ICT虚拟仿真实验室建设与应用
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作者:唐泉 罗福强 聂芳 李恒毅
【摘要】 介绍了实体移动通信系统存在设备技术老化、能耗高、维护成本高、不易扩展等缺点，通过建设ICT虚拟仿真实验室来进行有效补充，虚实结合，形成完善的全程全网的通信实验系统，满足通信专业全方位的教学实验需求。
【关键词】 ICT 虚拟仿真 实验教学
一、引言
教育信息化是国家信息化的重要组成部分，是教育现代化的重要标志。虚拟实训综合教学平台是实践国家教育信息化战略的重要平台和教学基地。鉴于此，电子信息學院以学院现有实验条件为基础，依托本校在信息通信领域的研究和积累，与中国移动、中国电信等优秀企业进行产学研深度合作，建设了ICT融合通信实验室。该实验室仅全方位服务于本校科研和教学，并承接相关高校及行业培训任务，提升了我校在行业内的影响力，也扩大了对相关院校的辐射引领作用。
二、ICT融合通信实验室构建方案
本实验室在已有的实体移动通信系统上叠加ICT虚拟仿真实验系统，弥补实体硬件通信设备能耗高、维护成本高、不易扩展等不足，满足通信专业全方位的教学实验需求。
2.1 ICT虚拟仿真实验系统
ICT虚拟仿真实验系统模拟通信接入网和骨干网，包括4G无线网络、4G核心网络、EPON/GPON接入网络、SDH/PTN传输网络。支持学生对所有设备进行网络连接、数据配置、项目验证等过程，完整的仿真了通信全网的建设、维护过程，实现了网络的互联与验证。ICT虚拟仿真实验系统包括4个基本模块。
（1）终端平台。包括PC、手机、电话、ONU终端等模拟终端。
（2）线缆平台。提供馈线、光纤（FC/LC）、网线、串口线、电源线、E1 线等线缆接入，模拟安装场景。
（3）设备平台。模拟安装相关设备到机柜或者其他位置，设备类型包括 4G 基站设备（TDD、FDD基站）、4G核心网设备、PTN光传输网络设备、下一代网络设备、EPON 光接入设备等;可选择设备添加或移除相应的单板，实现相关业务。
（4）业务平台。包括FTP服务器、应用服务器、视频服务器等。根据不同业务选择相应场景，包括城市场景、小区场景、野外场景、中心机房等，可根据组网规划自由添加切换相关场景;不同场景内可以添加（安装）相对应的配套设备，如走线架、铁塔、机柜、蓄电池等多种设备类型。
平台采用 C/S网络架构，学生通过登录到服务器操作，每个学生都有自己的索引数据，相互之间不冲突，每位学生都能够充分开展练习，达到非常好的教学效果。通过教学资源库，学生可以登录查看实验指导书、技术文档、PPT 课件、视频资源、仿真软件功能演示等资源，帮助学生无障碍学习新的课程。另外，教师可通过服务器对学生的操作进行评分，修改及指导，方便教学管理。
三、验教学项目设计
ICT虚拟仿真实验系统可以完成与教学相关的基础实验内容，也可以通过跨设备之间组网，灵活定义出场景并根据场景进行相关数据配置实现多业务、多平台之间的项目实训。主要包括单设备模块实验项目和综合项目教学实验。
3.1单设备模块实验
基础实验包含各个产品线如固网类（EPON/PTN/NGN 等），无线类（4G 网络）。并且每个设备平台皆可以独立作为一个实验模块，根据相关的教学要求完成相对应的实验内容。具体实验内容包括：a.硬件安装实验。如场景新建删除、场景配置、设备单板安装等;b.设备配置实验。如ONU 设备 VLAN 互通实验等。
3.2综合项目教学实验
综合实训部分主要作为“ICT虚拟仿真实验系统”的特色，可以根据所选择的产品进行综合组网，实现多种场景、多种业务平台的整体业务实施，可满足项目教学、毕业设计等实验要求。实训内容主要包括：a.基础综合类：语音部分实训、数据网络实训等;b.平台实训类：NGN 与程控互联组建校园语音网、PTN组网实现城域网等;c.跨平台实训类：语音平台通过 SDH网络实现城市语音业务、语音平台通过数据网络组建酒店VOIP业务等。
在单设备模块实验教学中，学生可以熟练进行单个设备配置，在综合实训中可根据业务需求灵活的个性化的设计网络拓扑，实现设备选择、链路连接、数据配置、业务测试。教师可以通过教师管理功能验证其网络拓扑的合理性及配置的正确性，进行项目验收。
四、总结
ICT虚拟仿真实验室能够模拟移动通信系统全程全网综合业务，也可以模拟真实环境精确细致的数据配置，充分满足了教学的多样化需求。当然我们还要不断的进行反思，加强课程及教学改革，进一步地提高教师的业务水平和学生的动手能力，努力培养更优秀的通信专业人才。
参 考 文 献
[1]孔伟.探讨5G无线通信技术的应用前景[J].中国新通信.2017，19（23）：105.
[2]张玉清，郑新奇，管健，等.虚拟仿真实验教学工作的改革与探索[J].中国地质教育，2016，25（3）：60-62.
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