光纤接入网实训平台建设与项目式教学改革

黄艳华， 曹 艳

(武汉职业技术学院 电信学院，湖北 武汉 430073)



光纤接入网实训平台建设与项目式教学改革

黄艳华， 曹 艳

(武汉职业技术学院 电信学院，湖北 武汉 430073)

传统的基于学科体系的课程教学模式以及以实验箱为主的实验平台，已不能满足当今通信市场对技能型人才的需求。构建全真式实训平台，模拟真实的通信网络环境，并基于此开展项目式教学，对培养高职学生工程实践能力，有着十分重要的作用。论文以光纤接入网课程为例，介绍了光纤接入网实训平台建设，基于该平台的实训内容以及实验教学改革情况。论文着重介绍了如何以实际的光接入网器件和商用接入设备搭建全真式光接入网实训平台，并辅以项目式实验教学，以学生为主导，让学生在项目实施过程中独立分析问题并解决问题，从而有效提高了学生的职业技能和工程应用能力。

光纤接入网； 实训平台； 项目式教学

0 引 言

受三网融合、移动互联网等新型应用对于带宽需求的推动，在国家“宽带中国”政策推动和网络建设成本降低的有利条件下，各大运营商都在加速推进光纤接入网络的建设。基于无源光网络的光纤接入是当前主流的接入方式，原来基于铜缆的DSL接入逐步被替代。光纤接入网采用无源光网络(PON)技术，PON网络由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)和光分配网络(ODN)组成，其本质特征为ODN全部由无源器件组成，无源的特性使得网络布放更加灵活，共享光纤的特性可以节省大量的光纤资源；而且PON技术可以提供足够的带宽以满足未来各种宽带业务的需求[1-3]。

光纤接入网市场的开发和竞争，需要大量从事网络设计、建设和维护的专业人才，针对社会对接入网技术人才的需求，很多高校开设了“光纤接入网”课程。这是一门注重实践操作和培养实际应用能力的特色专业课程，需要通过实训教学，让学生在理解和掌握PON网络知识的基础上，对光接入网进行规划设计、建设开通、业务配置；具有一定的业务故障分析、排除能力。本文将针对光纤接入网课程在实训平台搭建、实训项目开设、实训教学改革等方面进行研究与探讨。

1 课程设计的思路和实训内容安排

改变传统的学科体系“就教学而教学，理论和实践割裂”的做法，采用“项目制”及“任务驱动”模式构建课程体系，按照电信企业的真实工作过程来制定教学内容，划分实训项目，把知识点的学习与专业技能的训练有机结合[4]。

根据接入网技术的发展和企业的应用情况来看，现在及未来的一段时间内，PON接入是主要的接入方式。因此在教学内容选择上，主要以PON无源光接入为主。光纤接入网课程内容主要包括：光纤接入网网络结构、光接入网用光纤和器件、无源光网络技术主要类型和工作原理、无源光接入设备配置和业务开通、光接入网设备性能测试、光纤接入网的若干新技术等等。

从光纤接入网课程内容来看，既有理论教学部分，又有设备配置维护的实践，也有光纤器件工程应用和工程测量的内容，实践操作的内容占有很大比重。实训项目按照电信业务开通、运行维护的工作过程来划分，可分为接入网工程建设、接入网设备维护、接入设备组网及应用三大类型。教学内容以项目形式展开，通过项目的完成达到教学目标。

实训平台的建设要与课程内容相协调，光纤接入网的实训体系应包含两大部分：①光接入工程实训子系统，供学生进行接入网工程施工、业务开通和测试的训练。②光接入设备实训子系统，学生可进行光接入网络设备组网、配置和故障处理的训练。

2 实训平台的构建

2.1 总体拓扑结构

由于资金投入和师资技能的限制，很多高职院校的实验实训条件还是以实验箱为主，开设的实验主要是验证性实验。有些学校以软件仿真网络实验，但是仿真实验与真实的通信设备实验仍然存在差距，过多依赖仿真实验会使学生缺乏对真实硬件的客观感受，会减弱学生对突发故障处理的能力[5]。

实验箱或者仿真实训已经不能满足当今通信市场对技能型人才的需求，全真式现代通信综合实训平台将是通信专业实验室建设的趋势。实训平台模拟真实的职业环境，以项目或任务形式，让学生运用通信相关的知识去规划和配置网络业务，调测网络设备，处理网络故障，在做中学，在学中做，在工作任务完成中获得技能，领会知识[6-7]。

整个通信网络实训平台主要由数据网络、EPON光接入设备、软交换、光传输、光接入工程实训5个子系统组成，完成了固网通信系统的全真模拟，主体设备采用中兴通信的产品。具体拓扑图如图1所示。其中，EPON光接入设备实训子系统和光接入工程实训子系统皆属于光接入网实训体系。

2.2 光接入工程实训子系统

PON是一种采用点到多点结构的单纤双向光接入网络，PON系统由局端的光线路终端(OLT)、光分配网络(ODN)和用户侧的光网络单元(ONU)组成，系统结构如图2所示[8]。

OLT位于网络侧，相当于一个二层交换机或三层路由器，提供网络集中和接入，完成光/电转换，带宽分配和控制各信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能)。ONU位于用户侧，实现各种电信号的处理与维护管理，为终端用户提供话音、数据或视频接口[9]。ODN的作用是为OLT与ONU之间提供光传输通道。组成ODN的无源器件有：OLT和ONU之间的所有光缆、连接器、光分路器、光缆接头、光交接设备。

在整个PON系统中，ODN光分配网是最为关键的组成部分，是运营商为用户提供语音/数据/视频综合业务，实现国家三网融合战略的网络基础设施。光接入工程子系统模拟运营商光分配网建设，从主设备机柜至终端用户配线柜以桥架走线布放光缆，实现了光信号“机房→主干光缆→配线光缆→光接入点”的接入过程，并再现了三种典型的光接入网工程场景：①FTTH光纤到户：光纤到用户终端，用户独享ONU端口带宽；②FTTB光纤到大楼：采用光纤到楼，再通过局域网LAN网线到户，楼栋用户共享ONU端口带宽的接入方式；③WIFI无线接入，通过ONU下接无线接入点AP实现。

光接入工程子系统能提供的实训：①接入网光缆配线实训；②光链路逐段测试；③光链路全程测试；④ONU相关接口检查；⑤业务验证测试。

2.3 光接入设备实训子系统

目前已经成熟并且规模商用的PON技术主要有EPON和GPON。EPON采用以太网协议，上下行速率对称，最高速率可达1.25 Gb/s，最高光分路比为1∶64。

图1 现代通信网络实训平台拓扑图

图2 PON系统参考结构

GPON采用通用成帧协议，可支持上下行速率对称或不对称，下行最高速率为2.5 Gb/s，上行最高速率1.25 Gb/s或2.5 Gb/s，最高光分路比为1∶128。GPON较EPON开发较晚，标准较复杂，成本更高，两种技术目前是竞争模式。现网完工的接入网项目中，多数是使用EPON设备，综合考虑成本和运维，我们实训室采用的是EPON。

光接入设备实训室采用一台中兴OLT光线路终端设备ZXA10 C220作为局端，配置4路EPON光接口，通过4台光分路器，以星型结构下挂ONU设备ZXA10 F460。一共配置23台ONU，4台8路分光器，电话和PC机各40台，满足至少40组学生同时进行现场组网实验的要求。ONU终端F460具有以太网接口、语音POTS接口以及WiFi接口，可满足多业务接入的需要。

F460下连用户，eth_0/1以太网端口直接连接用户PC终端，eth_0/2连接机顶盒，支持IPTV业务，两个POTS端口直接接电话。F460通过EPON光口上连，接入C220设备1号槽位(EPFC单板)的一个端口，宽带上网和VoIP业务通过9号槽位的EIGM单板的3号端口上行，设备的具体连接关系如图3所示。为完成上网业务以及IPTV业务开通实验，配置了Web服务器和组播服务器。

图3 光接入设备组网拓扑

在实际工作中，维护人员在用网管或命令行对设备进行操作时，一般是专人负责，不会出现多人同时操作的情况，而且一旦设备上已经配置好业务，在维护工作中应尽可能避免对其进行频繁的操作以免引起业务的中断。而实验室里的实验设备则需要反复的让学生操作练习[10]，且实验室设备台数有限，往往出现多个学生同时操作一台设备的状况。实验平台中的CCS2000教学管理系统用来实现对学生操作的排队和缓冲，目的是让多个学生能对同一台主设备进行并发操作。

光接入设备实训子系统能提供的实训：①网络认知性类： EPON设备硬件总体介绍、EPON基本配置实验；②网络管理类：NetNum综合接入网管实训、Telnet方式调试EPON设备实训、ACL配置、VLAN配置；③网络综合应用类：VLAN间路由、数据业务开通、语音业务开通、组播业务开通、网络故障分析及处理。

3 依托实训平台进行项目式教学改革

依托光接入网实训平台，既能完成光接入配线网施工、测试等工程实践，也能进行网络设备配置、业务开通等网络管理及综合应用类实训，还可以开展一些开放性实验，如由教师提出一种接入场景，学生设计综合解决方案，完成网络规划、设备选型及配置，最终达到项目建设要求。那么如何组织这些实验呢？根据高职学生理论基础薄弱但形象思维较强，喜欢动手操作的特点，项目式教学法是一种比较好的方法，既符合高职学生认知规律，也体现了高职教育的职业岗位工作特征[11-12]。

项目教学法是一种以学生为本的教学方法，师生通过共同实施一个完整的或设计的项目工作而进行的教学活动[13]。项目式实验教学法已经成为实验教学研究的热点，其核心是将实验内容视为一个项目。该方法的特点：①具有系统性、整体性和相互关联的特点。②与现实生活或工程实际紧密相关。③融合了问题教学法和探究教学法，老师设计项目，学生在完成项目的过程中，发现问题、探索问题并最终解决问题[13-14]。

项目式实验教学通常包括项目提出、项目分析、项目方案制定、项目实施和项目评价等环节，下面以“组播业务开通”为例，逐一介绍。

3.1 项目提出

实训项目不能太小也不能过于庞大。若太小则知识点单一，知识点间的关联性小; 若太大，学生没法在有限的时间内完成。另外，项目本身要紧密结合工程中的实际问题[14]。

教师充当“客户”角色，向学生提出项目需求，学生被分成若干个项目组，以项目组为单位进行学习与实践。在本例中，客户需求是ONU下挂的用户PC需要接收组播服务器上的视频节目，即模拟互联网协议电视IPTV，在基于IP协议的网络上向用户提供组播方式的视频业务。要求学生画出网络拓扑图，做好IP地址和VLAN规划，搭建组播服务器，开通OLT和ONU上的组播业务等等。从该项目可以看出，其规模不大不小，项目融合了VLAN划分、VLAN间路由、IGMP组播协议、IPTV、OLT/ONU上组播业务配置等诸多内容。

项目组根据项目需求，了解网络结构、网络设备类型、互联接口等，确定工作目标和工作任务，制定“需求分析报告”。

3.2 制定项目方案

项目组成员根据需求分析报告，按事先分工，查阅相关工程资料和技术手册，对方案进行讨论修改并完善，确定网络拓扑结构和设备端口连接，制定项目实施方案，包括实训目标、设备连接、端口分配、网络拓扑图、业务规划数据(IP地址规划、VLAN规划)、项目实施步骤及要求等。根据项目实施方案，小组成员间进行工作任务分工，各成员根据工作要求，完成各自负责的工作内容。

在学生制定项目方案的过程中，教师作为一个监督者，并不指定使用某种方案，在必要时给予意见和指导，以确保项目方案顺利完成。

3.3 项目实施

项目实施以学生为主体，教师只起辅导、帮助作用，以培养学生独立分析问题和解决问题的能力。但教师应准确把握项目涉及的知识点以及重难点，在关键环节进行知识讲授或操作演示。特别在项目初期应为学生提供必要的知识帮助，可帮助学生理清思路，抓住基本内容，避免学生因无法下手而完不成项目。

项目组长负责分配任务、监督实施项目。项目组成员根据各自分工，按照制订的项目方案，运用已有知识和技能，在规定时间内完成各阶段的任务，并提供项目实施记录。本项目实施步骤为：①网络硬件连接；②搭建组播服务器；③OLT命令行配置，认证注册ONU；④OLT命令行配置，创建组播业务VLAN，并启用组播相关参数；⑤设置ONU组播端口；⑥业务测试。

3.4 项目评价

对项目的评价一般有三种形式：项目组自评、组间互评、教师评价[15]。

各项目组在完成项目后，向全班展示本组的最终成果，从需求分析、方案设计、实验步骤、实验结果等所有环节进行项目组自评和组间互评，这样可以调动学生的积极性，取长补短，拓展思维。

教师根据每个学生在项目组中所起作用、完成质量、积极程度以及团队协作等进行综合评价。最终项目组组长根据项目组自评、组间互评、教师评价，填写项目活动评价表，并对本组完成的情况做最终总结。

4 结 语

实验教学水平的提高，建立在对实验实训条件的改革完善和教学方式的不断探索革新基础上。本文着重以实际的光接入网器件和商用接入设备搭建微型全真式光接入网实训平台，并以项目式教学为核心，以学生为主，让学生在项目实施过程中，发挥主动性和创造性，独立分析问题和解决问题，从而提高了他们适应岗位的能力。

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[2] 原 荣．宽带光接入技术[M]．北京：电子工业出版社，2010：1-8．

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Construction of Practical Platform and Project-oriented Teaching Reform on Optical Access Network

HUANGYan-hua，CAOYan

(School of telecommunication Engineering， Wuhan Institute of Technology College， Wuhan 430073， China)

The traditional course teaching mode based on subject system and experimental platform based on experiment box, have been unable to meet the current communication market demand for skilled talents. To cultivate students’ engineering practice ability of higher vocational education, project-oriented experimental teaching, which is based on the construction of the simulation training platform, plays a very important role．Taking the optical fiber access network experiment as an example, this paper introduces the construction of optical access network training platform, the content of training based on the platform and the experimental teaching reform. This paper mainly introduces how to use the actual access network devices and commercial access equipment to build the whole type optical access network training platform, supplemented by project-oriented experiments and student-centered strategies. In the project implementation process, students analyze and solve problems independently, thus, it effectively improves the students’ vocational skills and the engineering application ability.

optical fiber access network； training platform； project-oriented teaching

2014-08-18

湖北省教育厅科学研究项目(B2014219)，2011年中央财政支持高等职业学校专业建设项目资助

黄艳华(1974-)，女，湖南邵阳人，硕士，副教授，主要从事光纤通信、接入网技术等课程的教学和科研工作。

Tel．:13407100868；E-mail:1109669841@qq.com

G 642.423

A

1006-7167(2015)08-0209-04