基于Internet的三网融合远程实验平台设计

谭花娣

（常州信息职业技术学院，江苏 常州 213164）

基于Internet的三网融合远程实验平台设计

谭花娣

（常州信息职业技术学院，江苏 常州 213164）

与传统实验室实验方式相比，远程实验平台既不受时间和空间的限制，也节省实验人力和设备成本。本文介绍了基于Internet的三网融合实验平台的设计背景、设计方案和方案特色。设计方案包括远程实验平台总体结构设计、功能模块、用户登录模块设计、远程实验机架设计、远程实验的安全设计。实验平台可以满足学生远程在线实验，实现学校实验资源共享，服务于社会。

三网融合；远程实验；B/S模式；实验机架

1 研究背景

三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。三网融合后，用户可用电视遥控器打电话，在手机上看电视剧，随需选择网络和终端，只要拉一条线、或无线接入即完成通信、电视、上网等。2010年1月13日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合。会议上明确了三网融合的时间表。因此，三网融合势在必行[1]。

随着三网融合的推广，社会急需大量三网融合人才，学校要培养实用型人才，实验环境必不可少。三网融合设备非常昂贵，一套设备不管是华为、中兴还是大唐，都需要几十万。而且一套实验设备同时只能满足很少的同学使用，设备利用率很低。学校如何节省实验设备投资？如何提升设备的利用率？如何方便同学们使用实验设备？基于Internet的三网融合实验平台就是一个很好的解决方案。

学生可以通过Internet网络借助用户登录系统随时随地登录远程的三网融合实验机架，远程操作三网融合的设备，完成设备配置、监控和测试等工作。学生将不受时间和空间的限制，远程实验平台可以在无人值守的情况下给用户提供实验保障，不仅提高了设备的使用率，而且使用非常灵活，既能满足校内同学的学习需求，又能满足校外人员使用实验设备，尤其是为远程教育提供了一个很好的实验环境。真正实现学校资源与设备共享，服务于社会[2]。

2 基于Internet的三网融合远程实验平台设计

2.1 远程实验平台总体结构设计

远程实验平台的总体结构如图1所示。学生通过Internet登录远程实验平台网站，完成实验预约后，在预约时间按照提示建立VPN连接后，选择实验机架，远程访问三网融合实验设备完成相关实验操作内容。

图1 远程实验平台的总体结构

2.2 远程实验平台的功能模块

基于Internet的三网融合实验平台系统包括用户登录模块和实验机架模块（如图2所示）。

图2 远程实验平台的功能模块

用户登录模块为学生提供一个远程实验的友好登录平台。用户登录模块包括用户信息查询、在线实验预约、在线实验操作、实验信息管理和交流学习。学生登录远程网络实验平台后，可通过用户信息查询看到自己的基本信息如姓名、学号、联系方式等，同时也可查询以往的实验预约信息、实验操作信息、实验用时及产生的费用等信息。为了保证实验有序稳定开展，学生在实验前需要通过在线实验预约模块预约实验。预约实验开始时间、结束时间、实验内容以及实验机柜，经过系统相应的逻辑判断并满足预约规则后，可成功执行预约。学生在实验操作模块中按照要求完成实验。在实验过程中，通过页面动态计时功能，能够及时把握实验进度，同时，系统智能提醒功能能够分析当前实验状况，针对不同的情况，对学生进行提醒。学生可通过实验信息管理模块保存、恢复、还原实验进度和配置。为保证实验质量，用户登录模块还为学生提供学习交流模块，提供实验相关资源和交流互动平台[3]。

管理员管理模块实现远程实验平台的管理维护工作，包括学生信息管理、实验预约管理、实验设备管理、实验流量统计和学习交流管理。管理员可通过学生信息管理添加、删除、修改用户信息，为学生实验授权，也可以查询学生实验操作的相关记录。管理员可以通过实验预约管理模块维护实验预约工作（如删除、修改过期预约等）。管理员可通过实验设备管理模块对后台实验设备实施配置清空、加载、恢复和修改等工作，保证实验设备持续稳定工作。实验流量统计平台主要是统计学生访问实验机柜的数据，存储到数据库，经过计算和分析后，以图表的方式展现用户在不同时间段，如周、月、年访问设备的规律，便于教师动态调度实验室资源。教师可通过学习交流管理模块管理学习资源和与学生交流互动。

实验机架模块为学生提供远程实验的硬件环境，包括实验机柜和实验设备控制模块。实验机柜中包含了按照三网融合网络拓扑组建的网络设备，每组机柜提供三网融合技术实验的所有设备。实验设备控制模块负责对用户访问实验设备进行控制管理，以保证用户正常稳定访问实验设备，实施实验操作。

2.3 用户登录模块设计

用户登录系统采用ASP.NET技术设计的B/S（Browser/ Server，浏览器/服务器模式）模式三层结构体系。系统从逻辑上包括用户层、功能层和数据层三部分（如图3所示）。

用户层中主要包含WEB用户界面等元素。该层的主要任务：①从功能层获取数据并显示；②与用户进行交互，将相关数据送回功能层进行处理。功能层包含了与核心业务相关的逻辑，实现业务规则和业务逻辑，并完成应用程序运行所需要的数据处理。数据层位于数据库服务器端，包含数据存储和与之交互的组件或服务，这些组件或服务在功能上和功能层相互独立[4]。用户登录系统采用分层结构即可以极大程度改善系统性能，也可以实现互操作性，跨平台运行。

2.4 远程实验机架设计

远程实验机架必须包含所有三网融合网络所需所有设备和连线，学生要能方便访问每个设备，完成设备配置和业务调试操作。同时，要能提供实验机架的快速恢复。

三网融合网络主要包括业务网和接入网。业务网由视频服务器、语音服务器和数据服务器构成。接入网采用的是PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）技术。涉及的设备包括OLT（optical line terminal，光线路终端）、ONT（Optical network terminal，光网络设备）和终端设备（如计算机、语音网关、IP电话等）。

三网融合技术的实验主要包括业务层设备配置、接入层设备配置和终端设备配置。具体如下：

(1)应用层业务配置，如语音服务器配置（语音业务）、IPTV服务器（视频业务）、应服务器（数据业务）；

(2)接入层设备配置，如在OLT配置多业务数据流（包括数据、视频、语音等）、在ONT上配置多业务接入（包括IPTV、IP业务、上网数据业务等）；

(3)终端设备配置，IP电话配置、IP电视配置、计算机配置等。

在分析三网融合网络结构、实验设备和实验内容的基础上，结合现有三网融合设备，基于Internet的三网融合远程实验平台的实验机架如图4所示。

图4 基于Internet的三网融合远程实验平台的实验机架

业务网视频和数据服务器采用2台IMB服务器，语音服务器采用中心软交换设备ZXSS10 SS1b。远程实验机架的设备要通过Internet访问，首先要解决的是如何接入实验机架，其次考虑如何访问实验机架的每台设备。基于Internet的三网融合远程实验平台拓扑中在原三网融合技术实验环境中增加了VPN服务器和串口服务器。VPN服务器远程用户通过互联网接入实验机架提供了一条安全的接入隧道。串口服务器为用户提供了一个通过远程直接通过设备Console口配置的平台。用户通过串口服务器访问实验设备（OLT、ONT、ZXSS10 SS1b），通过远程桌面方式访问视频服务器、数据服务器配置服务器。通过远程桌面方式访问业务测试PC测试视频、数据和语音业务。具体操作是：访问Web/ FTP服务器测试数据业务；使用软件IP电话拨叫测试语音业务；使用组播软件访问视频服务器，测试视频业务。

远程实验机架的恢复是为新用户提供一个初始化的实验环境。具体恢复方法有3种：

(1)学生或管理员通过用户登录系统实验机架恢复功能直接向实验机架发送设备恢复指令进行恢复；

(2)当学生预约实验时间结束后，用户登录系统自动向实验设备发送恢复指令完成恢复工作；

(3)学生/管理员直接远程登录实验设备进行恢复。

2.5 远程实验的安全设计

远程实验平台不仅要让用户能够访问到实验设备进行实验，而且要考虑用户的安全性和实验设备以及实验环境。远程实验的安全设计包括：

(1)用户登录系统采用角色授权（包括学生、教师和管理员）的Web Server认证，实现对不同用户的操作权限控制。

(2)通过VPN服务器，为远程用户建立一条安全的访问隧道，并能提供用户的认证和授权等操作，保证互联网用户的合法、可靠、安全等[5]。

(3)通过串口服务器访问设备，受串口服务器访问权限控制。

(4)在被访问实验设备设置远程访问权限，控制用户的实际操作。

(5)通过远程桌面方式访问测试主机时受到计算机的权限控制。

3 远程实验平台的特色创新

三网融合远程实验平台采用目前先进的远程实验技术，同学们可以随时随地登录到三网融合远程实验平台进行三网融合网络相关实验，不受时间和空间限制，也极大提升了实验设备的利用率，节省学校的实验开支。同时，三网融合远程实验平台可以与本地实验室环境互补，给同学们提供更多的实验机会。三网融合远程实验平台不仅是一个实验平台，而且提供了自学和交流平台，可以给同学们提供自学和交流的环境，这是在实验室不能做到的。

通过本项目的实施，可以：

(1)将不受时间和空间的限制，远程实验平台可以在无人值守的情况下给用户提供实验保障。

(2)不仅提高了设备的使用率，而且使用非常灵活。

(3)既能满足校内同学的学习需求，又能满足校外人员使用实验设备，尤其是为远程教育提供了一个很好的实验环境。

(4)真正实现学校资源与设备共享，服务于社会。

4 结束语

本文提出的基于Internet的三网融合远程实验平台是一种远程实物实验平台。与传统实验室实验方式相比，远程实验平台不受时间和空间的限制，自主实验和创新实验支持能力强，实验人力和设备成本低。与纯软件虚拟实验相比，这种实验方式真实性强，更能反映现实条件下的实验体验。该平台建成后投入我院日常教学、对外培训和网络教学，通过不断完善，运行良好，受到广大师生好评。

[1]袁超伟，张金波，姚建波．三网融合的现状与发展[J]．北京邮电大学学报．2010．6：2-3．

[2]刘婷，钱扬义，彭豪．基于网络的远程实验室研究：国内13年研究回顾[J]．远程教育杂志．2013．4：107-108．

[3]蒋帅．远程网络实验管理平台的研究与设计[D]．东华大学．2014：17-19．

[4]李莉．面向职业教育的远程实训平台设计与实现[D]．电子科技大学．2012：28-30．

[5]袁丽彬，林烈青．基于SSL-VPN技术的实训教学软件远程接入机制研究[J]．软件．2014(35)：7-8．

Design of Triple Play Remote Experiment Platform Based on Internet

Tan Huadi
（Changzhou College of Information Technology,Changzhou 213164,Jiangsu）

Compared with the traditional way of lab experiments,the remote experiment platform is not restricted by time and space,also save the manpower and equipment costs.This paper introduces the design background,design scheme and program characteristics of the experimental platform of triple play based on Internet.The design scheme includes the design of overall structure, function module,design of user login module,design of remote experiment rack,and the safety design of remote experiment.The experimental platform can meet the students'remote online experiment,realize the sharing of experimental resources and serve the society.

triple play;remote experiment;B/S mode;experiment rack

G432

A

：1008-6609(2015)12-0092-03

谭花娣，女，陕西西安人，本科，讲师，研究方向：通信技术及应用。