ICT虛擬仿真實驗室建設與應用

唐泉 羅福強 聶芳 李恒毅

【摘要】? ? 介紹了實體移動通信系統(tǒng)存在設備技術(shù)老化、能耗高、維護成本高、不易擴展等缺點，通過建設ICT虛擬仿真實驗室來進行有效補充，虛實結(jié)合，形成完善的全程全網(wǎng)的通信實驗系統(tǒng)，滿足通信專業(yè)全方位的教學實驗需求。

【關(guān)鍵詞】? ? ICT? ? 虛擬仿真? ? 實驗教學

一、引言

教育信息化是國家信息化的重要組成部分，是教育現(xiàn)代化的重要標志。虛擬實訓綜合教學平臺是實踐國家教育信息化戰(zhàn)略的重要平臺和教學基地。鑒于此，電子信息學院以學院現(xiàn)有實驗條件為基礎(chǔ)，依托本校在信息通信領(lǐng)域的研究和積累，與中國移動、中國電信等優(yōu)秀企業(yè)進行產(chǎn)學研深度合作，建設了ICT融合通信實驗室。該實驗室僅全方位服務于本校科研和教學，并承接相關(guān)高校及行業(yè)培訓任務，提升了我校在行業(yè)內(nèi)的影響力，也擴大了對相關(guān)院校的輻射引領(lǐng)作用。

二、ICT融合通信實驗室構(gòu)建方案

本實驗室在已有的實體移動通信系統(tǒng)上疊加ICT虛擬仿真實驗系統(tǒng)，彌補實體硬件通信設備能耗高、維護成本高、不易擴展等不足，滿足通信專業(yè)全方位的教學實驗需求。

2.1 ICT虛擬仿真實驗系統(tǒng)

ICT虛擬仿真實驗系統(tǒng)模擬通信接入網(wǎng)和骨干網(wǎng)，包括4G無線網(wǎng)絡、4G核心網(wǎng)絡、EPON/GPON接入網(wǎng)絡、SDH/PTN傳輸網(wǎng)絡。支持學生對所有設備進行網(wǎng)絡連接、數(shù)據(jù)配置、項目驗證等過程，完整的仿真了通信全網(wǎng)的建設、維護過程，實現(xiàn)了網(wǎng)絡的互聯(lián)與驗證。ICT虛擬仿真實驗系統(tǒng)包括4個基本模塊。

（1）終端平臺。包括PC、手機、電話、ONU終端等模擬終端。

（2）線纜平臺。提供饋線、光纖（FC/LC）、網(wǎng)線、串口線、電源線、E1 線等線纜接入，模擬安裝場景。

（3）設備平臺。模擬安裝相關(guān)設備到機柜或者其他位置，設備類型包括 4G 基站設備（TDD、FDD基站）、4G核心網(wǎng)設備、PTN光傳輸網(wǎng)絡設備、下一代網(wǎng)絡設備、EPON 光接入設備等;可選擇設備添加或移除相應的單板，實現(xiàn)相關(guān)業(yè)務。

（4）業(yè)務平臺。包括FTP服務器、應用服務器、視頻服務器等。根據(jù)不同業(yè)務選擇相應場景，包括城市場景、小區(qū)場景、野外場景、中心機房等，可根據(jù)組網(wǎng)規(guī)劃自由添加切換相關(guān)場景;不同場景內(nèi)可以添加（安裝）相對應的配套設備，如走線架、鐵塔、機柜、蓄電池等多種設備類型。

平臺采用 C/S網(wǎng)絡架構(gòu)，學生通過登錄到服務器操作，每個學生都有自己的索引數(shù)據(jù)，相互之間不沖突，每位學生都能夠充分開展練習，達到非常好的教學效果。通過教學資源庫，學生可以登錄查看實驗指導書、技術(shù)文檔、PPT 課件、視頻資源、仿真軟件功能演示等資源，幫助學生無障礙學習新的課程。另外，教師可通過服務器對學生的操作進行評分，修改及指導，方便教學管理。

三、驗教學項目設計

ICT虛擬仿真實驗系統(tǒng)可以完成與教學相關(guān)的基礎(chǔ)實驗內(nèi)容，也可以通過跨設備之間組網(wǎng)，靈活定義出場景并根據(jù)場景進行相關(guān)數(shù)據(jù)配置實現(xiàn)多業(yè)務、多平臺之間的項目實訓。主要包括單設備模塊實驗項目和綜合項目教學實驗。

3.1單設備模塊實驗

基礎(chǔ)實驗包含各個產(chǎn)品線如固網(wǎng)類（EPON/PTN/NGN 等），無線類（4G 網(wǎng)絡）。并且每個設備平臺皆可以獨立作為一個實驗模塊，根據(jù)相關(guān)的教學要求完成相對應的實驗內(nèi)容。具體實驗內(nèi)容包括：a.硬件安裝實驗。如場景新建刪除、場景配置、設備單板安裝等;b.設備配置實驗。如ONU 設備 VLAN 互通實驗等。

3.2綜合項目教學實驗

綜合實訓部分主要作為“ICT虛擬仿真實驗系統(tǒng)”的特色，可以根據(jù)所選擇的產(chǎn)品進行綜合組網(wǎng)，實現(xiàn)多種場景、多種業(yè)務平臺的整體業(yè)務實施，可滿足項目教學、畢業(yè)設計等實驗要求。實訓內(nèi)容主要包括：a.基礎(chǔ)綜合類：語音部分實訓、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡實訓等;b.平臺實訓類：NGN 與程控互聯(lián)組建校園語音網(wǎng)、PTN組網(wǎng)實現(xiàn)城域網(wǎng)等;c.跨平臺實訓類：語音平臺通過 SDH網(wǎng)絡實現(xiàn)城市語音業(yè)務、語音平臺通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡組建酒店VOIP業(yè)務等。

在單設備模塊實驗教學中，學生可以熟練進行單個設備配置，在綜合實訓中可根據(jù)業(yè)務需求靈活的個性化的設計網(wǎng)絡拓撲，實現(xiàn)設備選擇、鏈路連接、數(shù)據(jù)配置、業(yè)務測試。教師可以通過教師管理功能驗證其網(wǎng)絡拓撲的合理性及配置的正確性，進行項目驗收。

四、總結(jié)

ICT虛擬仿真實驗室能夠模擬移動通信系統(tǒng)全程全網(wǎng)綜合業(yè)務，也可以模擬真實環(huán)境精確細致的數(shù)據(jù)配置，充分滿足了教學的多樣化需求。當然我們還要不斷的進行反思，加強課程及教學改革，進一步地提高教師的業(yè)務水平和學生的動手能力，努力培養(yǎng)更優(yōu)秀的通信專業(yè)人才。

參? 考? 文? 獻

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[2]張玉清，鄭新奇，管健，等.虛擬仿真實驗教學工作的改革與探索[J].中國地質(zhì)教育，2016，25（3）：60-62.