學(xué)平臺屬于在本學(xué)院高利用率、廣服務(wù)面的教學(xué)資源體系,具備的實(shí)體資源包括:中興的二層交換機(jī)ZXR10 2826s、三層交換機(jī)ZXR10 3928以及企業(yè)級別路由器ZXR10 1800；華三的以太網(wǎng)交換機(jī)、智能集成多業(yè)務(wù)路由器H3C MSR 20-20、數(shù)臺串口服務(wù)器、數(shù)臺華為防火墻、聯(lián)想服務(wù)器、32臺學(xué)生操作計(jì)算機(jī)等。實(shí)驗(yàn)室物理布局情況,見圖2。除開學(xué)生操作計(jì)算機(jī)外,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均置于實(shí)驗(yàn)室機(jī)柜之中。

圖2 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室物理布局

2 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境搭建

對于現(xiàn)在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品,從操作系統(tǒng)指令應(yīng)用方面來講,主要有2個(gè)大類,一類是以類似于Cisco產(chǎn)品指令集操作方式的中興、邁普等設(shè)備生產(chǎn)商的數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品和另一類以華為、華三為代表的指令集操作方式。

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)平臺為了培養(yǎng)適應(yīng)社會的技術(shù)工程人員,搭建了典型的2種系統(tǒng)操作數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品,并在學(xué)生電腦上安裝Cisco數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品仿真器(cisco packet tracer)、華為模擬器eNSP以及自主開發(fā)的“計(jì)算機(jī)組網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”。自主開發(fā)的“計(jì)算機(jī)組網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”以C/S(client/server)模式為基礎(chǔ),不僅可以實(shí)踐典型網(wǎng)絡(luò)案例,并且本系統(tǒng)還可以對學(xué)生的操作進(jìn)行自動評測,進(jìn)行操作成績的后臺登記。

為了方便學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)實(shí)踐操作并規(guī)范機(jī)房實(shí)驗(yàn)室建設(shè),機(jī)房在學(xué)生操作臺建立桌面配線架,通過對配線架上端口的合理選擇,可使學(xué)生操作計(jì)算機(jī)以完成對數(shù)據(jù)通信設(shè)備的配置操作或者應(yīng)用需求的驗(yàn)證操作。學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室操作計(jì)算機(jī)完成對數(shù)據(jù)通信設(shè)備的配置操作是借助學(xué)校校園網(wǎng),從而訪問實(shí)驗(yàn)室串口服務(wù)器,最終通過串口服務(wù)器與各設(shè)備上console端口進(jìn)行連接,以實(shí)踐數(shù)據(jù)通信設(shè)備的配置操作方式之一,即“串口調(diào)試”。

如果學(xué)生需要進(jìn)行應(yīng)用需求的驗(yàn)證操作,由于桌面配線架部分端口是與實(shí)驗(yàn)室機(jī)柜上配線架端口對應(yīng)連接,只需要將實(shí)驗(yàn)室操作電腦連接桌面配線架相應(yīng)端口以及連接機(jī)柜配線架對應(yīng)端口與配置的具體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口,即可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用需求的驗(yàn)證操作。具體實(shí)踐網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見圖3。

考慮實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的規(guī)范性、安全性以及應(yīng)用需求的驗(yàn)證一般需現(xiàn)場操作,實(shí)驗(yàn)室的校園網(wǎng)網(wǎng)段暫時(shí)未對外開放,學(xué)生無法實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作與控制。由此,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境的搭建既增加了數(shù)據(jù)通信實(shí)踐操作的靈活性、多樣性,又規(guī)范了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。

圖3 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

本套實(shí)體實(shí)踐教學(xué)平臺搭建是按照一個(gè)教學(xué)自然班(30人左右)進(jìn)行設(shè)計(jì)。考慮到工程師的培養(yǎng)中,除了需要學(xué)生能將理論應(yīng)用于實(shí)踐中的能力,同時(shí)注重學(xué)生在溝通、協(xié)作、表達(dá)等素質(zhì)方面的培養(yǎng)。實(shí)踐教學(xué)中,我們將學(xué)生進(jìn)行分組,以組為單位完成實(shí)踐設(shè)計(jì)。在進(jìn)行最終成績評定方面,教師隨機(jī)從各組成員中抽取學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作評定,同時(shí)各組提交實(shí)踐操作報(bào)告并進(jìn)行現(xiàn)場答辯,綜合評價(jià)該組學(xué)生在數(shù)據(jù)通信實(shí)踐方面的能力。

經(jīng)過多年不斷完善、實(shí)踐,通過這種方式完成本院對學(xué)生數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的實(shí)踐教學(xué),經(jīng)學(xué)生反饋,帶來了以下幾方面好處:

(1) 學(xué)生接觸真正的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,并實(shí)地配置其相關(guān)功能,促進(jìn)了學(xué)生動手能力的發(fā)展,并通過切身體會掌握了相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識,能分析解決網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的問題,并主動學(xué)習(xí)相關(guān)知識。

(2) 提供給學(xué)生鍛煉創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力的機(jī)會,用項(xiàng)目拉動學(xué)生學(xué)習(xí)知識的動力,學(xué)生以小組完成相關(guān)項(xiàng)目任務(wù),并形成團(tuán)隊(duì)激勵(lì)機(jī)制,最后以注重項(xiàng)目過程的檢驗(yàn)形式給出綜合成績,鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造與創(chuàng)新。

(3) 項(xiàng)目的設(shè)計(jì)能體現(xiàn)國家對網(wǎng)絡(luò)工程師的主要要求,完成項(xiàng)目后,學(xué)生通過國家級或者企業(yè)的認(rèn)證將更容易、更輕松,提高學(xué)生通過的質(zhì)量。

3 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)拓展體系

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)目標(biāo),首先要解決理論教學(xué)脫節(jié)問題。目前國內(nèi)該類課程主要進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)實(shí)踐改革[9-10],理論教學(xué)上仍采用傳統(tǒng)的“學(xué)科—專業(yè)—課程”模式。對于應(yīng)用型人才培養(yǎng),所學(xué)的理論知識無法達(dá)到當(dāng)前社會的技術(shù)水平,無法體現(xiàn)當(dāng)前主要的社會應(yīng)用,理論教學(xué)落后于實(shí)踐[11]。我們教師團(tuán)隊(duì)結(jié)合各大設(shè)備生產(chǎn)商對數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品的運(yùn)營、維護(hù)及售后技術(shù)支持工程師的培養(yǎng)特點(diǎn)[6-8],數(shù)據(jù)通信網(wǎng)教學(xué)實(shí)踐平臺結(jié)合自身以及實(shí)驗(yàn)中心資源情況,配合學(xué)校學(xué)院實(shí)踐教學(xué)改革步伐,建立了一套極具自身特色的工程師人才培養(yǎng)的拓展體系,見圖4。

通過教師引導(dǎo),學(xué)生先利用虛擬仿真平臺各自獨(dú)立完成由教師事先設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)工程需求,當(dāng)學(xué)生具備對設(shè)備基本操作的能力后,再“由虛到實(shí)”,即學(xué)生不僅能在虛擬的仿真平臺上設(shè)計(jì)、實(shí)踐(通常,虛擬仿真實(shí)踐軟件不能完成跨廠商的設(shè)備互聯(lián)互通的實(shí)踐、驗(yàn)證),同時(shí)要求學(xué)生能在實(shí)體網(wǎng)絡(luò)上完成更復(fù)雜、情況更多變的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)工程的設(shè)計(jì)及實(shí)踐。由教師設(shè)計(jì)更復(fù)雜、涉及多廠商、跨平臺的網(wǎng)絡(luò)工程需求項(xiàng)目,學(xué)生以組為單位在實(shí)體實(shí)踐教學(xué)平臺完成對設(shè)備子項(xiàng)目的獨(dú)立訓(xùn)練到全程全網(wǎng)的綜合實(shí)訓(xùn)。

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)拓展體系由淺入深,從基礎(chǔ)操作到高階操作,進(jìn)一步延伸至各設(shè)備子項(xiàng)目的自由組合訓(xùn)練,并實(shí)現(xiàn)由單設(shè)備生產(chǎn)商到多設(shè)備生產(chǎn)商的項(xiàng)目組合,最終實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)中心的其他資源平臺的綜合聯(lián)動互調(diào)。

圖4 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)踐導(dǎo)航

4 結(jié)束語

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)的建設(shè)既需要硬件平臺資源的完善，也需要實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)設(shè)計(jì)；在考慮提高實(shí)驗(yàn)室設(shè)備利用率的同時(shí),還需要設(shè)計(jì)利于學(xué)生理論聯(lián)系操作的實(shí)踐教學(xué)模塊[12]。我校通信與信息工程學(xué)院數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)機(jī)房經(jīng)過多年的規(guī)范建設(shè),從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)到實(shí)踐教學(xué)模塊設(shè)計(jì)已初具規(guī)模、基本可以達(dá)到數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中高級工程師培訓(xùn)的要求。

本平臺將結(jié)合虛擬開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè),首先考慮逐漸在校園網(wǎng)上開放本平臺的所有硬件資源,然后適時(shí)將本平臺資源的使用推廣到互聯(lián)網(wǎng)上,服務(wù)于社會。

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Exploration on datacom network laboratory construction and practical education

Wu Jun, Wei Zhigang, Hu Min, Xu Chuan

(School of Information and Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China)

Data communication and the application of the IP network technology play an important role in the Internet. For maintaining steady speed of development in the Internet industry in China, cultivating high quality talents and strong ability of data communications engineers, especially for computer network engineers, is of crucial importance. This paper points out how to build the entity datacom network laboratory and practical education system and also puts forward a set of mature, systematic scheme with strong feasibility. Meanwhile it presents the practical insight about the platform of planning, construction and development stage.

datacom network; simulation experiment; comprehensive experiment

2015- 07- 07 修改日期：2015- 08- 06

重慶市教育委員會重點(diǎn)教學(xué)改革項(xiàng)目支持(0824119)

武俊(1979—),女,重慶,碩士,講師,主要從事通信與信息系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)管理研究.

E-mail：wujun@cqupt.edu.cn

TP302;G482

A

1002-4956(2015)12- 0249- 04