陳鋒 錢(qián)慧 林一

摘要：移動(dòng)通信原理是通信、電子、信息等專業(yè)的核心課程。該門(mén)課程的開(kāi)設(shè)對(duì)于學(xué)生掌握移動(dòng)通信技術(shù)具有關(guān)鍵的作用。本文分析了當(dāng)前移動(dòng)通信課程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，并且基于LTE-Nanocell設(shè)備提出了一種移動(dòng)通信課程實(shí)踐的部署和教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信；實(shí)踐教學(xué)；Nanocell

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）23-0182-02

從國(guó)家“十一五”規(guī)劃開(kāi)始，寬帶移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)被列為我國(guó)的重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃。近幾年，從以GSM語(yǔ)音通話為代表的2G發(fā)展到高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)?G，到今天我們廣泛使用的速率可達(dá)百兆的4G[1]網(wǎng)絡(luò)以及正在研究的5G網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)通信技術(shù)迅猛發(fā)展。技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)人才的培養(yǎng)，相關(guān)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)的人才需求也在不斷增加，尤其是高素質(zhì)的移動(dòng)通信人才。目前，很多高校都開(kāi)設(shè)了通信工程、電子類和信息專業(yè)。其中，移動(dòng)通信課程是通信、電子、信息等專業(yè)的核心課程。該門(mén)課程的開(kāi)設(shè)對(duì)于學(xué)生掌握移動(dòng)通信技術(shù)具有關(guān)鍵的作用。本文將圍繞該課程的實(shí)踐教學(xué)方法做深入的探討和分析。

一、移動(dòng)通信課程實(shí)踐教學(xué)存在的主要問(wèn)題

雖然各高校的移動(dòng)通信課程的開(kāi)設(shè)時(shí)間較早，其理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方式也較為成熟，但目前仍存在一些問(wèn)題，具體說(shuō)明如下。

1.實(shí)踐設(shè)備技術(shù)陳舊，與主流移動(dòng)通信技術(shù)脫節(jié)。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，該課程的教學(xué)內(nèi)容特別是實(shí)踐教學(xué)由于開(kāi)設(shè)時(shí)間較早，已和當(dāng)前的主流技術(shù)脫節(jié)。例如，部分高校的移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程安排的是2G技術(shù)的GSM移動(dòng)實(shí)驗(yàn)，甚至于有些高校直接利用程控交換設(shè)備開(kāi)展移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)。而當(dāng)前的主流移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了4G，正在向5G技術(shù)演進(jìn)。這類高校的移動(dòng)通信課程的教學(xué)完全不能滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)移動(dòng)通信人才的需求。

2.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容單一，課程間關(guān)聯(lián)性較差。部分重點(diǎn)高?；蛘呤请娮宇愒盒Ｒ呀?jīng)配備了移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室，而且也部署了當(dāng)前的4G移動(dòng)通信設(shè)備，如LTE基站設(shè)備。但通過(guò)調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)，由于LTE基站設(shè)備價(jià)格較高，通常一個(gè)實(shí)驗(yàn)室僅部署一臺(tái)基站。學(xué)生僅能通過(guò)教師的實(shí)驗(yàn)演示學(xué)習(xí)，無(wú)法獨(dú)立操作，實(shí)驗(yàn)的實(shí)施效果較差。另一方面，移動(dòng)通信技術(shù)和其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)關(guān)聯(lián)較大，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、WLAN、光網(wǎng)絡(luò)等。學(xué)生在移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如果僅涉及移動(dòng)通信技術(shù)，則將缺乏對(duì)整體通信網(wǎng)絡(luò)的理解和把握。

基于上述兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，本課題通過(guò)和福建三元達(dá)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司合作，共同探討研究了基于LTE-Nanocell[2]的移動(dòng)通信實(shí)踐教學(xué)方法。

二、基于LTE-Nanocell的移動(dòng)通信實(shí)踐教學(xué)方法

1.LTE-Nanocell簡(jiǎn)介。為了滿足未來(lái)移動(dòng)通信的需求，中國(guó)移動(dòng)研究院聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界提出了一種新型的集成SmallCell[3]和WLAN的移動(dòng)接入產(chǎn)品，即Nanocell。Nanocell的主要特點(diǎn)是同時(shí)支持蜂窩網(wǎng)和WLAN接入，實(shí)現(xiàn)小基站和WLAN AP的集成，并且可以通過(guò)IP接口和網(wǎng)絡(luò)相連。Nanocell雖然覆蓋范圍較小，但可以為運(yùn)營(yíng)商提供熱點(diǎn)增強(qiáng)覆蓋以及補(bǔ)盲覆蓋，并且具有成本低和帶寬高的特點(diǎn)。正因?yàn)槠涑杀镜?，并且同時(shí)具有蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)功能的特點(diǎn)，該產(chǎn)品非常適合于在實(shí)驗(yàn)室部署。在實(shí)驗(yàn)室部署中，各實(shí)驗(yàn)分組可以獨(dú)立部署該設(shè)備，分組獨(dú)立操作設(shè)備。我們知道，在利用上述所提的宏站方案部署中，容易對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)造成干擾，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)所有學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)。而采用Nanocell進(jìn)行部署由于其覆蓋范圍小，可以避免對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)造成干擾，學(xué)生也可以獨(dú)立操作，提高實(shí)驗(yàn)效果。

2.LTE-Nanocell移動(dòng)通信融合實(shí)踐部署。本系統(tǒng)方案中融合了LTE移動(dòng)通信技術(shù)以及目前主要的通信接入技術(shù)，包括PON[4]、EOC[5]、TCP/IP技術(shù)，把它們整合為一體，再加上音視頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和終端設(shè)備組成一個(gè)三大網(wǎng)絡(luò)融合的實(shí)驗(yàn)室，不僅實(shí)現(xiàn)了LTE、PON、EOC、TCP/IP物理傳輸、接入技術(shù)的融合，也實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)的融合。同時(shí)，彼此之間也可以單獨(dú)作為一個(gè)子系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)，且系統(tǒng)之間可以隨意組合使用，本系統(tǒng)方案可以給學(xué)生提供一個(gè)符合實(shí)際操作現(xiàn)場(chǎng)的全程全網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)環(huán)境，學(xué)生可以自己組建各種通信網(wǎng)，并從中了解各種網(wǎng)絡(luò)傳輸及接入技術(shù)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的通信系統(tǒng)觀念、多理論知識(shí)的綜合應(yīng)用水平、實(shí)際設(shè)備和測(cè)試儀表的操作能力等都會(huì)有本質(zhì)的改觀。

3.融合實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容?；贜anocell的移動(dòng)通信融合實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容主要包括LTE實(shí)驗(yàn)、WLAN實(shí)驗(yàn)、PON實(shí)驗(yàn)、EOC實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)幾個(gè)部分。其中LTE實(shí)驗(yàn)是融合實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部分，主要側(cè)重于LTE相關(guān)技術(shù)實(shí)驗(yàn)，包括LTE基站與EPC信息交互、UE與LTE基站信息交互、UE接入、UE附著、UE通話以及LTE切換等實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這部分實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以熟悉了解LTE的基本原理和信息交互流程。WLAN實(shí)驗(yàn)主要包括胖瘦AP的配置、無(wú)線網(wǎng)卡接入AP的報(bào)文交互過(guò)程以及信道優(yōu)化等。PON實(shí)驗(yàn)主要包括ONU的MPCP發(fā)現(xiàn)、注冊(cè)、OLT基本VLAN功能實(shí)驗(yàn)和組播實(shí)驗(yàn)。EOC實(shí)驗(yàn)包括EOC自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、VLAN功能等實(shí)驗(yàn)。綜合實(shí)驗(yàn)基于上述實(shí)驗(yàn)，將各種技術(shù)互連互通，比如搭建圖2所示的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。綜合實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵在于讓學(xué)生能夠了解各種技術(shù)的融合應(yīng)用方法，比如LTE和WLAN在技術(shù)融合下，服務(wù)器的多媒體資源既可以利用WLAN接口進(jìn)行訪問(wèn)，也可以利用LTE進(jìn)行訪問(wèn)。

4.融合實(shí)踐教學(xué)特點(diǎn)。本文所提的LTE移動(dòng)通信的實(shí)踐教學(xué)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）所提融合方案包含了現(xiàn)有通信領(lǐng)域中幾種主要的傳輸接入技術(shù)，包括路由交換、光纖網(wǎng)、4G和同軸網(wǎng)，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合的通信技術(shù)能力，學(xué)生也可以根據(jù)自己的興趣挑選一種通信技術(shù)作為深入研究。（2）融合實(shí)驗(yàn)室采用小型終端設(shè)備（室內(nèi)小基站、小型ONU、EOC終端），實(shí)驗(yàn)室可以根據(jù)兩個(gè)學(xué)生為實(shí)驗(yàn)小組單位部署設(shè)備來(lái)提高學(xué)生的參與度。（3）融合方案設(shè)備配置可以實(shí)現(xiàn)教師教學(xué)與學(xué)生實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

三、結(jié)語(yǔ)

本文分析了當(dāng)前移動(dòng)通信課程實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中存在的一些問(wèn)題，介紹了基于LTE-Nanocell設(shè)備開(kāi)展移動(dòng)通信融合實(shí)踐的教學(xué)方法，相比于傳統(tǒng)的基于LTE的宏蜂窩基站實(shí)驗(yàn)室部署，LTE-Nanocell設(shè)備具有價(jià)格低和學(xué)生操作性好等特點(diǎn)。并且，本文所提的利用LTE-Nanocell設(shè)備聯(lián)合PON設(shè)備可以讓學(xué)生掌握WLAN技術(shù)、PON技術(shù)以及這些技術(shù)的融合應(yīng)用方法。

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