3G移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)初探

摘 要：為培養(yǎng)滿足市場對3G技術(shù)人才的需求，組建可供學(xué)生實(shí)踐操作的3G實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是應(yīng)用技術(shù)型學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)之一。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠讓學(xué)生全面了解、掌握3G移動(dòng)通信技術(shù)，組網(wǎng)方式、網(wǎng)絡(luò)配置和優(yōu)化等，實(shí)現(xiàn)3G移動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)、測試、應(yīng)用程序開發(fā)等不同層次的教學(xué)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：3G移動(dòng)通信技術(shù)；3G實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：TN929.5

隨著3G商用進(jìn)程的加速，國內(nèi)3G終端市場將呈幾何級(jí)增長態(tài)勢，整個(gè)行業(yè)的發(fā)展呈上升的趨勢[1]。因此也逐漸帶動(dòng)了3G人才的需求，3G人才的培養(yǎng)和教育也因此變得尤為重要。針對目前社會(huì)對3G人才的迫切需求，應(yīng)用技術(shù)型本科院校應(yīng)組建基于3G移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)對3G人才的培養(yǎng)。

1 3G實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的意義和目標(biāo)

3G移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室主要用來培養(yǎng)學(xué)生對3G移動(dòng)通信技術(shù)的工作原理的理解和掌握，熟練掌握各種移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的信令交換流程，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，為將來從事移動(dòng)通信系統(tǒng)和手機(jī)的開發(fā)及設(shè)備的操作維護(hù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)可為學(xué)校提供一個(gè)完整的3G移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)教學(xué)平臺(tái)，提供包括驗(yàn)證、實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新三大類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可滿足學(xué)校多層次3G技術(shù)人才培養(yǎng)的需求。

2 3G實(shí)驗(yàn)室總體設(shè)計(jì)

2.1 建設(shè)思路

從目前高等教育的人才培養(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：一為研究型人才培養(yǎng)；二是工程應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)。前者一般為重點(diǎn)高校或品牌專業(yè)的選擇，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。

本實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案充分結(jié)合了社會(huì)對3G人才的需求，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)包括終端、接入網(wǎng)、核心網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)呼叫、上網(wǎng)、視頻通信等業(yè)務(wù)，可完整再現(xiàn)3G移動(dòng)通信協(xié)議，主要培養(yǎng)學(xué)生對3G移動(dòng)通信系統(tǒng)的認(rèn)知，各種業(yè)務(wù)的信令交互流程、交換機(jī)的配置維護(hù)，無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及終端軟件開發(fā)等方的面能力。

2.2 建設(shè)框架

表1 3G移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

測試與軟件無線電平臺(tái)業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)3G智能終端平臺(tái)

服務(wù)器與客戶機(jī)單元測試系統(tǒng)單元網(wǎng)管系統(tǒng)單元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)單元終端實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)單元網(wǎng)管系統(tǒng)單元3G智能終端實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

掌握3G射頻信號(hào)指標(biāo)與測試，基帶的調(diào)制與解調(diào)，信號(hào)的跟蹤與同步，3G信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)等掌握3G移動(dòng)通信系統(tǒng)組網(wǎng)方式，信令分析，上網(wǎng)業(yè)務(wù)流程，網(wǎng)絡(luò)配置與優(yōu)化等培養(yǎng)3G終端開發(fā)，Android基礎(chǔ)開發(fā)等

2.3 系統(tǒng)組成

整個(gè)實(shí)驗(yàn)室主要包括：終端測試系統(tǒng)單元、3G智能終端實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)單元、無線接入系統(tǒng)單元、網(wǎng)管服務(wù)器單元以及相關(guān)外配設(shè)備組成，通過這些系統(tǒng)單元搭建一個(gè)從移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)--終端--終端測試的完整的學(xué)習(xí)和實(shí)踐系統(tǒng)，全方位的讓學(xué)生學(xué)習(xí)和熟悉3G移動(dòng)通信相關(guān)技術(shù)。

（1）終端測試系統(tǒng)單元。終端測試系統(tǒng)單元包括系統(tǒng)控制模塊、顯示模塊、PXI頻譜儀、協(xié)議處理模塊、測試軟件組件、信令分析軟件組件等。主要實(shí)現(xiàn)3G信號(hào)源及信號(hào)分析等功能，完成對手機(jī)射頻信號(hào)的分析和測量實(shí)驗(yàn)及其軟件無線電開放性實(shí)驗(yàn)等。

（2）3G智能終端實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)單元。3G智能終端實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)單元包括A8核心板、底板、擴(kuò)展模塊，可完成3G終端開發(fā)、Android基礎(chǔ)開發(fā)、Android底層驅(qū)動(dòng)開發(fā)、RFID、Zigbee等實(shí)驗(yàn)。

（3）無線接入系統(tǒng)單元。系統(tǒng)單元包括RNC、BBU、RRU、天線、及其配置軟件等。主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的語音、視頻通話、上網(wǎng)等業(yè)務(wù)功能，配合終端單元完成智能終端的應(yīng)用開發(fā)及其一些開放性實(shí)驗(yàn)及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等實(shí)驗(yàn)。

（4）網(wǎng)管服務(wù)器單元。網(wǎng)管服務(wù)器單元包括交換機(jī)、服務(wù)器及網(wǎng)管軟件等。主要實(shí)現(xiàn)手機(jī)測試系統(tǒng)、無線接入系統(tǒng)、和終端實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的配置和管理等。

（5）外配設(shè)備。外配設(shè)備包括PC機(jī)等相關(guān)設(shè)備。主要對整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)起支撐作用。

2.4 方案特點(diǎn)

該實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案主要具有以下特點(diǎn)：

（1）商用級(jí)系統(tǒng)，真實(shí)3G網(wǎng)絡(luò)。3G實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是一套完全基于商用移動(dòng)通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，真實(shí)的構(gòu)建了一個(gè)3G（TD-SCDMA）網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)終端在脫離公網(wǎng)的情況下，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)語音通信、視頻通話、高速數(shù)據(jù)下載等業(yè)務(wù)。

（2）支持3G信令解析。3G實(shí)驗(yàn)平臺(tái)配有信令分析軟件，能完整清晰的再現(xiàn)手機(jī)入網(wǎng)、尋呼、切換、位置更新、關(guān)機(jī)等3G通信流程和信令交互過程，使學(xué)生能真實(shí)的了解3G協(xié)議實(shí)現(xiàn)的過程和原理。

（3）完全開放的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。3G移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口、電路接口等標(biāo)準(zhǔn)化工作，構(gòu)建了一個(gè)完全開放的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。用戶可通過標(biāo)準(zhǔn)的Uu、Iub等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口測試各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)并評(píng)估網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。用戶還可在基于PC平臺(tái)上提供的API開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)、信號(hào)分析等軟件無線電的仿真和驗(yàn)證。

（4）支持3G及后續(xù)演進(jìn)技術(shù)。3G實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用了軟件無線電技術(shù)，并配備了高性能的硬件處理模塊，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過軟件升級(jí)的方式即可增加新的功能，未來還可支持其他3G（WCDMA）標(biāo)準(zhǔn)以及3G后續(xù)演進(jìn)技術(shù)。

3 教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容

該實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括以下三個(gè)方面：

（1）3G移動(dòng)通信測試與軟件無線電實(shí)驗(yàn)。QPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)、擾碼與解擾碼實(shí)驗(yàn)、序列碼跟蹤與捕獲實(shí)驗(yàn)、載波的提取與跟蹤實(shí)驗(yàn)、幀同步信號(hào)提取實(shí)驗(yàn)、TDMA時(shí)分多址實(shí)驗(yàn)、發(fā)射功率測量實(shí)驗(yàn)、信道帶寬實(shí)驗(yàn)等；

（2）3G移動(dòng)通信業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。3G移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)驗(yàn)、小區(qū)選擇與重選的實(shí)驗(yàn)、RRC連接建立實(shí)驗(yàn)、尋呼過程實(shí)驗(yàn)、隨機(jī)接入過程實(shí)驗(yàn)、RRU的的配置與維護(hù)實(shí)驗(yàn)、手機(jī)入網(wǎng)流程追蹤與分析實(shí)驗(yàn)、高速下載流程追蹤與分析實(shí)驗(yàn)等；

（3）3G智能終端實(shí)驗(yàn)。Wifi無線上網(wǎng)實(shí)驗(yàn)、視頻電話實(shí)驗(yàn)、藍(lán)牙應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、GPS定位實(shí)驗(yàn)、Android 3G驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、串口通信實(shí)驗(yàn)、簡單無線通信實(shí)驗(yàn)等。

4 結(jié)束語

通過本實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)和教學(xué)，能夠讓學(xué)生更加全面的掌握3G移動(dòng)通信系統(tǒng)組網(wǎng)方式、業(yè)務(wù)流程、網(wǎng)絡(luò)配置與優(yōu)化、空中接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)以及3G手機(jī)設(shè)計(jì)、測試與維修、應(yīng)用程序開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等各種層次的知識(shí)，以培養(yǎng)出能滿足市場需求的3G人才。成為2G、3G、4G通信的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)平臺(tái)，成為我校學(xué)生未來擇業(yè)的推薦平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛秋康.中國電信3G手機(jī)終端發(fā)展困局及破解策略探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（19）.

[2]移動(dòng)通信仿真型開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案[Z].http：//www.docin.com/p-479936342.html，2012.09.

作者簡介：馮德尹（1977-），女，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用及信息技術(shù)。

作者單位：畢節(jié)學(xué)院信息工程學(xué)院，貴州畢節(jié) 551700