移動通信實驗室建設方案思路

1、移動通信實驗室建設方案思路一、背景介紹在信息及通信類專業(yè)的課程設置中，移動通信毫無疑問是越來越重要的一門課程，這不僅因為其是一門綜合性很強的學科，而且還因為移動通信本身屬于在當今電信領域發(fā)展最為活躍的一個分支。人們對移動通信的探索和在發(fā)展中不斷產生的需求推動了移動通信技術的飛速發(fā)展，移動通信也越來越廣泛地滲透進每個人的日常生活中。與此同時，移動通信行業(yè)對人才的渴求以及其所制造的巨大的就業(yè)機會也吸引著每一個有關的學校在此教學方面進行著不斷的探索和努力。隨之而來，移動通信的實踐教學也在很多學校成為越來越重要的話題，甚至有些學校為此不惜投入重金去購買實際的商用設備來用于實踐教學，然而，由于諸多原因，

2、到目前為止，在移動通信課程的實踐教學方面，我們現(xiàn)在還沒有達成廣泛的共識，還沒有探索出一條比較有效、比較切實可行的路子，能讓學生很好地進行移動通信的實踐和鍛煉，盡量縮小與實際工作的差距。我們學校在上一輪教學水平評估階段也建設了移動通信實驗室，是采用實驗箱的方式來建的，由于條件有限，當時絕大部分學校也都是采用了這種方式，幾年用下來，我們發(fā)現(xiàn)僅僅用實驗箱來進行移動通信的實踐教學，這樣的培養(yǎng)方案有比較大的局限性，且與實際工作對人才的要求差距較大。二、移動通信專業(yè)人才培養(yǎng)方向本文的主要目的是為了探討移動通信實驗室的建設思路，從目前高校的人才培養(yǎng)情況來看，電子、通信工程等專業(yè)人才的培養(yǎng)方向大概可以分為兩類

3、：其一為研究型人才培養(yǎng)方向，或者說是培養(yǎng)研發(fā)、技術類人才；其二是工程應用型人才培養(yǎng)方向（見下圖）。前者一般為重點高?；蚱放茖I(yè)所選擇的一種方向和定位，后者則為大多數(shù)本科院校和職業(yè)類院校的選擇。事實上，這也是一種比較合理的分布情況，因為從就業(yè)及人才需求情況來看，畢竟工程應用類崗位要比研發(fā)型崗位多得多。為了進一步理解和區(qū)分這幾個方面的人才培養(yǎng)方向，我們這里以一個演播大廳里的音響系統(tǒng)所需要的相關人才為例來說明一下：職業(yè)類院校的主要培養(yǎng)方向就是音響師，他們能熟練地操作音控設備，讓大廳里的音效達到最佳。普通本科類院校及專業(yè)培養(yǎng)出的大多數(shù)學生則作為現(xiàn)場應用工程師（FAE），他們必須能搭建并調試好整個音響系

4、統(tǒng)，正常交付使用，此外， 當設備出現(xiàn)故障時，還必須能查找故障原因并予以解決。一些品牌專業(yè)和院校培養(yǎng)出來的研發(fā)類人才，其主要任務則是研制并提供各種優(yōu)質的音響設備。對我們移動通信相關專業(yè)而言，研發(fā)類人才主要從事系統(tǒng)設備和終端設備的研發(fā)。現(xiàn)場應用工程師（FAE）主要任務是進行網絡的建設和優(yōu)化，并保證網絡的正常有效地運行。而職業(yè)類院校培養(yǎng)出來的學生則主要是進行設備的安裝、開局等工作。顯而易見，我們學校擔負著培養(yǎng)各種類型工程師的職責，只是分工的不同。三、移動通信實驗室建設現(xiàn)狀及分析應該說學校的實踐教學水平，是與思路以及人才的培養(yǎng)質量是息息相關的，更進一步來講，學校的實踐教學方案和思路應該與人才培養(yǎng)的方向

5、相匹配。從上面的人才培養(yǎng)方向來看，我們在相關課程的實踐教學方面應該采用基礎實驗教學與實訓教學相結合的思路。從目前的情況來看，絕大部分學校在移動通信的實踐教學方面主要采用以下幾種方案和思路：1、用基礎實驗箱做底層原理的學習、驗證以及二次開發(fā)。2、用幾臺實驗箱搭建一個模擬網絡來演示移動通信的架構。3、利用大型商業(yè)設備強化學生的動手實訓能力。4、采用移動通信協(xié)議分析儀或路測分析系統(tǒng)對移動通信原理以及網絡優(yōu)化進行理解和實訓。 當然，也有一小部分學校采用以上兩種或兩種以上的方案結合起來解決學生的基礎實驗以及實訓的問題。針對這幾種實驗室建設方案，我們可以做一個簡單的探討，每一種方案和思路的優(yōu)缺點如何。利用

6、基礎實驗箱建設移動通信實驗室我們認為不管是本科類院校還是職業(yè)類院校，基礎實驗箱必須要建，因為移動通信課程理論知識的講解、消化，需要基礎實驗做支撐，特別是針對研發(fā)類人才的培養(yǎng)方向，實驗箱可以說是讓學生直觀地了解到底層的原理，但這種方式也有一些缺陷，主要是學生了解和接觸的始終是底層原理知識，不能接觸和了解移動通信現(xiàn)網的真實數(shù)據(jù)、業(yè)務流程以及系統(tǒng)原理等，只能說是紙上談兵。用幾臺實驗箱搭建一個移動通信系統(tǒng)在我們調研和考慮下一步的實驗室建設方案的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在市面上有少數(shù)廠家在極力主推這樣的方案，即用幾臺實驗箱來作為移動臺，在加上幾個所謂的“基站”和“移動交換中心”，來搭建出一個移動通信系統(tǒng)的架

7、構。這樣的方式表面上看來有很多優(yōu)點：既能展示移動通信的底層理原理又能展示系統(tǒng)和網絡的概念。我們起初看到這類方案和產品的時候確實“眼前一亮”，覺得很不錯。但等我們深入考察之后才發(fā)現(xiàn)，這樣做會對學生形成很強的誤導。說實在的，移動通信系統(tǒng)的底層原理還是比較復雜的，包括物理信道和邏輯信道的安排、隨機接入請求以及信道的立即指配、小區(qū)重選以及切換門限等重要系統(tǒng)參數(shù)的設置和及其在廣播控制信道上的組合、發(fā)送周期等等。這些基本的原理絕對不可能通過幾個簡單的實驗箱和一些所謂的“基站”、“移動交換中心”的組合來進行展示和訓練。比如說，我們正常的 在進行一次通話時，它要首先通過公共控制信道來申請專用信道，然后通過在專

8、用控制信道上來進行業(yè)務請求，并由系統(tǒng)鑒權之后再來分配業(yè)務信道，這樣 才可以在分配好的業(yè)務信道上進行語音通話?？梢哉f，搞清楚這樣的業(yè)務流程和信道分配過程對學生理解系統(tǒng)原理是至關重要的。但從我們考察的情況來看，沒有哪一個教儀廠商可以在自己做的實驗設備展示這樣的過程。相反，他們的整個信道結構和處理可以說與現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)完全不是一回事。甚至連他們自己的技術人員也講不清真實的移動通信系統(tǒng)的原理。為了回避這些弱點，他們只好將實驗的重點放在設備的管理、設置和顯示上（且不論這些操作與真實的系統(tǒng)相去甚遠）。殊不知，移動通信實驗、實訓以及今后網絡優(yōu)化的重點都在空中無線接口方面。正如很多了解的老師所言：“這樣所

9、謂的移動通信系統(tǒng)僅僅只是拼湊了一個系統(tǒng)的結構，而與真正的移動通信系統(tǒng)完全不是一回事?！钡拇_，從信道到協(xié)議、從流程到業(yè)務、從原理到參數(shù)都是完全不同的概念和現(xiàn)象。這樣的方案模糊了移動通信實踐教學的重點，學生由此對真實的移動通信系統(tǒng)的理解是有缺陷、有偏差的。所以說，這樣的方案對學生的培養(yǎng)和引導效果是有待商榷的。利用大型商業(yè)設備建設移動通信實訓室這種方案和思路采用的是大型的商用3G設備，如華為、中興、大唐的設備，在學校內部搭建一個真實的、獨立于大網的3G網絡。這樣做的優(yōu)點是能讓學生接觸到實際的系統(tǒng)和設備，并能進行業(yè)務及系統(tǒng)配置、開局等方面的實訓，實驗室布局也很氣派，學生也能通過這種商業(yè)設備了解一些工程

10、實訓的內容。但這樣建也會有幾個方面的問題：1）資金投入量非常大；2）大型商用設備因為開放性不夠，不能對學生做到有效的硬件及系統(tǒng)搭接方面的訓練； 3）買回來的商用設備并不能并入到當?shù)赝ㄐ啪W絡系統(tǒng)中，所有買回來的設備也只能展示一個局域或者虛擬的通信數(shù)據(jù)業(yè)務，并不能展示現(xiàn)網通信中的數(shù)據(jù)業(yè)務；4)設備使用方面的復雜度影響了較多學校實訓的效果。我們在與有些采用這種方案的老師交流的過程中，也曾聽有的老師提到過這樣的觀點：“用這樣的設備，好處是可以讓學生接觸到實際的設備，而且設備開通以及業(yè)務的驗證也是真實的，但缺點是環(huán)境不真實，實際的3G網所面臨的干擾以及網絡自身的問題遠比學校自建的網絡要復雜，不確定性也多

11、了很多。從這個角度而言，學生在這種網絡上看不到真實的數(shù)據(jù)，即實際的通信環(huán)境中所應呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)。比如說多個鄰區(qū)的參數(shù)以及測量等。”這里將這種觀點列出來，僅供參考。還有一點，據(jù)說國內有廠商推出了小規(guī)模的、包括了完備的PS域和CS域業(yè)務的3G核心網及RNC，該設備可以與中興、華為以及大唐的NODEB直連，搭建出一個小規(guī)模的、真實的3G網絡。聽說廣東省移動就采購了一些這樣的設備。由于我們現(xiàn)在還沒有具體了解，所以這里還不能給出什么評論。建議大家可以去詳細了解一下。4、采用移動通信協(xié)議分析儀或路測分析系統(tǒng)對移動通信原理以及網絡優(yōu)化進行理解和實訓采用這種方案的一個基本的考慮和出發(fā)點就是：一張成熟的、正在運行的

12、移動通信網其實就在我們的身邊工作著，如果我們有一種手段來了解它、研究它的工作原理和過程，那么，我們就可以通過這種方式來對學生進行很好地訓練?？上攵?，這當然是一種性價比最高的方案，但這樣的方式和手段是否存在呢？事實上，這種方式是存在的，那就是采用路測及協(xié)議分析的手段，去抓取 與基站通信的整個通信過程及其底層數(shù)據(jù)，并對其進行解析和解釋，就像計算機專業(yè)的學生采用Sniffer設備去了解計算機通信原理和TCP/IP協(xié)議一樣。這種方案和思路的好處是顯而易見的：投資不大、學習及理解深入且與實際的網絡優(yōu)化工作結合緊密。當然，這種方案應該注意的是，必須有成熟的配套資料來供老師和學生學習。根據(jù)我們從移動運營商

13、了解到的情況來看，提供路測方案且比較有實力的單位主要有珠海鼎利、武漢郵科院的虹信通信以及北京的日訊。而提供移動通信協(xié)議分析儀的主要有國外的安捷倫和羅德與施瓦茨，當然這些設備都十分昂貴。值得一提的是，我們去年考察了國內一家公司的設備，是武漢凌特的移動通信協(xié)議分析儀，據(jù)說是與法國回來的海歸合作開發(fā)的，該設備軟件界面已全部漢化，對協(xié)議數(shù)據(jù)的解析非常細致，且有比較完善的中文幫助文檔和視頻學習文檔，值得一試。四、我們的觀點談了這么多，那么，我們到底應該采用什么樣的方案來進行移動通信實驗室建設呢？這里，我想從移動通信的課程體系及特點出發(fā)來談談我們的觀點。事實上，如果仔細分析一下移動通信的課程體系以及移動通

14、信系統(tǒng)，我們就不難發(fā)現(xiàn)，其實，移動通信這門課程無論從教材編排方面還是從實踐教學方面，都應該分為兩大部分，即基礎理論部分和系統(tǒng)原理部分。分針對這兩個部分，我們應該采用不同的實驗及訓練方案。其實在移動通信的實踐教學方面，我們應該遵循移動通信系統(tǒng)的理論及課程框架，主要從兩個方面進行深入，其一是通過實踐或實訓來了解移動通信的底層原理（即相關理論知識），另外一個方面就是通過一些手段來讓學生了解移動通信的系統(tǒng)原理，如系統(tǒng)的架構、相關的接口以及一些基本的流程、重要的參數(shù)等。下圖展示了我們對移動通信課程體系的理解以及實驗室建設方面的總體思路。毫無疑問，基礎理論與系統(tǒng)原理這兩部分是密切相關、互相支撐的，對基礎理

15、論的理解是深入了解系統(tǒng)原理的前提，反過來，對系統(tǒng)原理的掌握和了解又有助于基礎理論知識的理解。所以，在實驗室建設方面，我們應綜合考慮并兼顧這兩個方面的實踐教學。從上圖中我們可以比較清楚地看出我們在移動通信教學以及實驗室建設方面的一些思路，根據(jù)學校的建設資金情況、專業(yè)特色以及人才培養(yǎng)方向定位的不同，我們每個學?？梢詮闹羞x擇適合自己的方案和思路。結合有關專家和老師的意見，我們認為在建設移動通信實驗室的時候有如下幾個方面應該注意的地方：1、要充分利用學校有限的建設資金。2、實驗室的建設應從基礎實驗和實訓兩個角度進行考慮，不同的學校和專業(yè)應根據(jù)自身的實際情況以及人才培養(yǎng)方向來確定自己具體的建設方案。3、

16、應該系統(tǒng)、完整地展示移動通信底層理論知識。4、必須讓學生能真正能觸摸到現(xiàn)網通信事件和事件中的信令數(shù)據(jù)。5、在移動通信的實訓教學中，我們應重點讓學生理解系統(tǒng)架構、信道、通信流程和信令協(xié)議，以及網絡優(yōu)化所涉及到的重要參數(shù)等。6、移動通信的實訓重點在空中無線接口，這也是網絡優(yōu)化的重點，是與學生就業(yè)密切相關的部分。7、系統(tǒng)架構雖然非常重要，但卻很好理解和掌握，且2G和3G的移動通信系統(tǒng)的架構都大致相同，所以，當資金有限時可以考慮監(jiān)測網絡，而不是自建網絡。8、架構全、規(guī)模小且開放性好的設備比實際的商用設備更適合學校進行移動通信的實訓。下面我們學校為例，介紹一下移動通信實驗室建設方案供大家參考，我們的人才培養(yǎng)方向的定位是現(xiàn)場應用工程師（FAE），下圖描述的我們實驗室建設方案的框架：我們認為這是一個“性價比”比較高的方案，該方案有如下幾個方面的特點：1、充分利用了學校有限的資金，將移動通信的基礎實驗以及網優(yōu)實訓和協(xié)議分析很好地結合起來。2、在基礎實驗部分，為了方便學生的理解、學習以及實驗室的開放，我們還充分利用了仿真和虛擬的手段，在很大程度上提升了實踐教學效果，且減輕老師的教學指導負擔。3、既把移動通信中每個關鍵的知識點都系統(tǒng)地展示給學生，讓學生了解移動通信中的關鍵理論知識，又要讓學生對移動通信的原理和現(xiàn)網的工作情況、數(shù)據(jù)等方面有充分的認識、了解。4、在實訓方面，我們用協(xié)議分析儀