基于IUV-TPS的OTN组网虚拟现实通信实训平台仿真设计

廖鑫 孙捷 杨欢

摘要：为了解决在实际学习中实验条件、试验场地以及实验设备维护等问题，提出一种基于IUV-TPS实验设计。从而降低实验成本，提升实验质量;降低学生在实验中的工作强度，通过此种实验平台激发学生的学习兴趣，使得学生在实验中收获更多有关OTN应用的知识。

关键词：IUV;OTN;实验设计

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）02-0029-02

Abstract： An experimental design based on IUV-TPS was proposed to solve the problems of experimental conditions， test site and maintenance of experimental equipment in actual learning. Thus reducing the experimental cost and improving the experimental quality; Reduce the intensity of students' work in the experiment， and stimulate students' interest in learning through this experimental platform， so that students can gain more knowledge about OTN application in the experiment.

Key words： IUV; OTN; experimental design

1 OTN技术与现实问题

OTN技术是目前最为先进的综合性传输接入系统，该技术是由西门子公司开发[1]。OTN的全称是OpticalTransportNetwork，它是一种网络传输技术[2]。OTN主要的优势体现在业务承载力、传送以及保护能力。在线路设计简单的同时，兼具强大的组网能力和长距离传输能力。OTN技术在设计时采用了G.709协议，是一种基于波分复用的传输技术。OTN有五大特点：透明传输，多客户信号的封装和传输，可扩展的交叉连接，前向纠错和串行监控能力。此外，OTN技术完美地继承了传统电力信息传输技术的优势[4]。从网络层次划分，OTN可划分为三层：光通道层（OCh）、光复用层（OMS）和光传输层（OTS）。光通道层（OCh），主要功能是选择客户信息和分配波长;光复用层（OMS），该层的工作是在多波长网络中重新选择光复用段;光传输层（OTS），此层除了提供传输功能外还包括了对光放大器和中继器的控制功能。基于OTN的优势和应用前景，各大高校都开设了包含OTN的通信课程，因此设计合理、低成本和行之有效的实验就很有必要。然而现实的问题是，OTN相关的实验往往都需要大量的设备和较大的场地支撑，很多高校并不能完全满足这些要求，因此采用虚拟现实技术进行实验就非常有必要了。

2 虚拟现实实验平台

我国的应用型本科人才培养往往伴随着大量的实验环节，以此来提升学生对课堂知识的综合应用能力[5]。然而现阶段，不少的高校的实验环节，受限于硬件设备有限、开放时间不足等[6]，使得实验环节的效果大打折扣。尤其是OTN组网这样的实验，涉及设备较多，并且设备配置也相对困难。因此设计OTN组网的虚拟现实实验就非常具有现实意义。WilliamWolfe教授最早提出了虚拟实验室，实际上目前的计算机水平，搭建各种虚拟实验平台已不再是难事。虚拟现实技术即VR技术，是一种可以创建并体验虚拟世界的计算机仿真技术[8]。相较于传统的实物操作，虚拟现实实验平台优势巨大，具有实验成本低、实验设备维护容易、实验人员更安全、实验受外界因素干扰小和实验效果显著等。IUV软件符合了上述虚拟现实实验平台的所有优点，该软件可以提供足够的学习OTN组网的相关支持，使得高校的网络实验方面得到综合提升。

3 实验设计

3.1 实验项目选择

所选内容应是OTN的关键或重点技术;选取的内容难度是否适合当前学生学习，难度的增加应循序渐进;最后选取的内容应当是在实际工程中运用较多的部分。结合这几方面考虑，决定选取“东城汇聚机房经中心机房OTN到南城汇聚机房”相关内容。

3.2 实验效果与评估

实验最基础目的是熟悉IUV软件的操作使用，方便后续试验任务开展;此外熟练掌握OTN光路穿通业务的配置，如路由目标（RT）选择、OTN设备的配置、光纤的选择和连接等;熟练掌握OTN穿通业务组网应用;熟练掌握如何应用光路检测工具等知识也是必不可少的。最终的目的是使学生能够独立完成小型OTN组网。

3.3 实验准备

用到的产品主要有：中型RT和中型OTN;站点及其规划：设中心机房为过渡站点，不需增加OUT光转发板;东城区汇聚机房和南城区汇聚机房均为：OTN采用15槽位OUT40G光转发板，频率选取192.1THz;RT1采用40GE，1槽位光板。

4 實验实现过程

4.1回顾OTN相关的理论知识

OTN融合了波分复用（WDM）和同步数字体系（SDH）的优点，具有高度灵活、可管理性强、容量大等，属于一种复合技术，它是光技术与电技术的结合，其中WDM侧重于光技术，SDH侧重于电技术。因此OTN技术也融合了诸如接口、组网、传输等技术，我们主要研究OTN的组网技术。

4.2 任务分解

试验任务：任务一：机房设备配置，有三个子任务，分别是：东、南汇聚机房设备配置以及中心机房设备配置;任务二：东西城区和南城区汇聚机房频率配置。

4.3 结合实际提出问题

实验的终极目的在于提升学生对OTN组网理论知识的综合应用能力，达到能够处理实际工程问题的目的。所以需要引导学生带着问题开始实验，通过在实验具体操作过程中解决问题，从而更深刻地理解相关技术难点。

4.4 实践操作

在具体操作过程中，虚拟现实平台的优势就体现出来了，如果采用实物操作，一方面由于OTN组网所需设备较多、设备体积大很难容纳多名学生同时操作;另一方面实验设备有限，很多时候不得不采用数名学生共用一套设备的情况，大概率造成学生对OTN组网技术吃不透的尴尬局面。而虚拟现实平台完美地解决了上述问题。在实验过程中，应该让学生独立操作，遇到问题自己解决，培养学生解决OTN组网的实际工程问题的能力。

4.5 实验总结

通过实际操作后分析解决问题并形成书面实验报告。试验完成后，进行实验总结是很有必要的，分析此次试验的得失，总结经验，为下次试验乃至以后的工程实践做好准备。

5 结束语

本文围绕在IUV软件上开展OTN组网实验，学生通过该实验对OTN组网相关技术达到学以致用的目的，为真正地成为一名应用型本科人才助力。基于IUV-TPS软件的虚拟现实实验平台的使用极大地激发了学生们的积极性，通过这种模拟实际工程和实物操作对学生深刻理解网络相关知识有很大的积极作用。另外实验室的维护成本也大大降低，实验产生损耗几乎没有，因此就可以适量地增加实验室开放时间，让学生可以更自由地安排實验时间。

参考文献：

[1] 戢运杰.OTN系统技术在通信工程项目中的作用分析[J].数字通信世界，2020（2）：180-181.

[2] 孙健，翟冠军.谈OTN组网保护常见的几点问题[J].通讯世界，2015（13）：149-150.

[3] 况璟.基于OTN系统干线传输网的优化[J].通信电源技术，2020，37（1）：213-214.

[4] 罗影.探讨电力信息传输技术中OTN技术的运用[J].通讯世界，2019（11）：241-242.

[5] 孙捷，贺龙周，赵心越，等.结合IUV-4G的OTN网络虚拟通信实验设计[J].科学技术创新，2017（34）：90-92.

[6] 刘凯.计算机网络虚拟实验教学平台的设计与开发[J].信息系统工程，2019（12）：71-72.

[7] 张济麟，张艳鹏.应用VR及AR技术的虚拟仿真实验设计与实现[J].软件，2018，39（8）：202-206.

[8] 施新宇，邱峰，石承玉，等.基于VR的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作[J].电脑知识与技术，2020，16（1）：251-252，256.

【通联编辑：王力】