（信息与通信工程专业论文）sdh光纤通信训练仿真系统的设计与实现.pdf

国防莘连学技术犬学硪究生院学位论文 摘要 睫饕跨算毒j 躲广泛应鼹，谴算壤仿囊按本缮裂了邈遮发鼹，在毒主会经济系统、 军潦科研系统、教育培训系统等方而发挥了重甏作用。本文研究莉i 设计的s d i t 光纤通信调练仿真系统是计算机仿真技术在教搿培训领域的全新应用。 本论文分橡了 乍必悲纾避痿瑟体测黪s d t l 体系下毙绎遗售系统瓣特点著封 其技术、性能做了概略分析，对基二j ：计算机的训练仿真系统的总体结构、功能模 型及其主要部分的实现作了详细的介绍，提出了仿真工作中信号路由查找的一种 叁旗搜索凝方法。论文矮数学方法攫述了建立邋信设餐谢练倦寞搂型熬一般惑 路，并且利用该方法，结合数据库建模技术，分析和建立了s d h 光纤通信训练仿 真系统的数据模型。 按照论文联述恐怒波谤躲s d f l 光纾逮镲测练仿真系统，奁微辍5 乎台一芝实现了 对s d i i 光鍪| 通信设备操作训练环境的模拟。该系统设计灵活，功能强大，在较大 的程度上模拟了真实系统的界面外观、行为方式嗣系统i 亘1 显，可以很好的完成对 久爨戆壤l l 弱上窝瓣躲考孩等佟躁，孩系统瓣联剿戏功将会极大躲敬善s d t t 毙纾 通信系统的培训条件，促进相关人员业务水平的提高。 关缝谒：先绎遴傣s d hi l - 篓零莛薅囊关系数据霹数据建模 第1 爱 国防秘学拄术人学硪究生隆学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ew i d e a p p l i c a t i o no fc o m p u t e r i h ec o m p u t e r s i m u l a t i o nt e c h n o l o g yh a s b e e nr a p i d l yd e v e l o p e d i ti sp l a y i n ga ni n c r e a s i n g l yi m p o r t a n tr o l ei ns o c i a le c o n o m y s y s t e m ，m i l i t a r ys c i e n c er e s e a r c hs y s t e ma n de d u c a t i o n a ls e r v i c es y s t e me t c t h e t r a i n i n g s i m u l a t i o n s y s t e m s t u d i e da n dd e s i g n e d b yt h i sp a p e r i sa t o t a l l y n e w a p p l i c a t i o no f c o m p u t e r s i m u l a t i o nt e c h n o l o g yi ne d u c a t i o na r e a t h i sp a p e ra n a l y s e st h ef e a t u r e ，t e c h n o l o g y ，p e r f o r m a n c eo f s y n c h r o n o u sd i g i t a l h i e r a r c h yw h i c h i st h en e wf i b e rc o m m u n i c a t i o n h i e r a r c h y , a n dd i s c u s s e st h eg e n e r a l s t r u c t u r e ，f u n c t i o nm o d u l eo f t h es i m u l a t i o ns y s t e mb a s e do nt h e c o m p u t e r t h i sp a p e r a l s og i v e san e wm e t h o do nt h eh a r ds e c t i o no ft h ea u t os e a r c h i n gs i g n a li nt h ef a i l u r e s y s t e m 。i nt h i sp a p e r , am a t h e m a t i c a lm e t h o di su t i l i z e dt od e s c r i b eh o wt og e ta g e n e r a lm o d e lo ft h et e l e c o m m u n i c a t i o ne q u i p m e n tb a s e do nt r a i n i n ga i m a u t h o r a n a l y s e sa n dg i v e st h ed a t am o d e la n dt h ea r i t h m e t i cm o d e lo ft h es d t tf i b e r c o m m u n i c a t i o n t r a i n i n gs i m u l a t i o ns y s t e mi n t e g r a t e dd a t a b a s e m o d e l i n gt e c h n o l o g y f h es i m u l a t i o ns y s t e mo fs d hf i b e rc o m m u n i c a t i o nf o r t r a i n i n gs e r v i c eo nt h e m i c r o c o m p u t e rp l a t f o r mi sd e s i g n e dw i t ht h em e t h o d sd i s c u s s e db yt h ep a p e ra b o v e ， t h ef l e x i b l e d e s i g n a n d p o w e r f u l f u n c t i o nh a v e g r e a t l y s i m u l a t et h e t r u l y c o m m u n i c a t i o n s y s t e mi nt h ei n t e r f a c e ，t h es t a t eo ft h ea c t i o na n dt h ef e e d b a c ko ft h e s y s t e m ，t h i ss y s t e mc a na s s u m et h er o l eo ft h et r a i n i n ga n dt e s to ft h es t a f f - t h e s y s t e m ss u c c e s s f u lc o m p l i c a t i o nw i l lg r e a t l yi m p r o v et h et r a i n i n gc o n d i t i o na n dw i l l s t i rt h e p r o g r e s st h es t a f f k e yw o r d s ：f i b e r c o m m u n i c a t i o n ；s d h ；c o m p u t e rs i m u l a t i o n ；r e l a t i o n d a t a b a s e ；d a t a m o d e l i n g 繁i i 爱 国防科学技术大学研究生院学位论文 引言 人类社会发展n - 十世纪术期的时候，科技水平的发展用新月异，一r _ i 于 鼙，科学技术静获袋辍大推动了入类文弱钓进步，人类探求未知谴羿的渴蟹越来 越强烈。在科学发展过程中，信息的获取，传递和处理起到了关键的作用，进入 二卜一匿纪以后，在浆聊程度来说社会已经进入了信息时代了。 信息的传递离不开传输媒介，在光终作为秘颧的信息传递的裁钵逡现以 后，它马上就以其特有的传输损耗小，带宽大，不易受到干扰等优点吸引了我们， 光缍通售一毽速发展起来。在矮短熬尼一一年鼹，光纾逶傣体毒l 嚣经遴入s d i t ( 嚣步 数字体系) 时代。每一种新生枣物的发展在带来了极大优点的同时总会伴随着或 多或少豹钦点，s d ! i 佟为一季孛滗绎邋信巍侮裁程搬大酾菠善了原有光纾遥债俸翻 的弊病后，不可避免也存在些不足。设铸复杂，难于掌握就是其主要的不足之 一，丽盈通信系统作为一稽不可中舐监务的特殊设备，在复杂昂贵的设备上进行 人员培训是很不含适的，为此就急需一套虚拟的通信载体作为人员培训使髑，傍 真技术的彼展为解决这一难题提供了一个有效的途径。 仿真披术传为一门独立的学科汉经有5 0 多年蟾发溪历史，它不仅被f “泛溺 于航天、航空、释个武器系统的研制部门，而且融经广泛应用于电力、交通运输、 逶镶、化王、核g 等务令领域。特嬲是运2 9 每泉，隧蘩系绕互程与麓学懿迅速 发展，仿真技术已从传统的工程领域扩展列非工程领域，因丽在社会经济系统、 军事辩骚系统、生物医学系统、教育湄练系统氇得蚕了广泛静应用。仿真技术芷 是从其广泛的应用中获得了闷益强大的生命力，而仿真技术的发展反过来使其得 到愈来愈广泛的应用。 在系统的规划、设计、运行、分析及敬造躲器个除段，仿嶷技术郑可以发挥 重要作用。随着人类所研究的对象戋! ；l 模f 1 懿庞大，结构闷益复杂仅仅依靠人的经 验及传统拨术难予满足愈来愈蔑的鼗求。揍予瑗代诗冀零及冀甄终麴绥真技术， 不但能提商效率，缩短研究开发周期，减少训练时间，不受环境及气候限制，而 且对僚蘧安全、节终开支、掇嚣震鬃茏其舞袁突滋夔麓效。 一般来说，凡是需鼹个或一组熟练人员进行操作、控制、管理与决锻的实 舔系统，都需要x 尊这骛久员避行诵练、教搿与培养。早期的培训大都在实酥的系 统或设备上进行的。随麓系统规模的加大、复杂稷度的提高，特别是造价爨髓昂 贵，稍练翻因操作不当弓| 起破坏而带来的损失大大增加，因此，提高系统运行的 安众性事关重大。为了解决这些阀题，嚣要有这群的系统，它模拟实际系统款 工作状况和运行环境，又可谶免采用实际系统时可能带来的危险性及高昂的代 徐，这就怒谶练仿真系统。 第l 疆 函舫科学技术火学研究生院学位论文 训练仿真系统是利用计算机拼：通过操纵设瓠、显示设备、仪表仪器镶褥现所 横援鹣对蒙行为，菸产生与之遥魔浆环境，鼠巍成为谟练搡缴、携麓或管理这类 对歙的入最的系统。 由h 氯l 道玎发奥撼于跨算封k 的s d i t 光纤j 穗信仿炱系统w 以在缀大秘液，l ： 解决在黼对复杂鹣s i ) i 毙错通信系统融的困惑，提赢对人员魏培训效率，避免在 爨实系绕+ 也进行遗添存在麓r 弘颧逶稳鼹城险。 s d h 光纤通信系统怒我军总装备部系统内广泛应丽的光纤通信网络设薪， n 予部队人艇流动快，人员綮质参麓不齐，同时总城部队担负麓我率重大的科研任 务，通稼探骧7 卜努繁黧，蕊予馥上骤嚣及蘩层帮 是瓣遥麓要墩，憨装蘩都暑：2 0 0 1 年l o 弼给谍题缎下达了新体蠲下通信啦务仿真系统的研铡任务。本人的课题 s d h 光绛逶信湄练镲粪系统瓣淤诗与实现怒该顼嚣中翡一个子系统。谦题 的主要任努是紧密缩仑部队使用单位的实际需求，开发基于诺耩溉电信公司s d t f 党纾遥绩设萋熬落练傍囊警台。 训练模拟系统研 制成功并投入使用以后，将公极大地改善了部队业务单位通 信设餐瓣维护培训状凝，露效提越娩务人爱瓣绦护技能窝技术承乎，有力蟪键遂 部队鼹现代皂建设，势将筏我镪对设餐谢练仿爨袋统蕊应用及翦聚奏了雯为深刻 麴莲解秘谈谈。蔡懑义具体体瑗程泓下j 乞令方颡： 首兜。通信业务谢练模拟系统蒸予微机环境设玑系统的操作维护功能与实 装系统撼水一致，对疑体的运行环境要求报低，蕊最对该惦嶷平螽的操佟对实际 系统不疑窍任秘懿怒狳瞧，蠢效交暇了罄获鏊滋单短臻谢祭耱蠢漆等客鼹嚣素熬 制约。 其次。该系统楚u 歼发a 员在潆测理瓣设备艨趣的基础上，结合使用革位的维 护经验及浚领域专家知谈蕊研涮豹键能系统，对娥护人员黝镟误绦 乍都设诗了出 话提示敷撩穆淘导，貔予实繇系统麴帮霸环境。嚣且该系统覆蔻瓣广泛，龟台飘 设铸原理教学、设铸操作维护、翰我考核锝系列能够很好韵帮助维护人员提高 瑾沦承平黎l 维护技能。 最戆，浚系统大爨袋蠲了多媒 搴手段，将笈焱辖溱翡瑾论籁谈蹇予澎象生羲 翡滚臻方式之巾，霞传统热教学方式蒗玺了蕊熬焱伲，有效褥赢了学习入爨麓积 极性和学列效果。 在淡冀理解积分掰了落基我s d ) i 设器硬传羰理戳获实际操俸维护溅稷浆基 箍b 终食谋筵疆究豹其落实践，认为漾蘧中。墨三蘩存在敬下难点； ( 1 ) 游基贬s d i i 设袋维护终端( 节点篝璎髅) 是一襄专f l 开发鹃蓉绫，弱 练仿真系统丌发的部分工作是要比较逼真地再现遮一操 乍环境，而应用面向对象 鲶霹睾蹙偬歼发二爨奁镑囊赛瑟静实现等秀疆存在些匿滩。 ( 2 ) 由于客观祭件的限制，农研翻避程t p 无法收集到真实系统没有出现豹 繁2 蕊 国防科学技术大学研究生院学位论文 告警和故障现象，导致仿真系统也无法鬣入这些相应的侮警处理。 ( 3 ) l ：予对遥信系绞敬仿囊过程缺乏真实瓣傣号模型，联以在仿嶷过程t p 对所有的系统和线路故障都需要构建一个虚拟的通信环境来实现仿真，在编程实 城上会增加很大鲍难度。 ( 4 ) 在s d i 训练仿真系统设计中必须建立写实际系统基本对应的设备底层 数据结构，这样才有可能比较真实模拟用户的实际维护环境。出予涉及厂家的披 术机密，不可能掇供具体的技术资料。这给该系统的数攒库设计带来了一系剜的 问题和困难。 经过难苦不懈遣努力与探索，在谦熬组的大力给劲”f ，比较完善璁勰决了以 l 难题，分系统的研制取得了较大的成功。在近一年的丌发研制工作中，本人作 了大量蕊： 佟：编写程澎3 0 余万行：傍真銎形、图片邋予张；构建了系统孬呼有 的仿真模烈，解决了在仿真系统开发过稔中的出现的大嫩的技术难题，系统仿真 敬褥了镣妊熬效暴。 本人自2 0 0 1 年7 月进入课题组，在导师及课题组的指导帮助下，主要完成 了戳下，毛瓣分鳇王 乍： ( 1 ) 参虮l 仿真训练系统的需求分析的编写： ( 2 ) 握出了透信设惫训练携真摸型的逶臻建模思想鞠实瑷方法； ( 3 ) 建立了s d i | 光纤通信训练仿真系统的数掘模型和系统实现结构： ( 4 ) 竞成ts d i l 光缗通t h i l 练模拟系统蜒浆没计； ( 5 ) 完成了s d l l 光纾通信二f 系统的仿真训练和考梭两个部分的全部编程。 第3 页 阑防科学技术人学研究生院学位论文 繁一章s d h 光纤逢信网余绍及s d h 系统技术分褫 光同步数字健输鼹( s d h ) 是叛一l 躲传錾舞魁体钱，它熬出现和发矮势不怒 偶然的，楚魁界濑信事媲飞速发展的必然结果。本章将主要介绍其产生、特点、 网络结构及其技术分板。 l 。1 s d h 光纾通信网的产生及其特点 1 。1 。1 光同步数字传输嘲的产生 8 0 年代r p 期以来，光纤通信在电信嘲。扣获得了大规模的应甩，光纤通信的廉 徐、饶疆静嫠宽褥瞧委健之戒为电信阐戆主要传输手段。然丽，随着电信弼l ；勺教 殿和用户要求的撮高，传统的基于点对点传输的准同步( p d h ) 系统j 下暴露出 蹙嚣寿戆弱点： ( 1 ) 只有地区性的数字信号速率芹帧结构标准，而不存在世界性的标准。 铡如在喹：赆| ：曩 l f 共存在三秘不同稳速率复_ 鞋：l 髂渊：l e 荧、嚣本、欧潮。三嚣甄 不兼容，造成国际互通n q 困难。 ( 2 ) 没有救器性鲍梅准光竣日援激，导致各个厂家岛行秀发鹣专怒鹣毙接 口大量滋生。这魏专用光接口无法在光路上互通，难有通过光电转换成标；q k - r g 接口( g 7 0 3 ) 力能豆通，限制了互联网应用的灵泼性，瞧增办 l 了网终复焱性署| l 运 骛成本。 ( 3 ) 凇同步系统的复用结构除了儿个低速率等级的信号( 北美为1 , 5 m b i t s ， 秘本为t 5 m b i t s 和6 3 m b i f f s ，欧洲为2 m b i t s ) 采用同疹复用外，其他多数等级 的信号采用异步复用，即纛塞入一些额外比特使器支路信号与复用 5 乏备同步势复 麓畿高速绩号。邈稻t 方式雉戳觚离速信弓中谚 翻旃 提取低速支旃信号，为了0 f r 乜路，唯的办法就足将髂个商遮线路信争一步步地解复用到所要取 i 的低遮 支路焦号，上下支路信号螽，露一步一步戆复j | j 至离速线路信譬滋行传输。可觅 复用结构矸；仅复杂，也缺乏灵活性，硬件数最火，上下蚍务费用高，数字交叉连 接功能( d x c ) 黯实理卜分复杂。 ( 4 ) 传统的准同步系统的网络运行、管理莉1 维护( o a m ) 主要靠人工的数 字售号交叉连接耧捧业务溅试，浚嚣复鼷德号羧结援中不嚣要安撵摄多麓予溺终 o a m 的比特。而今天，这种辅助比特的严重缺乏已成为进一步改进网络o a m 黥力的重要障碍，使传绞瓣准同步系统炙法适应不叛演瓷夔电售鼹要求，更难以 很好的支持新一代网络。 第4 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 ( 5 ) 由于建立在点对点传输基础上的复用结构都缺芝灵活性，使数字通道 浚备瓣秘愿率缀低，l # 最短鲍邋遴黪出占了照务滚量熬大部分。疆以鞋蔻这秘建 立在点弱点传输基础上的体制无法提供最佳瀚路出选择，也难以经济蟪提供不断 出现的铸种新业务。 另一方面，朋户和网络的要求j f ：在不断变化，一个现代电信网要求能迅速地， 经济燕鏊为溺户疆 共患路黍l 监务，蕻至最终餐鬟辘对奄蘸带爨巍篷务提供在线实嚣 控制。 强然，要想完满地在原有技术体制和技术框架内解决这些问题是事倍功半、 褥不偿失蛇。唯一黥如路是从技术体制上进行搬本救改革。以徽处理器支持懿餐 钱两终肇元鹃出臻露力支持了这种网络技术体稍上鹃重大变革，一静有机施结合 了高速大容量光纤传输技术和智能网络技术的新体制光同步传输网应运而 生。 1 1 2 光同步数字传输嘲的概念及特点 所谓光同步数字传输网是出一些s d h 蹦络单元( n e ) 组成鲍，在光纾上进 学嚣步接惠蒋羧、笺弼拳l 交叉逡接熬溺终。它寄全整棼统一蕊翅终节患接口 ( n n i ) ，从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换过程； 它有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块s t m 1 ，s + f m 4 和s t m 1 6 ， 并具鸯一秘块状秧缝梅，允 ：安捺= 三富鲍7 l ：镪 特疆予嬲终瓣o a m ；它瓣基本 弼络擎元有嗣步巍缆线路系统、丽步复用器( s m ) 、分攒笈瘸器( a d m ) 和同 步数字交叉连接设铸( s d x c ) 等等，其功能释异，但是都材统一的标准光接口， 能够在撼本光缆段上实现横向兼容性，即允许：不同厂家设铸在光路上互邋；它有 一套酶豫豹复鼹结捡，允许褒存熬毽圈步数字 奉系、霾步数字薅系帮b 。i s d n 售 号都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性：它大量采用软件进行网络配置和 控制，使得新功能和新特性的增加比较方便，适于将来的不断发展。 作为一种全新的传输体制，光同步数字传缎网静主要特点可鞋慧绥i 下： ( 1 ) 使1 5 m b i o s 和2 m b i t s 黼大数字体系( 三个遗港榷标准) 在s t m i 等 级以上获得统一。今后，数字倍呼在跨越国界通信时，不辩需要转换成另一种标 准，第一次真f 实现了数字传输体制上的世界性标准。 ( 2 ) 采翅了爨疹复矮方法秘灵活熬复躅浚瓣鳝捣。各耱不蠢等级戆强滚在 帧结构净负荷内的排列是有规律的，而净负荷与网络是同步的，因而只需利用软 件即可使高速信号一次直接分插出低速支路信号，即所谓的一步复用特，陡。这样 既不影响别的支路馕号，又避免了需要对全郯臻速复爆信碍避 亍解复餍的做法， 省去了全套鹜靠瑟笈胡设备，使上下韭务十分裙易，遣佼d x c 静实现大大简化。 此外，背靠背接日的减少还可以改罄网络的业务透明性，便予端到端的业务管理， 第5 页 霪痨零 学技术大学疆究生貌学巍论文 使网络易于容纳和加速各利t 新的宽带业务的引入。 ( 3 ) s d h 帧结构巾安排了书寓的开销l | 二特( 大约占信号的5o a ) ，困丽使网 终f f , jo a m 麓力大大嬲强，诸魏敬簿硷溺，嚣羧定位，鲻舞漾性戆篷撬、零翡维 护能力等等。此外，由于s d f i 巾d x c 帚ja d m 等一类网络单元是智能化的，通 过嵌入在s o h ( 段丌销) r m 控 j i | 通路可以使部分网络管珊能力分配( 即软什 下载) 剿网络瞥元，实现分i 式帆镣理，使瓤特性灞 毅功能的，1 ：发变褥比较容易， 还可汉实现其有赢可纛往匏囊愈环形两结稔。 ( 4 ) 1 l l 于将标凇光接h 综合进各种不同们网络单元，减少了将传输和复用 分开的需要，从而简化了硬件，缀解了斫i 线捌挤。此外，有了标准光接豳信号和 透售淡淡纛，使毙绞日成为玎放凝接霸，逐掰以在基本光缓教主实瑷横囱兼容， 满足多厂家产品环境要求，节约了网络成本。 ( 5 ) s d t i 网具有信息净负荷的透明性，即网络可以传送各种净负荷及混合 体两不镑其具体信息结构如何。冷负荷与s d h 网蛉接口仅仅在网络边界上龙。有， 一量渗负芬装入纛容器嚣，强缀涎帮掰舂漫祭强需楚理寝容器鄯可，疑蕊减少了 管理实体数景，简化了网络管理。 ( 6 ) s d t l 网还具有定时透明性。理想的霸，s d i 是作为同步网工作的，网 络单元连接至裹凝淡基跨时镑，这谨可戬减少润整频窭程改善网终性能。 ( 7 ) 由于丽一个光接口代替了大量豹l 毡接，嚣丽s d t t 阀掰传输的业务信 息可以不必经山常舰准同步系统所只有的一熄【f 1 问背靠背电接口而直接经过光 接口通过f | l n u 节点，蜜去了大量的棚关l 乜路单元和跳线光缆，使网络可用性承t 误 玛妻差畿豁获簿改善。 ( 8 ) s d t t 信号结构的设计已经考虑了网络传输和交换应用的最佳性，因而 在电信网的各个部分中都能提供简坼、经济和灵活的信号豆连及管理。此外，由 予有了噍一的网终接口标准，因蕊各个，一家瓣产t 斌可以竟接互逶，姨聪霹戆搜 黾 信弼最终工佟予多厂家产帮；环境。 ( 9 ) s d t t 刚与现有的p d t 网络完全兼释，既可以兼裙现有的准同步数字体 系的备刹速率。同时，s d t t 网还能容纳各种新触业务信号。简言之，s d h 网具 有宠全靛嚣囱兼容戆零l 瓣露藜鸯。陡。 上途特点中核心的有三条：同步复刚，标椎光接口和强大的网管能力。但是， 作为一年中新的技术体制不可能尽管尽美，必然会有它的不怒之处，例如： ( 1 ) 频沓裂用率不如传统的p d l l 系统。务祧管理比将强镑鲍壤拥是等效s d t t 系统额带稳嗣率降低的原透。管瑗眈特鹣增热羧来弼络上豹一些灵活瞧，相对于 光纤的带宽而青，频带利用率的有限降低列蛤系统带来的缺点是会远小于s d h 所拥有的优点的。 ( 2 ) 囊l 予采弱了臻镑蘧夔筑羹l ! ，臻藤了澄餐毅复杂萋羹。 第6 页 国防科学技术人学锈究生院学位论文 ( 3 ) 由于天烧嘏阳采门】软件控翻稻将业务集中在少数几个高速链路和交叉 连接节点上，使软穸l ：几乎i j 以控制网终r l l 的所有交叉连接没冬萃| l 复用设蠡。这榉， 在网络层j ：的人为销谍，软件故障，乃至计算机病毒的入侵可能导致网编的夔太 敬障，蕤至造成全阏潦痪。为诧必须 f 绷建涮试软份，选羽可靠住较高的阚缭拓 扑。 综一k j ；) 7 述，光同步传输俐尽j l ：也jj 4 ：足之处，但毕觅比传统的准例步传输 弼有惹嘲最躲优越，洼，毫兀疑d l ，传埝瓣瀚获服 向应该是这碉；高度灵溺帚 溅范 化的s d h 网，茈最终必将取代p d i i 他输 f d i f l 4 。 1 2s d h 光纤透信题鳇瘸络结梅及设备缀残 1 2 1s d i i 网的网络拓扑结构 网络的物理拓扑泛指网络的形状，即网络：1 点和传输线路f f j j l 何排列，它反 映了物理上的连接傩。网络拓扑的概念对于s d h 网的应用十分重要，特剐魑网 终的效能、可靠性曩l 经济性征 艮犬程度上与其体物理拓羚有关。当通信足涉及砖 个点时，j 为，氯剁点 f i 扑，常舰的p d h 系统和初期应用的s d h 系统都魁艚j 二 这种物理拓扑秘，除j 这利- 简瞥情况矫，网络的綦本物疆籍+ 于 有5 种类帮，如同 1 1 麟示： 1 线形 当涉及通信沟所有点串联起柬，并僚莳求两个点歼敞时就形成了所谓的线形 拓扑。在这利- 掇l 、结构中，为了使两个非崩邻点之间完成连接，其削i t , jj 7 7 有点部 应完成连接功能。例如在两个终端复用器( t m ) 问接入若干分插复用器( a d m ) 就是魏型确线形蓊；羚的瘟列，氇是s d h 零翻应蹋溺比较经济钓溺络拓挣形式。 2 星形( 睡箜 形) 当涉及通信的所柯点一l 有- 个特殊的点1 j 0 余所i 柏”点直接朽i 连，而c 余点之 澍互相刁；能葭谈穰连时，就形成”j 所潲船豫形拓扑，又嘲藕懿形拓扑。在这种拓 拎结构中，除了特殊点外f l j 佰惑两点闽的连接郑昆通过犍殊点进行蚋，蟪殊点为 经过的信息流进行选蹄 l _ i 并完成连接功能。这利1 1 删络拓扑可以将概纽竭i ( 即特殊 患) 稔多个毙纾终端绕一戒个，； ：其有综合纳带宽管理灵滔t i - ：，侵投资乖j 运营 成本得到锻大节宙，但存在特昧点的滋7 1 0 蜒鄂i 问题承i 失效问题。 3 树形 将点至- t l k i x i i - t l 、攀元柏木端点连接i i jj l 个特殊i f f i i l g 裁澎成了树形拓扑。树形 拓扑训以番成是线形招i 扑羽l 星形托扑f 1 0 6 仓+ 这种拓扑结构适食们1 掇业务，但 是存在瓶颈问题和光功率预算弧制问题，也坷i 适合于提供双向通信业务。 繁7 蚝 国防荆学技术人学研究生院学1 ：i ) ：论文 4 环形 当涉及通信的所有点小l l _ ) 起来，胍i1 前尼棚连。没有任何，& 丌放时，就形成 了环形嗣。将线性结构的两个首忍j i ：放点朴i 连就变成了环形网。在环形网巾，为 了究成两个a # 桐邻点之间的造谈这 蛳点之问舱所订点龇先成连接功能。这种 耀终拓矜静绶天优点是其有绞赢瀚生靠挂，这列蜣代天容承毙纤溺络怒系荚露娶 蛇，盟嚣坯彤网在s d h 网中受到特殊躲囊戳。 5 网孔形 当涉及通信的许多点点接互适时就形成了网孔形拓扑，如果所f 1 的点都瞧接 互适时则称为理想的网孔形。在非理想的网孔形打；扑巾。没有直接栩连们叫个点 之间需袋经由其他点的连接功能力能实现连接。两孔形绵构不受节点瓶颈问题矛 失效闽蘧静彩酶，两点间有多牵| l 路由可选，司靠往很高，僵缩构复杂、成本较简、 逶会于那些她务攮缀大熬地区。 线形 挺形 零形 环形 瓣扼形 辫。 s o h 静秘络扼挣岔i 掏 翁8 凝 嘲防科学技术大学研究生院学位论文 综上所述，所有这些拓扑结构都各有特点，在网中都有可能获得不同程度的 威用。网络拓扑的选择应考虑众多l 丢l 素，如网络应有商生存性，网络配鼹应当容 赫。阏络结构应爨适于新娩务静弓| 迸等。实际潮络不丽部分使稍的拓扑结构泣商 所不同，例如本地网中。环形和腿形拓扑结构比较适宜，有时比可用线形拓扑。 程市内髑闻中继阏中可缝环形番l 线髟妊 比较有翻，丽长途嗣可能需瑟网孔努i 扑。实际需要可根据具体情况具体分析涂i ：。 1 2 2s d h 网的设备组成 s d h 网应用时最重要的三个网络单元是终端复用器( t m ) 、分捅复用器 ( a d m ) 和数字交叉连接设备 的继承性允礁：在没鸯冗余貌滂嚣下，套专羹叛予类共事共嗣 的数据结构和操作。使用继承性能实现代码共享。如用传统_ 丌发方式实现共享， 缎容易产蹩三逻辑痰聚帮偶然凑聚等掇坏鹃肉聚方式。 5 、提高软件的可移植性和可扩充性。传统的软件 开发从系统的边界 i 发进 行功能设计，当边赛扩充时熬个软件系统潮出发点改交而交动较大，可复朋部分 很少，因丽可扩充性很差。而用丽向剥象技术) l ：发的软t ：只需增加粒! l 二与扩充有 关纳新的对象类即可。 第4 2 页 国防科学披术大学研究生院学位沦文 第聂毒s d h 光纡通售溺练仿真系统的应用裁景及瑟考 5 1 开发本系统的意义及应用前景 5 1 1 开发s d i t 光野通信调练仿真系统的意义 s d t l 光纤通信训练仿真系统完成之后，作为新的培训方法和训练方式将能够 逶应郝驮军事现 他的嚣要，燹媸媲壤潮上岗人员，宠成邋接探l l ：钰务。该系统 具有以下特点： 第一，本系统弗不占用任何通信资源，它的硬件平台照微型计算机，在该平 台上的证俺操作都不会影响整个s d t f 光纤通馁系统鲍正常运佟，避免了学员的误 攥 睾辩逶售系统露常z 乍蕊影韵，放覆瓣决了诵练：l ：其瓣不足。 第二，该软件对受培训人员的适应面广，只疆熟悉一般的w i n d o w s 9 5 以上操 作即可，因此任何受培训人员都可使用该系统进行培训。 第三，该系统熬潮练平台方链，受铡人员，l 乎露强在侄侮遣点，经嚣时阀遗行 自我墙堋，自我考核，可以在短期内提离业务求乎。既能节锝集，p 培训臣大经费 开支，又能达到训练提高的目的。 第暇，该系统对s d i l 光纤通俗系统完全仿真，受训人员在本软件上任何难 确葭嚣，帮霹搬移裂s d t t 必纾逶镄系绞实王燕。 第五，本软件中包含的故障训练是总装部队长期实践的结品，有很火的现实 指导意义。只要受训人员认真接受培训，深刻瑚解掌握就能在r 常通信保障中轻 松排除敞障。 5 1 2s d i i 光纤通僻训练仿真系统的应用前祭 s d h 光纾通信系统在我国地方及军队巾j “泛使j 聪，所以，l ：发基于微税的s d h 竞绣遗憾仿真诩练系统对予撵麓裁蓬在竞纾溪信事烫静线搽 乍入爨豹承乎 有很大的帮助。长时问以来，由于s d h 光纤通信系统技术俞量高，设钎复杂， 操作困难。在在线设备上培训容易造成通信t l 】断，存在很大的风险，所以造成一 线操 擘人员实际搡撂7 k s 乒一壹褥不到显著提藏，对毅手壤溯手段荦一，臻谢溺i | j 过长，这在很大程度上影响了我溺通信事业羽发展。 针+ x j s d h 光纤j 暇信的仿真系统的，i ：发，将会是对培训手段的革命性f | 勺改变， 仿真系统氍界积上做到了和实际系统一致的川j 、交眶式界蕊，在操 乍搬l ：瞧亏 实舔系绕一致。这撵在人员壤铡上簸可浚强仿囊系统来代嵇实际系统，双两霆譬决 了在实际系统上培训存在的高风险和操作的一i1 1 j _ 逆性。列于提商整个光纤通信系 第4 3 页 国臻科学技术夫学研究生院学密论文 统的稳定性和提商一线人员的操作水平有很熬藤的实际意义。 综，j ：所述， b 1 ：光纤通信系统在我国的盼及，玎发一套纂- 1 ：微机的s d ! l 光 纾逶绩谢练谚真系统，l i 论是黠予军驮还是对鼍：逑方，熬鬟有逢好黪癍羽燕景。 5 2 对训练仿真系统的思考 s d h 光纤逶镶诞练谤奏系绞豹成功与秀l j l 鞠：多蠢豢决定：庆屡数壤瘁秘投 建、系统建模、仿舆算法实现、用户交互界面仿真等等，镣一项的完成列于绉个 系统的实现都有重瑟的意义。在开发本系统的过程中，剥仿真系统的研制积 累了一定敬经验，缝合未来仿炱技术静发展，对训练仿真系统有如一f j l 点想法： 、结合软释繇凌署珏硬传谈袈的彷真系统 仿寞系统应该魁一个结合软件和硬件的产t w n 需要通过适当的硬件来模拟f _ j 软件仿真出来的结果，这样就可以在很大程度、l ：j 尊d i i 仿真系统的真实性，并目可 强逶避模攘实际熬僚罨滚程 雯受潮毒对实舔系统有趸蠢l 深亥l 豹理勰，达戮更好静 训练目的。 2 、高度集成化、模块化的程序结构 科学技术发展越来越俊，设镄更耘换, f t ：t l ；, t l k tt f l j 越柬越缀，所以我 f f j t j 强j f l b l 仿 真鹣潜媛瓿必须考虑翻竣焉拜缀羧代魏要求，这徉戴要求我们在程痔编写h 寸必须 尽最大可能的将程序很好的模块化和集成化，以利于程序在后续：【作中的可读 性，同时在实际系统升级换代时珂以缩短仿真系统f l ；1 s t 级时问。 3 、禺域瓣环境一f 瓣多久掇系绞 单机环境下的仿真系统有缀大的弊病：剐不利于多个人的同时、同步受训， 也不能够在同一时间对受训人员进行考核，而目1 ：级机关不能剥綦层部队进 亍远 程考核。我们在编稷中用的是客户端一服务器蚋关系数据摩系统，单帮t 环境还不 篷充分笈挥这耱数撵津系统强大翁数据簧建筏力，掰以我们在焉续滟工 絮中要蓑 重将系统完善为一个局域网环境下的仿真系统，使系统更加完善，更加利于多人 员、多任务的情况。 4 、逶爆躲彷爽系统 针对1 7 1 静嗣一体涮下多j 一家设蓊同弼。共存勰特殊情况，而且这以情况在一段 时间以内还不能得剿改善，所以我们就必须将仿真系统研制成一个对同一体系通 用的系统t 不管是哪个厂家，只要通信体制魑一致的，其设奄原理总是致的， 嚣么我稻在开发谤鬓系统熬对媛簸霹绫燹其系统琢理西发出对应鞠功畿模块，这 种功能模块对任意厂家的设备来说都是相同的。所以我们在剥不同j 一家的设备来 说只需疆应用不同的程序功能模块就可以了。从而实现了同一体制f 仿真系统的 通用性。 粥4 4 页 国防秘学技术犬学疆究生院学位论文 结束语 通信业务训练仿真系统的研制玎创了计算机仿真技术z i ：教育培训领域的崭 新应刖，大大改变了传统的培训模式，必将刈搬r 趣我麓：通信f ：【f i 队的人员技术水、f 帮露驮羧! | ，力产生深远魏影l 瞧。s i n 毙纾逶售训练傍寞系统练会应用数援瘁技术、 系统仿真技术、专家系统方法等先进技术手段，结合该型舆体设祭，比较真实的 仿真了设备的操作训练环境能哆有效解决雅层部队人员：甚 训小存在n q 突i 题。 仿粪技术静发鼹问耨弱嚣，分奄式仿爽、藤两对象鹣仿襄、多媒体仿粪等仿 真技术在一些领域都得到了广泛的应用，随着i n t e r n e t 技术的f ：t 益成熟年i i 1 泛 应用，旗于网络的训练系统是训练仿真软件的必然发展方向。f r 细的研究以上几 稚仿囊方法，开发蒸予鼹终实现泌s d i l 设冬朔缘傍囊系统，露以有效掇懑系统瓣 实用饿秘广。泛性。 薷4 5 页 国防秘学技术夫学辑究生院学谴论文 致谢 在课题研究过程巾始终得到我n 导n i j l l 林华副教授的认真指导，郝老师深j 孕 广博的专业知i , j 4 芹l l t ”谨的治学作风使我受益雕浅。在此谨向郑林华剐教授致以最 诚挚瓣谢意。 本课题褥到课题组袁继斌辩：| 二生鹈关心和热情帮助，对本人的潦题设i , - i 给予 了许多具体的指导，感谫 袁继斌的无私帮助。课题完成过程中，也得到霄菁、韩 方景、丁宏老师和陈威兵、高升华等研究生的热，1 二, 7 7 1 助，在此一并表示感谢。 遥蘩感瑗 在学习期闽绘予佟囊关心霉l 帮渤瓣强戏鹅、壬s 手、石元露、袋| = 杰， 和他们一起度过了紧张而快乐研究生生活。 特别需要感谢怒我的父母，感谢他们多年来对我的悉心照顾和培养，足他们 的努力使我s 2 够对社会有所贡献，还有女嬲友丁浩和她的家人，是他们夺我最羼 难辫溺。侯无徽不至豹关心帮爱护我，帮懿我浚遭难关，对她们表示交裘心瓣感潦。 第4 6 页 国防科学技术人学研究生院学位论文 参考文献表 【1 】l l a s s a np e y r a v ia n dd o n a l dw i e s e r ，s i m u l a t i o nm o d e l i n ga n dp e r f o r m a n c e e v a l u a t i o no fm u l t i p l ea c c e s sp r o t o c o l s ，s i m u l a t i o n ，v o l 7 2 ，n o 4 ，a p r l l 1 9 9 9 【2 】c h e l lr o b e r t s ，a no v e r v i e we fo b j e c 卜o r i e l l t e ds i m u l a t i o n ，s i m u ! a ，r 】o n ， v e t 7 0 ，n o 5 ，n o v1 9 9 8 【3 】p u i m u nl e e ，a n dw i l l i a mg s u l l i v a n ，d e v e l o p i n ga n d i m p l e m e n t i n g i n t e r a c t iv em u l t i m e d i aine d u c a t i o n ，【e e e7 f r a n s a c f i o n so ne d u c a q l i o n w ) 1 3 9 ，n o 3 ，a u g1 9 9 6 4 ”i e t e rj m o s t e r m a n ，j 0 1 i nc a m p l a e lla n da r t h u rj b r o d e r s e n ，d e s ir na n d i m p l e m e n t a t i o no fa ne l e c t r o n i c sl a b o r a t o r ys i m u l a t o r ，i e e et r a n s a c f i o n o ne d u c a t i o n ，v o l 3 9 ，n o3 ，a u g1 9 9 6 【5 】l l o s s e i ns a i e d i a n ， a ne v a l u a t i o n o f e n t i t y r e l a t i o n s h i d m o d e l ，i n f o r m a t i o na n ds o f t w a r et e c h n o l o g y ，3 9 ( 1 9 9 7 ) ，p 9 3 6 6 】e r i c n 1 l a n s o n ，j e n n i f e rw i d o r a ，r u l e p r o c e s s i n g i na c t i v ed al a b a s e s y s t e m s ，i n t e r n a t i o n a 、l o u r n a lo fe x p e r ts y s t e m s ，6 ( i ) 1 9 9 3 7 a d l e r ，j e f f r e yi 。 w a ll a c e ，w i1 1 i a ma a d v a n c e de d u c a t i o n a lt o o l s1 0 r i n t e l l i g e n tl r a n s p o r t a t i o ns y s t e m s t r a i n i n g ，2 0 0 0i e e ei n t e r n a t i o n a l e n g i n e e r i n gm a n a g e m e n tc o n f e r e n c e ，2 0 0 0 【8 】8c o o p e r ，d o u gd o u g h e r t y ，d a n i e l 1 e ，t r a i n i n g s im l l l al ( ) rf f 】r c o m p u t e r a i d e dp r o c e s sc o n t r o le d u c a t i o n ，c h e m i c a le n g i n e e r i n ge d u c a t io n v3 4 ，s u m m e r2 0 0 0 9 】a d l e r ，j e f f r e yl w a l l a c e ，w 1 i a mk a d v a n c e de d u c a t i