基于IUV-TPS的OTN組網(wǎng)虛擬現(xiàn)實(shí)通信實(shí)訓(xùn)平臺(tái)仿真設(shè)計(jì)

廖鑫 孫捷 楊歡

摘要：為了解決在實(shí)際學(xué)習(xí)中實(shí)驗(yàn)條件、試驗(yàn)場(chǎng)地以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備維護(hù)等問(wèn)題，提出一種基于IUV-TPS實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。從而降低實(shí)驗(yàn)成本，提升實(shí)驗(yàn)質(zhì)量;降低學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的工作強(qiáng)度，通過(guò)此種實(shí)驗(yàn)平臺(tái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中收獲更多有關(guān)OTN應(yīng)用的知識(shí)。

關(guān)鍵詞：IUV;OTN;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）02-0029-02

Abstract： An experimental design based on IUV-TPS was proposed to solve the problems of experimental conditions， test site and maintenance of experimental equipment in actual learning. Thus reducing the experimental cost and improving the experimental quality; Reduce the intensity of students' work in the experiment， and stimulate students' interest in learning through this experimental platform， so that students can gain more knowledge about OTN application in the experiment.

Key words： IUV; OTN; experimental design

1 OTN技術(shù)與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題

OTN技術(shù)是目前最為先進(jìn)的綜合性傳輸接入系統(tǒng)，該技術(shù)是由西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)[1]。OTN的全稱(chēng)是OpticalTransportNetwork，它是一種網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)[2]。OTN主要的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在業(yè)務(wù)承載力、傳送以及保護(hù)能力。在線(xiàn)路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的同時(shí)，兼具強(qiáng)大的組網(wǎng)能力和長(zhǎng)距離傳輸能力。OTN技術(shù)在設(shè)計(jì)時(shí)采用了G.709協(xié)議，是一種基于波分復(fù)用的傳輸技術(shù)。OTN有五大特點(diǎn)：透明傳輸，多客戶(hù)信號(hào)的封裝和傳輸，可擴(kuò)展的交叉連接，前向糾錯(cuò)和串行監(jiān)控能力。此外，OTN技術(shù)完美地繼承了傳統(tǒng)電力信息傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)[4]。從網(wǎng)絡(luò)層次劃分，OTN可劃分為三層：光通道層（OCh）、光復(fù)用層（OMS）和光傳輸層（OTS）。光通道層（OCh），主要功能是選擇客戶(hù)信息和分配波長(zhǎng);光復(fù)用層（OMS），該層的工作是在多波長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)中重新選擇光復(fù)用段;光傳輸層（OTS），此層除了提供傳輸功能外還包括了對(duì)光放大器和中繼器的控制功能。基于OTN的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景，各大高校都開(kāi)設(shè)了包含OTN的通信課程，因此設(shè)計(jì)合理、低成本和行之有效的實(shí)驗(yàn)就很有必要。然而現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題是，OTN相關(guān)的實(shí)驗(yàn)往往都需要大量的設(shè)備和較大的場(chǎng)地支撐，很多高校并不能完全滿(mǎn)足這些要求，因此采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)就非常有必要了。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

我國(guó)的應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)往往伴隨著大量的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以此來(lái)提升學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的綜合應(yīng)用能力[5]。然而現(xiàn)階段，不少的高校的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，受限于硬件設(shè)備有限、開(kāi)放時(shí)間不足等[6]，使得實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的效果大打折扣。尤其是OTN組網(wǎng)這樣的實(shí)驗(yàn)，涉及設(shè)備較多，并且設(shè)備配置也相對(duì)困難。因此設(shè)計(jì)OTN組網(wǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)就非常具有現(xiàn)實(shí)意義。WilliamWolfe教授最早提出了虛擬實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際上目前的計(jì)算機(jī)水平，搭建各種虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已不再是難事。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)即VR技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建并體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)[8]。相較于傳統(tǒng)的實(shí)物操作，虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)巨大，具有實(shí)驗(yàn)成本低、實(shí)驗(yàn)設(shè)備維護(hù)容易、實(shí)驗(yàn)人員更安全、實(shí)驗(yàn)受外界因素干擾小和實(shí)驗(yàn)效果顯著等。IUV軟件符合了上述虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的所有優(yōu)點(diǎn)，該軟件可以提供足夠的學(xué)習(xí)OTN組網(wǎng)的相關(guān)支持，使得高校的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)方面得到綜合提升。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇

所選內(nèi)容應(yīng)是OTN的關(guān)鍵或重點(diǎn)技術(shù);選取的內(nèi)容難度是否適合當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)，難度的增加應(yīng)循序漸進(jìn);最后選取的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)是在實(shí)際工程中運(yùn)用較多的部分。結(jié)合這幾方面考慮，決定選取“東城匯聚機(jī)房經(jīng)中心機(jī)房OTN到南城匯聚機(jī)房”相關(guān)內(nèi)容。

3.2 實(shí)驗(yàn)效果與評(píng)估

實(shí)驗(yàn)最基礎(chǔ)目的是熟悉IUV軟件的操作使用，方便后續(xù)試驗(yàn)任務(wù)開(kāi)展;此外熟練掌握OTN光路穿通業(yè)務(wù)的配置，如路由目標(biāo)（RT）選擇、OTN設(shè)備的配置、光纖的選擇和連接等;熟練掌握OTN穿通業(yè)務(wù)組網(wǎng)應(yīng)用;熟練掌握如何應(yīng)用光路檢測(cè)工具等知識(shí)也是必不可少的。最終的目的是使學(xué)生能夠獨(dú)立完成小型OTN組網(wǎng)。

3.3 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

用到的產(chǎn)品主要有：中型RT和中型OTN;站點(diǎn)及其規(guī)劃：設(shè)中心機(jī)房為過(guò)渡站點(diǎn)，不需增加OUT光轉(zhuǎn)發(fā)板;東城區(qū)匯聚機(jī)房和南城區(qū)匯聚機(jī)房均為：OTN采用15槽位OUT40G光轉(zhuǎn)發(fā)板，頻率選取192.1THz;RT1采用40GE，1槽位光板。

4 實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)過(guò)程

4.1回顧OTN相關(guān)的理論知識(shí)

OTN融合了波分復(fù)用（WDM）和同步數(shù)字體系（SDH）的優(yōu)點(diǎn)，具有高度靈活、可管理性強(qiáng)、容量大等，屬于一種復(fù)合技術(shù)，它是光技術(shù)與電技術(shù)的結(jié)合，其中WDM側(cè)重于光技術(shù)，SDH側(cè)重于電技術(shù)。因此OTN技術(shù)也融合了諸如接口、組網(wǎng)、傳輸?shù)燃夹g(shù)，我們主要研究OTN的組網(wǎng)技術(shù)。

4.2 任務(wù)分解

試驗(yàn)任務(wù)：任務(wù)一：機(jī)房設(shè)備配置，有三個(gè)子任務(wù)，分別是：東、南匯聚機(jī)房設(shè)備配置以及中心機(jī)房設(shè)備配置;任務(wù)二：東西城區(qū)和南城區(qū)匯聚機(jī)房頻率配置。

4.3 結(jié)合實(shí)際提出問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)的終極目的在于提升學(xué)生對(duì)OTN組網(wǎng)理論知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，達(dá)到能夠處理實(shí)際工程問(wèn)題的目的。所以需要引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)具體操作過(guò)程中解決問(wèn)題，從而更深刻地理解相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)。

4.4 實(shí)踐操作

在具體操作過(guò)程中，虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了，如果采用實(shí)物操作，一方面由于OTN組網(wǎng)所需設(shè)備較多、設(shè)備體積大很難容納多名學(xué)生同時(shí)操作;另一方面實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，很多時(shí)候不得不采用數(shù)名學(xué)生共用一套設(shè)備的情況，大概率造成學(xué)生對(duì)OTN組網(wǎng)技術(shù)吃不透的尷尬局面。而虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)完美地解決了上述問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)該讓學(xué)生獨(dú)立操作，遇到問(wèn)題自己解決，培養(yǎng)學(xué)生解決OTN組網(wǎng)的實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

4.5 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

通過(guò)實(shí)際操作后分析解決問(wèn)題并形成書(shū)面實(shí)驗(yàn)報(bào)告。試驗(yàn)完成后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)是很有必要的，分析此次試驗(yàn)的得失，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為下次試驗(yàn)?zāi)酥烈院蟮墓こ虒?shí)踐做好準(zhǔn)備。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文圍繞在IUV軟件上開(kāi)展OTN組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)該實(shí)驗(yàn)對(duì)OTN組網(wǎng)相關(guān)技術(shù)達(dá)到學(xué)以致用的目的，為真正地成為一名應(yīng)用型本科人才助力。基于IUV-TPS軟件的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用極大地激發(fā)了學(xué)生們的積極性，通過(guò)這種模擬實(shí)際工程和實(shí)物操作對(duì)學(xué)生深刻理解網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識(shí)有很大的積極作用。另外實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)成本也大大降低，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生損耗幾乎沒(méi)有，因此就可以適量地增加實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間，讓學(xué)生可以更自由地安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

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