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存在設備技術老化、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，虛實結合，形成完善的全程全網的通信實驗系統，滿足通信專業全方位的教學實驗需求。

【關鍵詞】? ? 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略的重要平臺和教學基地。鑒于此，電子信息學院以學院現有實驗條件為基礎，依托本校在信息通信領域的研究和積累，與中國移動、中國電信等優秀企業進行產學研深度合作，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，并承接相關高校及行業培訓任務，提升了我校在行業內的影響力，也擴大了對相關院校的輻射引領作用。

二、ICT融合通信實驗室構建方案

本實驗室在已有的實體移動通信系統上疊加ICT虛擬仿真實驗系統，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，滿足通信專業全方位的教學實驗需求。

2.1 ICT虛擬仿真實驗系統

ICT虛擬仿真實驗系統模擬通信接入網和骨干網，包括4G無線網絡、4G核心網絡、EPON/GPON接入網絡、SDH/PTN傳輸網絡。支持學生對所有設備進行網絡連接、數據配置、項目驗證等過程，完整的仿真了通信全網的建設、維護過程，實現了網絡的互聯與驗證。ICT虛擬仿真實驗系統包括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核心網設備、PTN光傳輸網絡設備、下一代網絡設備、EPON 光接入設備等;可選擇設備添加或移除相應的單板，實現相關業務。

（4）業務平臺。包括FTP服務器、應用服務器、視頻服務器等。根據不同業務選擇相應場景，包括城市場景、小區場景、野外場景、中心機房等，可根據組網規劃自由添加切換相關場景;不同場景內可以添加（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網絡架構，學生通過登錄到服務器操作，每個學生都有自己的索引數據，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虛擬仿真實驗系統可以完成與教學相關的基礎實驗內容，也可以通過跨設備之間組網，靈活定義出場景并根據場景進行相關數據配置實現多業務、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

基礎實驗包含各個產品線如固網類（EPON/PTN/NGN 等），無線類（4G 網絡）。并且每個設備平臺皆可以獨立作為一個實驗模塊，根據相關的教學要求完成相對應的實驗內容。具體實驗內容包括：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”的特色，可以根據所選擇的產品進行綜合組網，實現多種場景、多種業務平臺的整體業務實施，可滿足項目教學、畢業設計等實驗要求。實訓內容主要包括：a.基礎綜合類：語音部分實訓、數據網絡實訓等;b.平臺實訓類：NGN 與程控互聯組建校園語音網、PTN組網實現城域網等;c.跨平臺實訓類：語音平臺通過 SDH網絡實現城市語音業務、語音平臺通過數據網絡組建酒店VOIP業務等。

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業務需求靈活的個性化的設計網絡拓撲，實現設備選擇、鏈路連接、數據配置、業務測試。教師可以通過教師管理功能驗證其網絡拓撲的合理性及配置的正確性，進行項目驗收。

四、總結

ICT虛擬仿真實驗室能夠模擬移動通信系統全程全網綜合業務，也可以模擬真實環境精確細致的數據配置，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務水平和學生的動手能力，努力培養更優秀的通信專業人才。

參? 考? 文? 獻

[1]孔偉.探討5G無線通信技術的應用前景[J].中國新通信.2017，19（23）：105.

[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].中國地質教育，2016，25（3）：60-62.