浅析综合通信网络实验平台建设的探索与实践.docx

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浅析综合通信网络实验平台建设的探索与实践

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　　论文关键词：

通信网络　实验平台　综合　建设

　　论文摘要：

针对目前通信技术的发展状况及就业形势，并结合我院实验室现状，提出了建设综合通信网络实验平台的必要性;给出了综合通信网络实验平台的拓扑结构;论述了SDH传输系统、程控交换系统及EPON光接入等系统的详细配置情况。

　　随着通信技术的发展及信息业务量的剧增，社会对通信专业人才的需求不断加大，从近几年的就业情况来看，企业需要的是既有较好的理论基础，又有较强的实践能力，并且了解通信行业技术的综合应用型人才。

因此，高校必须不断完善通信实验室建设，改进实验模式，才能适应市场对人才的需求。

我院于2009年提出了建设综合通信网络实验平台的计划，并获得了中央地方共建专业特色实验室项目的资助。

　　1、实验室现状及建设综合实验平台的必要性

　　2000年以来我院先后建设了计算机技术、电子技术、通信原理、高频电子、EDA等基础实验室及检测与控制专业实验室。

2004年通信专业开始招生，为满足教学要求，筹建了通信专业实验室。

由于当时学校经费紧张，制定了通信专业实验室的建设在现有基础上分两步走的计划：

第一步，建设以满足教学需求的基本型专业实验室，主要完成光纤、程控、通信网、移动通信等专业课程实验。

该实验室建设方案以各种实验箱及相关的仪器设备组成，基本1人1箱，其特点是：

技术成熟，投资少，维护方便。

第二步，建设综合通信网络实验室。

第一步建设方案已于2006年完成。

　　2006年以来，通信专业实验室在实验教学工作中发挥了其应有的作用。

但这些设备各自独立，没有形成网络，系统性不强，实验内容多以演示、验证为主。

随着通信技术的迅猛发展，这类实验室条件局限性较大，没有通信全程全网的系统性，学生对所学的专业课程缺乏系统整体概念，无法满足对通信技术的深入研究及市场对人才的需求。

因此建设综合通信网络实验平台是非常必要的。

　　2、综合通信网络实验平台的建设思路与目标

　　随着通信行业的不断发展，电信领域正在向着移动化、宽带化的方向不断融合。

因此，综合通信网络实验平台建设的基本思路是建设一个集传输、交换、宽带接入及有线、无线通信为一体的综合现代通信网络，是一个类似于电信系统的全真式网络。

该系统能够实现模拟网络运行，各个网络对接，并能够完成每种设备平台的实训与研究。

通过该实验系统，让学生从软件到硬件全方位感受现代通信的真实环境，对所学专业有直观的认识及深入的了解，提高专业素质，锻炼动手能力，把学生培养成符合社会需求的综合型、应用型通信技术人才。

　　3、综合通信网络实验平台的建设方案与内容

　　建设方案既要技术先进，又要经济合理，通过反复多次的论证，提出了适应现有资金条件，适合当代通信技术发展的综合通信实验平台。

整个平台由SDH传输网、程控交换网、移动无线接入网、EPON光接入网、网规、网优等系统构成。

　　3.1网络拓扑结构网络拓扑结构如图1所示。

　　图1综合通信网络实验平台拓扑图

　　3.2光传输系统

　　光传输系统是整个实验网络的核心，沟通了各模块之间的通信联络。

系统采用SDH技术，由3台STM-1设备构成环形网络。

SDH技术是目前通信网络的主流技术，它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务，能够满足宽带数据及视频图像等多业务的传输需求，自愈功能强。

掌握传输技术对通信工程专业的学生来说，是非常重要的。

　　传输系统选用华为公司的Optix155/622HMetro1000型设备，主要功能及配置如下：

（1）系统高阶交叉能力为136×136VC4，低阶交叉能力1638×1638VC12。

（2）单台传输系统配置STM-1光接口2个，E1接口21个，FE接口数量为4个，支持155M至2.5G光速率的在线升级能力。

　　（3）具备多业务处理能力，提供多路E1，T1，E3和T3业务及各种音频接口，数据接口功能。

　　（4）系统采用MSTP第三代技术，支持以太网信号的汇聚、二层交换和VLAN。

　　（5）传输系统配备了设备级管理软件，在提供完备的网元级管理功能的同时，提供了网络层管理功能，支持传统业务的端到端管理。

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　　（6）整个传输网络保护机制健全，交叉、时钟、电源均采用1+1保护措施，具备强大的告警分析和故障自动诊断功能，提高了网络系统的安全性和可靠性。

　　3.3程控交换系统

　　程控交换系统采用华为公司C&C08程控交换设备，通过传输网络及其他配合设备构建一个完全模拟实际应用的，具有局间交换、远端接入功能的完整交换网络。

主要配置为：

（1）系统交换能力为16K×16K，配置模拟电话用户96路，数字中继120DT（最大可扩充至线模拟用户及线数字中继）。

（2）提供中国1号信令、7号信令，满足局间通信的要求;提供语音业务及其他综合接入业务，配置各种接口。

　　（3）提供设备级网管软件，可对硬件设备进行设置、配置，进行信令的观测、跟踪等。

　　3.4TD-SCDMA移动通信无线网络系统

　　TD-SCDMA技术是目前广为使用的新技术，大幅提升了数据传输速率，实现了移动宽带，能够处理图像、音乐、视频等多种媒体形式，提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。

　　系统由TD-SCDMA无线侧基站控制器单元（RNC）、无线侧基带处理及射频单元（NodeB）及无线网络操作维护中心（OMC-R）等主要设备及相关系统软件组成。

　　TD-SCDMA无线侧基站控制器单元（RNC）采用华为公司新一代基站控制器DRNC820型设备，该设备集成度高、容量大、可靠性好，可以满足未来高速分组业务发展，大大提升TD-SCDMA全系统的带宽和容量。

系统采用MAIO（MultipleAccessToInOne）技术，统一ATM，TDM和IP交换体系，既支持对2G传输资源的前向兼容，也支持向全网IP的演进。

设备采用模块化设计，支持单框解决方案与平滑升级;采用双平面GEStar交换网，可提供最大120Gbps的交换容量;接口丰富，可提供多种组网方式。

　　TD-SCDMA无线侧基带处理及射频单元采用业界技术领先的多形态统一模块设计，具有体积小、容量大、功耗低、安装灵活的特点，最大可支持36载扇的TD-SCDMA基带处理能力。

　　操作维护系统主要完成软件管理、故障管理、性能管理、测试管理、传输管理等功能。

　　3.5EPON光接入系统

　　EPON光接入系统采用华为公司MA5680T型设备，具备多种丰富的功能特性，可提供大容量、高速率、高带宽的语音、数据和视频业务接入。

设备为GPON/EPON一体化设备，满足用户扩容升级需要;系统能力满足背板交换容量为275Gbps，业务交换容量双向为68G;单框可支持ONU/ONT数为7168;支持3层特性，支持RIPV1/V2和OSPF路由协议;满足多种FTTx组网应用，满足基站传输、IP专线互联、批发等业务组网需求。

　　3.6网规网优系统

　　无线网络测试系统选用鼎利公司的测试软件，具备完善的GSM/GPRS/TD-SCDMA/HSDPA网络测试功能。

能够提供多种测试方法。

　　3.7专用e-bridge实验软件

　　由于本次实验平台选用的硬件设备均为商用设备，所以要考虑整个网络系统如何适合于学生进行实验，一般来说，实际商用设备的管理终端数只有一个，这样对于有40名学生的班级来说，需要分40组，显然不现实。

讯方公司研发的专用e-bridge实验软件，解决了多人操作的问题，满足每个系统平台可以40名学生进行实验操作，把商用设备转化为适合高校教学的实验设备。

　　专用e-bridge实验软件具备实验过程控制功能，实验教师可灵活分配实验项目和实验时间，可以调整每组学生的实验时间，软件能同时满足多人多次上机实验的要求。

　　综合实验平台系统组成除配置以上设备、软件外，还考虑设置了通信电源设备、光纤配线架、数字配线架、音频配线架等其他配合设备。

　　4、实验项目内容

　　整个实验系统通过通信网管软件，可满足40个学生终端进行实验操作，可开展的主要实验项目内容如下：

（1）SDH光传输系统：

①传输设备配置实验：

通过传输网管软件对设备进行操作加载及维护;硬件数据配置、分配功能模块资源等;②组网实验：

可进行SDH链型网、环型网组网配置;③通道保护实验：

通过对传输光口、逻辑系统、保护制式的设定，实现通道保护和复用段保护机制的实验;④网管操作实验;⑤开销分析实验：

⑥传输复用解复用字节分析实验等。

（2）程控交换系统：

①交换机硬件配置实验：

通过交换机网管软件对设备进行操作加载及维护;分配各个功能模块资源;②用户实验：

配置、分析用户及号码;本局用户新业务设定及注册等;③电话呼叫处理实验：

观察呼叫处理过程、信号流程;④局间中继信令系统实验：

包括NO1和NO7中继调试，局向设置、路由选择，观察计发器信令流程及出局呼叫过程;⑤计费系统实验;⑥全局综合业务实验等。

　　（3）RNC系统实验：

①数据配置实验：

对RNC设备状态、网络结构、后台数据库进行配置;②链路、通道信息配置;③小区参数配置、优化、参数测试实验;④RNA网络结构实验;⑤手机注册、呼叫、切换流程分析等实验。

　　（4）网优、路测实验内容：

①手机终端的测试：

包括呼叫、数据业务、手机强制测试等;②室内、楼宇、楼层测试、数据分析;小区覆盖测试分析;③邻区优化测试，2G/3G系统间邻区优化分析;④网优综合测试实验等。

　　（5）其他操作实验：

线缆布放、光纤接续、光缆终端盒接续等实验。

　　5、综合通信网络实验平台的特色

（1）技术新，功能强，适用面宽。

该实验平台模拟现代通信网络系统，集传输、交换、移动通信于一体，可进行通信工程课程实验、毕业设计、专业实习等综合实训内容。

（2）内容广泛、系统性强。

以往的实验内容基本以验证为主，综合通信网络实验平台的建成，提供了丰富、宽泛的实验内容，可开展大量的综合型、设计型、研究型实验，为师生提供了全程全网的实验环境。

　　（3）系统配置高、操作性好。

整个平台硬件设备技术先进，软件管理功能全面，可为学生提供良好的实验操作条件。

　　综合通信网络实验平台的建设，从方案确定到设备选型、系统配置，思路明确、定位准确，建立了完善的实验系统，提升了实验内容的综合程度，促进了理论与实践的结合，必将为提高学生的创新思维、综合能力，提高实践教学质量起到重要的作用。

　　参考文献

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1～3

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1.绪论

1.1研究背景

网络被认为是互联网发展的第三阶段。

网络的设计和实施能够带来切身实际的利益，城域网、企业网、局域网、家庭网和个人网络都是网络发展的体现。

网络发明的初衷并不仅仅是表现在它的规模上，而是互联互通，资源共享，消除资源访问的壁垒，让生活更加方便、快捷、高效。

随着网络技术的发展，网络在应用方面也体现出了很大的潜力，能够共享和调度成千上万的计算设备协同并发工作，能汇聚数百万计的信息资源加以归类、分析和发布，还可以让世界每一个角落的人们实时沟通交流。

在现代高速发展的社会里，企业与企业之间的联系日益密切，大量的、复杂的信息交流显得由为重要。

随着电子科技的高速发展，那些如何复杂大量的信息，通过网络技术帮助下，就可以轻而易举的从某一地方传送到另一地方，而且简单、快速、准确，给人们带来了很大的方便。

而在现代企业中，网络技术在管理中的应用，已显得举足轻重。

随着企业信息化进程的进一步深入和发展，计算机在企业中的应用越来越广泛，而企业对计算机的依赖越来越强。

随着网络应用的日益丰富以及人们在日常生活中对网络依赖的日渐紧密，那么对于网络吞吐量，网络延时，网络链路的稳定性以及网络服务的多样性就会产生新的要求，同时也希望网络应用的花销能更加低廉，这样针对电信网络运营商所提供的服务将会产生巨大的挑战，本实时通信系统的成功应用将会给运营商们提供更加方便，快捷，稳定，并且低廉的网络运营成本，本实时通信系统帮助企业实现巨大的商业价值的同时也为用户带来的更加高效，快速，稳定并且廉价的网络服务资源。

1.2选题理论

1.2.1需求分析方法

在软件的设计和开发过程中，需求分析是一个重要的阶段，是项目开发的基本要素，是项目实现和实行的关键。

软件工程的需求分析指的是了解用户需求，在软件的功能上和客户沟通并且达成一致，评估软件的风险系数和项目需要付出的代价，最终形成一个完善设计实现的复杂过程。

目前比较流行的软件需求分析方法有：

结构化分析方法和面向对象的分析方法。

1.结构化分析

结构化分析方法给出一组帮助系统分析人员产生功能规约的原理与技术。

它一般利用图形表达用户需求，使用的手段主要有数据流图、数据字典、结构化语言、判定表以及判定树等。

结构化分析的步骤如下：

①分析当前的情况，做出反映当前物理模型的DFD;②推导出等价的逻辑模型的DFD;③设计新的逻辑系统，生成数据字典和基元描述;④建立人机接口，提出可供选择的目标系统物理模型的DFD;⑤确定各种方案的成本和风险等级，据此对各种方案进行分析;⑥选择一种方案;⑦建立完整的需求规约。

2.面向对象分析

面向对象是在结构化设计方法出现很多问题的情况下应运而生的。

从结构化设计的方法中，我们不难发现，结构化设计方法求解问题的基本策略是从功能的角度审视问题域。

它将应用程序看成实现某些特定任务的功能模块，其中子过程是实现某项具体操作的底层功能模块。

在每个功能模块中，用数据结构描述待处理数据的组织形式，用算法描述具体的操作过程。

面对日趋复杂的应用系统，这种开发思路逐渐暴露了一些弱点。

那么面向对象的分析首先根据客户需求抽象出业务对象;然后对需求进行合理分层，构建相对独立的业务模块;之后设计业务逻辑，利用多态、继承、封装、抽象的编程思想，实现业务需求;最后通过整合各模块，达到高内聚、低耦合的效果，从而满足客户要求。

1.4.2系统开发设计方法

软件的开发设计模型是将软件开发的整个过程、事件以及任务提取汇总而成的结构化框架。

软件的开发包括了需求分析、系统设计、编码实现以及单元、系统测试等阶段，有时也会有一部分的后期维护阶段。

软件的开发设计模型能够更加清晰、直观地反应出软件设计开发的全部过程，明确定义了开发过程中所需要完成的事件和任务。

常见的软件设计模型有：

边做边改模型、瀑布模型、原型模型、增量模型、螺旋模型、演化模型、喷泉模型、智能模型、混合模型等，下面将列举并介绍其中比较常用的两种模型。

第2章实时通信系统的需求分析

2.1客户业务需求分析

网络如今已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，无论是个人娱乐还是工作拓展，以及将来的智能生活和办公需求，都需要网络的承载，随着网络应用发展的突飞猛进，人们对网络的承载能力，业务种类的多样性，以及网络的稳定性提出了更高，更多的要求。

本通信系统针对自己的核心客户需求给出了不同的定制方案，本文针对各大客户的共同需求，有以下几个方面.

1.网络带宽方面，要求核心网单口接入全面铺设10Gbps端口，最大单机承载达到960Gbps。

2.服务多样性方面，要求全面支持IEEE802.1q，802.1p，802.1ad等全业务承载，对于多用户网桥要求支持基于虚拟专用局域网业务建连，对于核心网要求采用MPLS方式承载接入。

3.网络稳定性方面，要求支持多链路，多接点通信保护，倒换时间不超过50ms，核心网保护需要支持BFD，FRR两种工作模式。

4.链路维护方面，要求支持ITU-TY.1731的链路检测和诊断。

5.网络运营质量和分级管理方面，要求支持层次化业务分级和管理。

6.网管方面：

需要提供图形化管理界面，需要具备跨厂商设备识别管理能力，动态路由计算能力，多业务配置管理能力。

2.2网络拓扑和设备需求分析

通过对客户现网运营拓扑的分析，本系统给出了适用的各种网络需求拓扑以及相应的设备安排。

本系统的网络拓扑中需要包含一个MPLS核心域和多个以太网交换边缘域，称之为标准域。

第3章实时通信系统的详细设计.....................24-44

3.1基于单点直通业务的模块功能设计...................24-34

3.2基于多点桥接业务的模块功能设计...................34-44

第4章实时通信系统相关功能的实现...................44-60

4.1协议转换模块的实现...................45-54

4.2业务承载模块相关功能的实现...................54-60

共2页:

上一页12下一页

第5章实时通信系统测试...................60-65

5.1端到端系统测试...................60-62

5.1.1链路保护业务承载测试...................60

5.1.2节点保护业务承载测试...................60-61

5.1.3多节点保护业务承载测试...................61-62

5.2基于RFC2544网络设备互联基准...................62-65

5.2.1吞吐量测试...................62-63

5.2.2丢包率测试...................63

5.2.3延时测试...................63-64

5.2.4背靠背测试...................64-65

结论

该项目历时两年，本人参与了全部的客户需求分析，设计，系统实现以及现网试运营测试，本实时通信系统为公司签下了多家著名网络服务提供商的现网布局订单，并且成功在现网当中运行，从客户的反馈方面，无论是现网容量的提升，多业务的承载，灵活的Qos服务还是高质量的网络稳定性，都得到了客户的肯定，运营商们通过本系统提供的高质量网络服务，赢得了更多的用户，在商业上也获得了更大的盈利，同时对网络用户而言，网络质量更加稳定，网络带宽更加宽阔，同时价格也更加低廉。

通过该项目的设计与实现，本人对以太网通信技术有了更加深刻的了解，最重要的是通过这个项目的实施，能够对现网运营方面有一个整体了解，对客户的真实需求也有了一定的认识，在项目中取得的这些宝贵经验无论是在今后的工作和研究方面都是很重要的帮助和财富。

随着语音市场的饱和以及语音业务每用户平均收入的下降，运营商的利润增长面临挑战。

多业务提供商向IP/Ethernet平台转移，不仅能开发更有价值的个性化多媒体业务，还能有效降低成本。

多业务提供商正在寻找能够支持从2G向3G和宽带无线接入平滑演进的传输解决方案。

同时，他们希望能在网络规模不断增大的情况下有效地控制运营成本，于是他们纷纷考虑建设自己的下一代移动承载网。

对于我们设备服务供应商来说，希望能够给移动运营商们提供支持多种业务的接入承载层网络，这同时也是本人下一个阶段的工作重点，中国电信运营商重组后，三大全业务经营商要经营固网宽带业务，营移动业务。

但原本地传输网存在一系列的不足，必须对传输网尤其是网络融合方案进行深入研究。

全业务所承载的主要业务包括传统的语音及其增值业务、宽带数据承载及接入业务、行业和企业大客户VPN专线业务、移动语音和移动数据及其增值业务等;——传统语音及其增值业务对于传统的固网运营商来说，接入网和交换机模块均是通过传输网进行承载。

基于语音的智能网业务及彩铃、一号通等业务包括信令网的承载也对传输网电路也存在一定的需求。

各运营商还建设了比例不多基于NGN的MSAG和MSAN软交换接入网关系统，也是承载在接入传输网的MSTP上，语音业务占原固网运营商传输网络整体负荷的需求的35%左右。

——宽带数据承载及接入业务固网运营商IP城域网的核心层至汇聚层基本上均承载于光纤或波分系统上，对于传输网的核心层压力较小，但是城乡结合部、郊区、乡镇和部分农村所存在的宽带接入需求，如ADSL、ADSL2+、LAN及部分宽带接入专线，这些业务承载在传输网的汇聚层和接入层的MSTP上，每用户带宽需求在1～4M之间，随着宽带用户和宽带用户带宽需求的不断增加，传输接入网的电路容量日益成为发展瓶颈，宽带数据接入业务需求占原固网运营商传输网接入环整体负荷的55%左右。

——大客户专线接入业务大客户专线业务发展的初期，大量采用PDH和集中式PDH进行组网，随着传输设备的不断发展，小型化、微型化的传输设备日益完善，部分城市的本地网已经大规模采用微型和小型传输设备接入大客户专线，对于业务安全性需求不大的部分用户，这些业务量部分转移到基于数据网的MPLSVPN网络上。

大客户专线接入业务占本接入传输网容量的10%左右;——移动语音和数据业务随着电信重组后三大全业务运营商的成立，传输网需要为原有2G及建设中的3G的网络中提供移动话音和数据通信服务，包括核心网和接入网。

这些业务需求如果不考虑运营商重组，则需要100%完全承载在原移动运营商的传输网上。

全业务本地传输网的传统语音业务、移动语音业务和各类数据业务的基石，网络中各种数据业务发展迅速，如何快速接入多种业务，充分利用现有传输网络的带宽开展业务，是全业务运营商在竞争中赢得主动的关键。

随着传输技术的不断发展，网络组网技术也将不断演进，本地传输网将必然发挥越来越大的作用。

参考文献

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