基于虚拟仿真平台实施通信类实训课程改革的探索与实践
--以“光通信系统实训---4G承载网建设”为例1
谭传武刘志成
（湖南铁道职业技术学院，湖南株洲 412001）
摘要：本文基于虚拟仿真平台实施通信类实训课程“光通信系统实训”教学改革。
通过深圳市艾优威科技有限公司开发的“IUV-4G全网仿真教学软件”（简称IUV平台）完成密集城区承载网设计与实现。
从网络规划、设备配置、数据配置、业务调试等方面完成承载网的建设及优化。
通过调试和测试检测城区连通性，最终实现全市各小区能够快速、稳定上网。
利用虚拟仿真平台实施实训课教学，能确保实训任务同步完成达到实践训练的效果，特别适合通信类专业设备昂贵、网络系统庞大的专业实训课程体系。
关键词：虚拟仿真；课程改革；实训教学；承载网
【中图分类号】：G712 【文献识别码】：A 【文章编号】：
0 引言
随着“互联网+”时代的到来，虚拟仪器技术及网络功能的不断更新与完善，真实工程环境与虚拟教学环境的结合越来越紧密，基于此类技术的虚拟实训教学平台以丰富的资源共享性、互动操作性等特点，在信息化教学和实践教学上具有非常明显的优势[1]。
通信系统的认知和实训是通信专业中最为重要的实训课程[2]。
通信系统设备产品多样、更新迅速、价格昂贵,以现有学校的实训经费投入，学生很难看到全网的真实设备，更难做到亲手操作体验，对所学课本知识很难消化，不利于以后的实际工作和应用[3][4]。
利用虚拟仿真技术，学生可以与虚拟环境的各个仿真模拟设备接触，能够增强职业性的体验，加深学生对课堂教学和实践内容的理解[5][6]。
同时学生可以针对工作任务提出自己的解决办法，增强学生解决现场实际问题的能力，对于改善学生的规范意识、安全意识具有重要的实际应用价值,推动了通信专业教育教学改革[7]。
本文基于深圳市艾优威科技有限公司开发的“IUV-4G全网仿真教学软件”（简称IUV平台）平台，实施“光通信系统实训”课程教学，以“4G承载网建设”的内容为例，对实训课教学进行尝试，从网络拓扑规划、容量规划及IP规划、设备配置、数据配置等方面完成密集城区（万绿市）的4G承载网络建设, 从而使学生达到全程全网的意识。
1、网络规划
承载网的站点之间采用光传输网OTN，站点采用PTN与路由器混合组网形式，在核心层部署路由器加强IP转发能力，结合了PTN和路由器两种组网方案的特点。
本文使用网段192.168.35-38.0/24模拟网络建设。
详细地址规划如表1所示。
收稿日期：
作者简介：谭传武（1984—），男，湖南茶陵人，讲师，研究方向为通信技术。
1基金项目：湖南省教育科学规划院2016年度职业院校教育教学改革研究项目（项目编号：ZJGB2016014）
表1 IP地址规划表
PTN在配置IP地址时需要用到VLAN来区分业务网段，在环上按逆时针方向分配VLAN；汇聚环与核心层对接从VLAN100开始递增；汇聚环从VLAN200开始递增；接入环从VLAN300开始递增，网络拓扑规划如图1所示。
图1 密集城区（万绿市）拓扑规划图
OTN业务的传输类型有多种，如E1、STM、FE、GE等。
依据无线侧容量计算结果，可知在骨干网与核心层对接中使用100GE的接口、核心层与汇聚层使用40GE的接口、汇聚层之间对接使用40GE的接口。
城区站点机房与站点机房的设备配置连线端口如表2所示。
表2万绿市机房设备选型表
2、网络设备配置
网络规划后须对OTN、路由器及PTN等设备进行配置，OTN频率及单板配置如表3所示。
表3万绿市OTN数据配置表
路由器和PTN的数据配置都是由物理接口配置、逻辑接口配置、静态路由配置、OSPF路由配置几个部分组成，具体配置方法如表4所示。
表4路由器、PTN物理接口数据配置表
机房的路由器和PTN的物理接口配置已经完成，接下来进行逻辑接口配置，路由器的逻辑接口配置由loopback接口配置和子接口配置组成，随后进行路由配置，静态路由信息在缺省情况下是私有的，不会传递给其他的路由器，OSPF是一个内部网关协议，本文采用OSPF路由协议完成路由信息的配置，核心机房RT1的OSPF接口配置如图2所示，其他机房的路由器、PTN设备的OSPF设备配置方法类似。
3、网络测试及验证
承载网规划和配置完成后，依据告警信息通过调试工具Ping、Trace、光路检测完成承载网的网络调试及业务验证，网络调试把握三个方面。
3.1 ping 测试
业务调试采用Ping测试，Ping测试的界面如图2所示。
由图2可知，站点机房到中心机房的路由器是通的。
图2 采用Ping命令测试连通性
3.2 Trace 测试
当两端Ping不通时，采用Trace工具查找故障位置，Trace的好处是能明确定位出数据包转发路径中在哪一点出现中断，Trace是基于IP转发路径，能定位到的必定是某一个路由器或PTN，但具体是路由配置问题、IP配置问题、VLAN配置问题、物理连线问题，还是连接的OTN出现故障就需要进一步排查。
中
心机房RT1至A站点机房PTN的Trace测试详细界面如图3所示。
由图3可知，从A站点机房到中心机房经过了四段网络。
图3 采用Trace跟踪路由
3.3 光路检测
光路检测用于检测两个OTN客户侧接口的光路是否畅通，在两个客户侧接口间发光和收光，如果期间的连接或配置有错误，会提示错误信息，如果光路没有问题，提示检测通过。
光路检测后，将鼠标移动到左侧设备图中万绿市中心机房和万绿市汇聚2区机房的OTN上，会出现菜单，选择进行两个机房OTN进行对接的端口进行测试，显示成功，如图4所示。
其中设为源/设为目的表示将该OTN设为光路检测的源或目的端；槽位（单板）表示选择要进行检测的单板；CXT/CXR表示选择要进行检测的客户侧接口。
图4 光路检测图
4 结论
本文从网络规划、设备配置、数据配置及业务调试等方面完成了密集城区的承载网设计，克服了通信系统设备产品多样、价格昂贵限制学习的困难,采用虚拟仿真技术设计和实训传输网络,学生可以针对设计任务提出自己的解决办法,增强学生解决现场实际问题的能力,推动了通信专业实训教育教学改革。
参考文献
[1]罗芳盛等.IUV-承载网通信技术.人民邮电出版社,2016
[2]刘明武.电力工程全过程虚拟仿真实验实训教学中心建设的思考[J/OL].中国战略新兴产业[2018-08-07].
[3]柏松.虚拟仿真实验在环境工程专业实验教学中的应用思考[J/OL].轻工科技,2018(08):144-145
[4]程勇,孙科学,郭宇锋,黄刚.信息电子技术虚拟仿真实验教学中心建设的探索与实践[J].实验室研究与探索,2018,37(05):153-157.
[5]龚成斌,唐倩,曹娅仪,王强.基于虚拟仿真实验的“材料分析技术”课程改革研究[J].西南师范大学学报(自然科学版),2017,42(11):72-76.
[6]陈为,王春晓,赵丽微,王月鹏,辛程远,王艳春,金连海.“互联网+”背景下的医学虚拟仿真实验项目和在线开放课程的同异与建设思考[J].中国新通信,2017,19(23):155-156.
[7]贺龙周,孙捷,赵心越,张衡.结合IUV-4G的IP承载网虚拟通信实验设计[J].科学技术创新,2018(01):73-75.。