光传输设备模拟训练考核平台的设计与实现

赵继勇， 周 华， 徐智勇， 汪井源

(解放军陆军工程大学， 江苏 南京 210007)

0 引言

在我军新时期军事变革和全军院校教学改革正向纵深推进的形势下，军事院校教学内容和方法都在发生根本性变化，紧贴部队、聚焦作战、瞄准未来是新时期军队院校教育教学改革的鲜明时代特征[1]。

近年来，为全军通信提供重要支撑的光传输网络业已获得长足发展，其规模日益庞大，结构日益复杂，技术越来越先进。我校通信工程专业为提升学员的岗位任职能力，通过对专业课程的梳理，在光通信方向开设了若干装备教学课程。但随着受训人数的增加，光通信装备教学逐渐显现出承训能力不足、课程开发深度不够、教学效果不佳等问题，目前光通信装备教学多采用单机单人轮流操作以及到合作单位参观见习两种方式[2]。

1 光传输设备模拟训练考核平台

1.1 总体设计方案

自主开发的光传输设备模拟训练考核平台总体设计方案如图1所示。该平台可满足装备教学需要，屏蔽不同厂商、不同型号间设备和系统的差异，利于揭示光传输规律和设备工作流程，便于对学员的操作技能实施考核评价。

1.2 网管通信系统设计方案

光传输网络的网管通信系统主要解决系统软、硬件的交互和接口问题。通常是基于光传输网络自身的ECC或专用数据通信网络，实现起来比较复杂。

图1 光传输设备模拟训练考核平台总体设计方案

光传输设备模拟训练考核平台在突出其管理功能的基础上需要对其通信链路和通信协议简化，因此采用485总线对各网元及其单元盘实施管理，协议为专用协议。网管通信设计方案如图2所示。

图2 网管通信设计方案

图3 硬件系统设计方案

1.3 硬件系统设计方案

硬件系统主要模拟光传输设备及其功能，由于基于SDH的MSTP是目前光传输网络中的主流技术，而环网是最典型的网络拓扑结构，因此该平台的硬件系统模拟了典型的MSTP设备光传输网元结构及功能，并组建了3节点的环网。硬件系统的设计方案如图3所示。

1.4 软件系设计方案

软件系统主要模拟网管软件并实现设备测试、用户管理、数据管理和考核管理等网管功能。在实现上，根据功能设置和应用场合，再灵活组装和运行。软件系统的方案如图4所示。

图4 软件系统设计方案

2 主要功能实现

2.1 模拟光传输网络功能

实际的光传输网络功能繁杂，完全实现或模拟难度很大，也没有必要，因为在实际工作中，常用的仅仅是其中一小部分。因此，模拟训练考核平台选择了一些光传输网络典型的功能和特征进行虚拟仿真，主要包括：网络接口和业务接口、同步复用映射、交叉连接、同步以及保护倒换等[3]。

2.2 考核评价手段

长期以来，操作技能的考核评价是光传输设备教学、培训中的难题。本系统基于自主开发的软硬件，实现了两种类型的操作技能考核评价手段[4]。

1)配置考核评价

在配置考核评价中，教员可以预先设定正确的配置数据作为参考，并设置试题总分和评分方式。考核对象选择并下载试题，配置完成后提交配置数据，系统可自动分析、计算参考分值并给出考核对象的详细操作步骤。

基于配置考核评价功能，教员既可以按照特定网络拓扑结构考核设备组网配置，也可以按照特定业务需求考核业务开通以及业务调度。

2)排障考核评价

在故障排除考核评价功能中，教员可以预设特定的故障环境，并设置打分值。考核对象选择、下载试题，通过操作网管软件或操作硬件设备定位并排除故障。系统根据考核完成时网络故障情况自动分析、计算参考分值并列出考核对象在网管软件上的所有操作和考核期间网络状态的变化详情。

2.3 分组协同和多组排队

开设高层次、高水平的装备教学科目需要训练平台支持新的组训模式。平台通过实现分组协同和多组自动排队技术有效地解决了这个问题。

1)分组协同技术

首先，该平台在普通的用户管理功能基础上开发了分组管理功能。首先，用户设有组别项，用以区分、标识用户所在组；然后，在相应的应用服务中按组管理网络数据和用户数据。

为了解决组内成员之间以及分组之间的及时交互协同，系统设计了即时通信模块。

2)多组自动排队技术

多组同时操作同一套网络管理系统时存在协调切换的问题。为了解决不同组数据之间的冲突，平台设计了数据自动排队功能。数据下发控制功能由设备服务器完成，多组之间切换只需在设备服务器上点击切换按钮即可。

3 教学实践效果

目前，一套双纤双向3节点的SDH环网光传输设备模拟训练考核平台已建成并投入使用，成为我校通信工程学院“国家级虚拟仿真实验教学中心”的一部分，面向全军、全国开放。该平台满足了我校通信工程专业“固定通信网维护与执勤”、“光传输设备及应用”、“装备见习”以及“毕业实习”等实践课程的装备教学需求，可支持100名学员同时在线实验，年承训能力可达10000人时；该平台实现了智能考核评价手段，通过用户管理和考核评价功能支撑配置、调度和故障排查等典型操作环节的考核，实现了对用户操作过程的监控、记录和区分，最终便于教员对操作过程进行分析和评价。

同时，我们还探索出了一套适合在线装备教学的全新课程教学体系，包括教学内容、教学方法、教学资源以及考核评价手段等，与光传输设备模拟训练考核平台相辅相成，解决了装备数量少难以支撑规模化训练与部队装备战斗力快速形成之间的矛盾，解决了无法准确客观进行装备训练考核和有效提升装备训练效果迫切要求之间的矛盾；解决了集中式装备教学培训和学员不同时间、不同地点、不同能力水平学习装备学习需求之间的矛盾。

4 结语

装备教学是培养高素质、创新型人才的重要途径，研制模拟训练考核平台、开展模拟训练装备教学是一条革新装备教学模式、提升装备教学水平的可行之路。本文设计并实现的光传输设备模拟训练考核平台，从国内同类型平台现状和发展动态来看，整体已经到达比较先进的水平。该平台可为军队通信院校任职教育，通信部队日常训练、综合演练及考核提供一种新的模式和手段，也可应用于通信类高职高专的实践教学，电信运营商、通信部队组织的光传输设备操作技能比武，具有一定的推广与应用价值。