移動通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案思路

1、移動通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案思路一、背景介紹在信息及通信類專業(yè)的課程設(shè)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?yàn)槠涫且婚T綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，而且還因?yàn)橐苿油ㄐ疟旧韺儆谠诋?dāng)今電信領(lǐng)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(chǎn)生的需求推動了移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，移動通信也越來越廣泛地滲透進(jìn)每個人的日常生活中。與此同時(shí)，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(jī)會也吸引著每一個有關(guān)的學(xué)校在此教學(xué)方面進(jìn)行著不斷的探索和努力。隨之而來，移動通信的實(shí)踐教學(xué)也在很多學(xué)校成為越來越重要的話題，甚至有些學(xué)校為此不惜投入重金去購買實(shí)際的商用設(shè)備來用于實(shí)踐教學(xué)，然而，由于諸多原因，

2、到目前為止，在移動通信課程的實(shí)踐教學(xué)方面，我們現(xiàn)在還沒有達(dá)成廣泛的共識，還沒有探索出一條比較有效、比較切實(shí)可行的路子，能讓學(xué)生很好地進(jìn)行移動通信的實(shí)踐和鍛煉，盡量縮小與實(shí)際工作的差距。我們學(xué)校在上一輪教學(xué)水平評估階段也建設(shè)了移動通信實(shí)驗(yàn)室，是采用實(shí)驗(yàn)箱的方式來建的，由于條件有限，當(dāng)時(shí)絕大部分學(xué)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(shí)驗(yàn)箱來進(jìn)行移動通信的實(shí)踐教學(xué)，這樣的培養(yǎng)方案有比較大的局限性，且與實(shí)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(shí)驗(yàn)室的建設(shè)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(shù)類人才；其二是工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)方向（見下圖）。前者一般為重點(diǎn)高校或品牌專業(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(shí)上，這也是一種比較合理的分布情況，因?yàn)閺木蜆I(yè)及人才需求情況來看，畢竟工程應(yīng)用類崗位要比研發(fā)型崗位多得多。為了進(jìn)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(guān)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(shè)備，讓大廳里的音效達(dá)到最佳。普通本科類院校及專業(yè)培養(yǎng)出的大多數(shù)學(xué)生則作為現(xiàn)場應(yīng)用工程師（FAE），他們必須能搭建并調(diào)試好整個音響系

4、統(tǒng)，正常交付使用，此外， 當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，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(wù)則是研制并提供各種優(yōu)質(zhì)的音響設(shè)備。對我們移動通信相關(guān)專業(yè)而言，研發(fā)類人才主要從事系統(tǒng)設(shè)備和終端設(shè)備的研發(fā)?，F(xiàn)場應(yīng)用工程師（FAE）主要任務(wù)是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和優(yōu)化，并保證網(wǎng)絡(luò)的正常有效地運(yùn)行。而職業(yè)類院校培養(yǎng)出來的學(xué)生則主要是進(jìn)行設(shè)備的安裝、開局等工作。顯而易見，我們學(xué)校擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)各種類型工程師的職責(zé)，只是分工的不同。三、移動通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)現(xiàn)狀及分析應(yīng)該說學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)水平，是與思路以及人才的培養(yǎng)質(zhì)量是息息相關(guān)的，更進(jìn)一步來講，學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)方案和思路應(yīng)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(guān)課程的實(shí)踐教學(xué)方面應(yīng)該采用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合的思路。從目前的情況來看，絕大部分學(xué)校在移動通信的實(shí)踐教學(xué)方面主要采用以下幾種方案和思路：1、用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱做底層原理的學(xué)習(xí)、驗(yàn)證以及二次開發(fā)。2、用幾臺實(shí)驗(yàn)箱搭建一個模擬網(wǎng)絡(luò)來演示移動通信的架構(gòu)。3、利用大型商業(yè)設(shè)備強(qiáng)化學(xué)生的動手實(shí)訓(xùn)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(wǎng)絡(luò)優(yōu)化進(jìn)行理解和實(shí)訓(xùn)。 當(dāng)然，也有一小部分學(xué)校采用以上兩種或兩種以上的方案結(jié)合起來解決學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及實(shí)訓(xùn)的問題。針對這幾種實(shí)驗(yàn)室建設(shè)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(diǎn)如何。利用

6、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱建設(shè)移動通信實(shí)驗(yàn)室我們認(rèn)為不管是本科類院校還是職業(yè)類院校，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱必須要建，因?yàn)橐苿油ㄐ耪n程理論知識的講解、消化，需要基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)做支撐，特別是針對研發(fā)類人才的培養(yǎng)方向，實(shí)驗(yàn)箱可以說是讓學(xué)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(xué)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(wǎng)的真實(shí)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)流程以及系統(tǒng)原理等，只能說是紙上談兵。用幾臺實(shí)驗(yàn)箱搭建一個移動通信系統(tǒng)在我們調(diào)研和考慮下一步的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)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(shí)驗(yàn)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(gòu)。這樣的方式表面上看來有很多優(yōu)點(diǎn)：既能展示移動通信的底層理原理又能展示系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的概念。我們起初看到這類方案和產(chǎn)品的時(shí)候確實(shí)“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(xué)生形成很強(qiáng)的誤導(dǎo)。說實(shí)在的，移動通信系統(tǒng)的底層原理還是比較復(fù)雜的，包括物理信道和邏輯信道的安排、隨機(jī)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(shè)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(shí)驗(yàn)箱和一些所謂的“基站”、“移動交換中心”的組合來進(jìn)行展示和訓(xùn)練。比如說，我們正常的 在進(jìn)行一次通話時(shí)，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(jìn)行業(yè)務(wù)請求，并由系統(tǒng)鑒權(quán)之后再來分配業(yè)務(wù)信道，這樣 才可以在分配好的業(yè)務(wù)信道上進(jìn)行語音通話?？梢哉f，搞清楚這樣的業(yè)務(wù)流程和信道分配過程對學(xué)生理解系統(tǒng)原理是至關(guān)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(shí)驗(yàn)設(shè)備展示這樣的過程。相反，他們的整個信道結(jié)構(gòu)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(shù)人員也講不清真實(shí)的移動通信系統(tǒng)的原理。為了回避這些弱點(diǎn)，他們只好將實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)放在設(shè)備的管理、設(shè)置和顯示上（且不論這些操作與真實(shí)的系統(tǒng)相去甚遠(yuǎn)）。殊不知，移動通信實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)以及今后網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重點(diǎn)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(jié)構(gòu)，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(wù)、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(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)，學(xué)生由此對真實(shí)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(xué)生的培養(yǎng)和引導(dǎo)效果是有待商榷的。利用大型商業(yè)設(shè)備建設(shè)移動通信實(shí)訓(xùn)室這種方案和思路采用的是大型的商用3G設(shè)備，如華為、中興、大唐的設(shè)備，在學(xué)校內(nèi)部搭建一個真實(shí)的、獨(dú)立于大網(wǎng)的3G網(wǎng)絡(luò)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是能讓學(xué)生接觸到實(shí)際的系統(tǒng)和設(shè)備，并能進(jìn)行業(yè)務(wù)及系統(tǒng)配置、開局等方面的實(shí)訓(xùn)，實(shí)驗(yàn)室布局也很氣派，學(xué)生也能通過這種商業(yè)設(shè)備了解一些工程

10、實(shí)訓(xùn)的內(nèi)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(shè)備因?yàn)殚_放性不夠，不能對學(xué)生做到有效的硬件及系統(tǒng)搭接方面的訓(xùn)練； 3）買回來的商用設(shè)備并不能并入到當(dāng)?shù)赝ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，所有買回來的設(shè)備也只能展示一個局域或者虛擬的通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并不能展示現(xiàn)網(wǎng)通信中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；4)設(shè)備使用方面的復(fù)雜度影響了較多學(xué)校實(shí)訓(xùn)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(diǎn)：“用這樣的設(shè)備，好處是可以讓學(xué)生接觸到實(shí)際的設(shè)備，而且設(shè)備開通以及業(yè)務(wù)的驗(yàn)證也是真實(shí)的，但缺點(diǎn)是環(huán)境不真實(shí)，實(shí)際的3G網(wǎng)所面臨的干擾以及網(wǎng)絡(luò)自身的問題遠(yuǎn)比學(xué)校自建的網(wǎng)絡(luò)要復(fù)雜，不確定性也多

11、了很多。從這個角度而言，學(xué)生在這種網(wǎng)絡(luò)上看不到真實(shí)的數(shù)據(jù)，即實(shí)際的通信環(huán)境中所應(yīng)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?！边@里將這種觀點(diǎn)列出來，僅供參考。還有一點(diǎn)，據(jù)說國內(nèi)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(wù)的3G核心網(wǎng)及RNC，該設(shè)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(shí)的3G網(wǎng)絡(luò)。聽說廣東省移動就采購了一些這樣的設(shè)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(xì)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(wǎng)絡(luò)優(yōu)化進(jìn)行理解和實(shí)訓(xùn)采用這種方案的一個基本的考慮和出發(fā)點(diǎn)就是：一張成熟的、正在運(yùn)行的

12、移動通信網(wǎng)其實(shí)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(xué)生進(jìn)行很好地訓(xùn)練。可想而知，這當(dāng)然是一種性價(jià)比最高的方案，但這樣的方式和手段是否存在呢？事實(shí)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(jìn)行解析和解釋，就像計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生采用Sniffer設(shè)備去了解計(jì)算機(jī)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(xué)習(xí)及理解深入且與實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作結(jié)合緊密。當(dāng)然，這種方案應(yīng)該注意的是，必須有成熟的配套資料來供老師和學(xué)生學(xué)習(xí)。根據(jù)我們從移動運(yùn)營商

13、了解到的情況來看，提供路測方案且比較有實(shí)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(dāng)然這些設(shè)備都十分昂貴。值得一提的是，我們?nèi)ツ昕疾炝藝鴥?nèi)一家公司的設(shè)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(shè)備軟件界面已全部漢化，對協(xié)議數(shù)據(jù)的解析非常細(xì)致，且有比較完善的中文幫助文檔和視頻學(xué)習(xí)文檔，值得一試。四、我們的觀點(diǎn)談了這么多，那么，我們到底應(yīng)該采用什么樣的方案來進(jìn)行移動通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)呢？這里，我想從移動通信的課程體系及特點(diǎn)出發(fā)來談?wù)勎覀兊挠^點(diǎn)。事實(shí)上，如果仔細(xì)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(shí)，移動通信這門課程無論從教材編排方面還是從實(shí)踐教學(xué)方面，都應(yīng)該分為兩大部分，即基礎(chǔ)理論部分和系統(tǒng)原理部分。分針對這兩個部分，我們應(yīng)該采用不同的實(shí)驗(yàn)及訓(xùn)練方案。其實(shí)在移動通信的實(shí)踐教學(xué)方面，我們應(yīng)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(jìn)行深入，其一是通過實(shí)踐或?qū)嵱?xùn)來了解移動通信的底層原理（即相關(guān)理論知識），另外一個方面就是通過一些手段來讓學(xué)生了解移動通信的系統(tǒng)原理，如系統(tǒng)的架構(gòu)、相關(guān)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面的總體思路。毫無疑問，基礎(chǔ)理論與系統(tǒng)原理這兩部分是密切相關(guān)、互相支撐的，對基礎(chǔ)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(chǔ)理論知識的理解。所以，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面，我們應(yīng)綜合考慮并兼顧這兩個方面的實(shí)踐教學(xué)。從上圖中我們可以比較清楚地看出我們在移動通信教學(xué)以及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面的一些思路，根據(jù)學(xué)校的建設(shè)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(xué)?？梢詮闹羞x擇適合自己的方案和思路。結(jié)合有關(guān)專家和老師的意見，我們認(rèn)為在建設(shè)移動通信實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候有如下幾個方面應(yīng)該注意的地方：1、要充分利用學(xué)校有限的建設(shè)資金。2、實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)應(yīng)從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)兩個角度進(jìn)行考慮，不同的學(xué)校和專業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況以及人才培養(yǎng)方向來確定自己具體的建設(shè)方案。3、

16、應(yīng)該系統(tǒng)、完整地展示移動通信底層理論知識。4、必須讓學(xué)生能真正能觸摸到現(xiàn)網(wǎng)通信事件和事件中的信令數(shù)據(jù)。5、在移動通信的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，我們應(yīng)重點(diǎn)讓學(xué)生理解系統(tǒng)架構(gòu)、信道、通信流程和信令協(xié)議，以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化所涉及到的重要參數(shù)等。6、移動通信的實(shí)訓(xùn)重點(diǎn)在空中無線接口，這也是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重點(diǎn)，是與學(xué)生就業(yè)密切相關(guān)的部分。7、系統(tǒng)架構(gòu)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(gòu)都大致相同，所以，當(dāng)資金有限時(shí)可以考慮監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，而不是自建網(wǎng)絡(luò)。8、架構(gòu)全、規(guī)模小且開放性好的設(shè)備比實(shí)際的商用設(shè)備更適合學(xué)校進(jìn)行移動通信的實(shí)訓(xùn)。下面我們學(xué)校為例，介紹一下移動通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)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(yīng)用工程師（FAE），下圖描述的我們實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案的框架：我們認(rèn)為這是一個“性價(jià)比”比較高的方案，該方案有如下幾個方面的特點(diǎn)：1、充分利用了學(xué)校有限的資金，將移動通信的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及網(wǎng)優(yōu)實(shí)訓(xùn)和協(xié)議分析很好地結(jié)合起來。2、在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，為了方便學(xué)生的理解、學(xué)習(xí)以及實(shí)驗(yàn)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(shí)踐教學(xué)效果，且減輕老師的教學(xué)指導(dǎo)負(fù)擔(dān)。3、既把移動通信中每個關(guān)鍵的知識點(diǎn)都系統(tǒng)地展示給學(xué)生，讓學(xué)生了解移動通信中的關(guān)鍵理論知識，又要讓學(xué)生對移動通信的原理和現(xiàn)網(wǎng)的工作情況、數(shù)據(jù)等方面有充分的認(rèn)識、了解。4、在實(shí)訓(xùn)方面，我們用協(xié)議分析儀