IUV-TPS仿真软件在融合通信网络实践教学中的应用

马永波 彭玉

摘要：随着运营商融合通信业务的大规模使用，基于仿真的软件技术在宽带课程教学中日益显得重要，它能为学员的学习创造一种自主、开放式的环境，并搭建实际业务进行操作的学习平台，培养学员综合设计、分析、解决问题的能力。该文以融合通信课程为例，介绍了虚拟仿真在教学课程中的使用，解决了早前实验内容抽象和实体实验室建设成本高的问题。

关键词： IUV-TPS仿真软件;融合通信;电信运营商

中图分类号：TP311    文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）15-0109-03

1引言

目前，对于国内大多数的工科院校的通信工程专业，都已将《融合通信技术》课程作为必修或选修的课程。众所周知，网络通信趋于融合是国内外电信业发展的大趋势，我国也从2010年后开始就在全国多个城市部署，至今已经遍地开花，所以各个院校也是紧紧围绕着国家三网融合产业的发展适时推出《融合通信技术》这门课程。这门课程应用到的技术比较广，比如光通信技術、流媒体技术和软交换技术等;业务类型也比较丰富，比如宽带上网业务、电话语音业务、IPTV视频业务以及无线WLAN业务，所以涉及业务知识点非常多。如果以理论教学为主的，实践教学为辅的教学方式，教师就会忙于理论知识点的讲授，而学生也陷于被动接受知识的掌握，进而缺乏学习的积极性，就《融合通信技术》来说，它是一门与电信运营商PON技术[1]业务结合非常紧密的，且对实践性和应用性要求非常高的课程。鉴于上述情况，研究后提出了一些融合通信课程教学的改革措施，为一线的课程教师提供一定的现实参考。

2使用IUV-TPS仿真软件进行融合通信课程改革的必要性

融合通信技术这门课程内容非常多，分开来看，宽带上网业务理论部分包含AAA原理、RADIUS协议;电话语音业务理论部分包含VOIP基本原理、H.248协议和SIP协议等;IPTV业务理论包含EPG、CDN、机顶盒、组播原理等;WLAN业务理论也要讲述无线频谱资源，以及AP和AC等知识。从目前各个高校的融合通信教学来看，多是理论重于实践，情况较好的会有一些实践课，但是整体上实践偏少，究其原因，主要是两点，一是理论内容偏多，无法抓住重点，内容偏多这是由这门课本身的性质决定，而无法抓住重点，主要是合适的教材偏少;二是实践平台偏少，当然受限于设备短缺（有价格昂贵因素在内）。尽管有些院校有实验条件的，可以有几个实验平台，但是平台间的融合性很差，无法体现融合特色，或者有些院校可以有机会去现场去了解工程情况，但是时间上不是很好把控，而无法很好实施，致使大多数情况下，教师的授课仍旧是理论上的层面讲授，所以教师在展示实际运营网络情况时，很难清楚地和完整地展示通信中的各个环节和状态。

IUV-TPS作为一款功能强大的融合通信应用系统的虚拟仿真平台软件，已经成为《融合通信技术》课程教学改革的重要工具。在本课程的各个教学环节中，如何使用IUV-TPS培养并提高学生的实践创新能力，是目前融合通信课程在深入改革的过程中需要重点研究的问题。目前在国内多个高校的《融合通信技术》的课程教学中，已经把ICT行业里融合通信方向的IUV-TPS软件应用在课程的各个教学环节。在融合通信课程中使用IUV-TPS虚拟仿真软件，可以根本改变《融合通信技术》传统的课程教学模式，改变了部署和优化在内的调试方法与设计理念，克服了传统的教学模式中存在的许多缺点和不足，对提高学员在融合通信方面的实践能力有了质的提升，包含系统设计能力、系统部署能力、系统测试能力、系统运维能力、系统优化能力。对于应用性与实践性要求较高，且与实际工程结合紧密的《融合通信技术》课程来说，一直把学生的实践能力培养与提高放在首位，并将IUV-TPS虚拟仿真平台实施应用在各教学环节，来进行了课程的教学模式以及实验教学的改革，在近几年的《融合通信技术》课程的实际教学，收到了较好的效果反馈。下面就结合融合通信课程的建设情况，谈一下IUV-TPS在课程教学改革中的应用以及自己感受和体会。在学校的支持下，实验中心首先购买了IUV-TPS软件，之后将下载的客户端软件安装在学院的PC机上，联网后根据账号和密码即可登录使用。使用IUV-TPS的优点是学生的实践操作，不再受实验室设备的配置影响，实验的地点与实验时间也不受影响，只要客户端能够连接上网即可使用。从培养提高学生的设计与实践能力出发，下面重点介绍如何把IUV-TPS软件应用在课程教学模式与基础实验的改革中的具体方法。

3 IUV-TPS仿真软件在融合通信课程实践教学中的应用

IUV-TPS仿真软件是一个具有很高使用价值的仿真软件，它是由深圳市艾优威科技有限公司（IUV）推出的完全基于目前三网融合业务计算机软件。软件从电信运营商的实际工程和业务角度出发，可以模拟运营商的各种业务，如宽带上网业务、电话语音业务、IPTV视频业务以及无线WLAN业务，在这些业务中，融合通信业务中的常见设备，如接入层的光网络单元（ONU）、分光器（Splitter）和光线路终端（OLT），汇聚层的宽带远程接入服务器（BRAS）和光传送网（OTN），核心层的路由器（ROUTER）以及业务系统的3A服务器、Portal服务器、SS服务器和IPTV服务器都是常用的组件，只需要这些组件共同作用才能推出这些丰富的业务[2]。可以做网络规划、组建、验证以及排查，全方位仿真业务的操作流程。比如从硬件连线开始，到系统软件调测，从系统对接数据配置，到业务验证、最后到故障排除解决。

3.1系统外观

设备的外观对于学员了解设备有非常大的帮助，比如设备的硬件组成、单板的物理接口、系统工作原理介绍，以及后期设备的物理线缆对接都有着非常大的指导作用。图1为设备系统外观。

3.2物理线路对接

物理线路对接部分，可以在线缆池中选择相应的线缆类型，以便设备与设备之间的连线，这对于在实际工程中，对各种线缆类型的学习有着直观的意义。比如下图中图2即是设备间要用到的连线线缆常见的类型。

3.3业务数据配置

业务数据配置部分是系统中重要的环节，它既作为授课内容理论上的扩展，又让学员理解如何与设备进行业务层面对接，由于这部分业务相关数据配置在IUV-TPS软件都可以进行仿真，比如网络规划后须对OTN、路由器、PTN等设备进行配置，配置过程都由物理接口配置、逻辑接口配置、路由配置、业务配置几个部分组成[3]，这与实际业务配置一致。对于教学工作来说，其意义不言而喻。又比如宽带上网业务系统中，可以在BRAS设备中进行宽带虚接口的配置，进而完成PPPOE、DHCP、DHCP+WEB等接入形式的相关数据配置过程。图3为BRAS上PPPOE宽带虚接口的配置，图4为GPON中宽带业务配置。

3.4业务验证

业务验证部分是对前面的数据配置进行验证和检查，可以确认数据配置是否正确。图5为宽带上网业务中PPPOE拨号接入方式的测试界面。

3.5故障排查

故障的排查部分，按照软件的设计，可做到当前告警、历史告警的提示，还可使用常见的PING和TRACE工具来进行故障排查，另外在其状态信息查询中，可查看物理接口表、IP接口表、路由表等内容。这些都是在实际的业务中需要的内容。图6是宽带上网业务中PPPOE拨号的PING测试。

4融合通信课程综合实践项目的设计

如何使学生快速、牢固地掌握《融合通信技术》这门课程，了解课程中的基本概念和设计思路，课后还能实践操作课堂上的学习内容，这是课堂授课环节的首要任务，也是一个值得考虑的问题。由于课程本身为综合实践课程，那么从模拟实际业务开展过程中的设计网络、搭建网络、配置网络、排查网络、优化网络各个环节入手，提高学生的动手能力就是最为关键的。在课堂中理论授课后，布置相应的行业项目化实训作业。所谓行业项目化实训作业就是在行业中运行的某个单独业务应用或者多个融合性业务应用的综合性题目，要求学生在IUV-TPS仿真平台下搭建并测试通过。完成并通过项目化实训，学生便能够很好地掌握课程中的技能部分，再结合课程中学到的理论知识部分，真正独立地培养学生发现问题、解决问题的能力。虽然是在虚拟平台软件通过测试，但其中的融合通信系统的基本概念知识和基本设计方法已经全部覆盖，学生整体部署系统能力、硬件配置能力、软件调试能力、系统对接联调能力、问题排查故障能力，都通过项目化实训作业的独立完成，得到了真正、有效地提高。传统的教学模式下这种密切联系社会实际应用的学习体会是很难想象的。在传统的教学模式中，课后布置的作业多是为巩固课堂所学的基本知识内容，这对培养学生如何设计、如何操作、如何检验的实操能力作用有限。如果布置的作业包含多个融合性业务，则需要多套的硬件平台系统相配合来完成，那么作业题目的完成则受到更多的软硬件设备限制。而IUV-TPS仿真恰好解决了这一矛盾与困难。为使学生快速掌握IUV-TPS软件的使用方法，有专门的视频教程资料供学生自我学习，能够快速掌握。如果学时允许，也可在课堂进行实际操作演练介绍。凭着多年来的实践教学经验，理论和实践部分都可以按照初级、中级、高级分层次的提高学生的能力，目前相关实训作业题目已经编写完成。其实每堂课讲授后，给学生布置的实训作业题目，实质上是一种驱动型的学习方式，能够充分调动学生主动学习的积极性和能动性，真正把“理论”和“实践”相结合[4]。当然这也得益于IUV-TPS在融合通信课程教学中发挥的作用。通过IUV-TPS虚拟仿真平台，学生可以独立或者小组形式完成實训作业，能够提高学生的学习兴趣以及实践能力，目前已经收到了好的教学效果。关于实训作业题目出题的类型，主要包括了两大部分，一部分按照排查故障点数量来分类，另一部分按照完善型来分类，当然这两种类型题目在单个业务或多个业务的作业布置上都可以体现。通过虚拟仿真，才能使学生真正明白如何来进行系统网络设计、部署、对接、调试、故障排查。需特别注意的是实训作业题目的设计，要与讲课的进度相关联，这样才能使学生把从课堂学得的知识真正与实际应用相结合，也是教学内容与实践能力提高的完美结合。

5课程考核方式的改革

考核是激励学生认真学习的主要方式，根据此门课程的融合性和实践性较高的特点，每一种业务都可以做实验（从设计、规划、测试、验证和排障），加之测试类型也有排障题和完善题，基本上可以做到十多次实验，根据课程课时的安排，选取必做的实验，多次实验的平均值即为平时的实验成绩，基本上反映出学生的实践部分情况，这个应用在我们的课程考核中，不失为一种好的实践考试方式，对实际的教学有着很好的促进作用。

6结论

要提高融合通信课程的教学质量，首先要从培养学生的学习兴趣出发，调动学生学习的积极性。先进的教学设备和教学手段一直是学院追求的方向，积极引入行业领域仿真系统，与时俱进。本文提出的IUV-TPS虚拟软件，包含配套书籍[5]，其强大的网络规划、设备部署与联调、业务对接测试和故障处理等功能，加深了学生对融合通信的整体情况的认识和学习。让学生使用最先进的贴近实际业务的教学工具，进行可重复的、低成本的规划设计性实验，加强学生的动手能力、创新及应用能力，从而提高学生的就业能力。

参考文献：

[1] 陈泳宏.PON技术下光接入网的运行维护及管理方法探究[J].长江信息通信，2022，35（2）：210-212.

[2] 朱昊，宋宇飞，朱大伟.三网融合全网规划虚拟仿真实训教学系统设计[J].中国现代教育装备，2021（21）：19-21.

[3] 谭传武，刘志成，周玲.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[J].中国多媒体与网络教学学报（中旬刊），2019（1）：31-32.

[4] 杨欢，孙捷.基于IUV-TPS的PON网络虚拟通信实验平台设计[J].电脑知识与技术，2019，15（29）：15-16.

[5] 罗芳盛，林磊.IUV-三网融合技术[M].北京：人民邮电出版社，2016.

【通联编辑：梁书】