虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代通信網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

陳麗霞,范士勇,劉 鑫

(1.河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院,河北保定 071002;2.河北省數(shù)字醫(yī)療工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北保定 071002;3.河北大學(xué)計(jì)算中心,河北保定 071002)

虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代通信網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

陳麗霞1,2,范士勇3,劉 鑫1,2

(1.河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院,河北保定 071002;2.河北省數(shù)字醫(yī)療工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北保定 071002;3.河北大學(xué)計(jì)算中心,河北保定 071002)

改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱教學(xué)模式,引進(jìn)了中興公司的程控交換設(shè)備、TD-SCDMA移動(dòng)通信等現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備,將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。通過(guò)程控交換虛擬仿真軟件、TD-SCDMA虛擬仿真軟件的使用,使學(xué)生能夠更加直觀地掌握主流通信設(shè)備的具體結(jié)構(gòu),提高工科學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。

虛擬仿真技術(shù);程控交換軟件;TD-SCDMA軟件

高校電子與通信類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要理論與實(shí)際密切結(jié)合,但是目前傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多采用實(shí)驗(yàn)箱做實(shí)驗(yàn),且驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占多數(shù),學(xué)生往往對(duì)實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的認(rèn)識(shí)不夠全面[1],在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也缺少一定的積極性和創(chuàng)造性。為了改變這個(gè)現(xiàn)狀,依托校企合作的優(yōu)勢(shì),河北大學(xué)引進(jìn)了中興通訊股份有限公司的現(xiàn)網(wǎng)通信設(shè)備,構(gòu)建了大型現(xiàn)代通信網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)室,并且將虛擬仿真技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中能夠更加直觀、形象地了解現(xiàn)網(wǎng)通信設(shè)備的通信原理,加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力[2]。

1 程控交換虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

在程控交換實(shí)驗(yàn)中,采用了中興公司提供的ZXJ10虛擬仿真教學(xué)軟件。這套軟件包括“虛擬機(jī)房”和“虛擬后臺(tái)”兩個(gè)教學(xué)軟件,虛擬機(jī)房、單板連線的仿真實(shí)驗(yàn)界面見(jiàn)圖1和圖2。學(xué)生對(duì)程控交換設(shè)備的了解主要來(lái)自于課本,該軟件模擬了程控交換設(shè)備的硬件和后臺(tái)服務(wù)器界面,改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)模式,加深了學(xué)生對(duì)程控交換理論知識(shí)的理解,提高了實(shí)踐能力[3]。

在現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備中,盡管各廠家生產(chǎn)的程控交換設(shè)備外形上各有不同,但是在功能上是一樣的。學(xué)生通過(guò)在虛擬機(jī)房中的“硬件觀察”,可以觀察到設(shè)備的運(yùn)行情況,掌握程控交換設(shè)備的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu),對(duì)設(shè)備有更加直觀的感受和認(rèn)識(shí)[4]。

圖1 程控交換原理仿真實(shí)驗(yàn)虛擬機(jī)房

圖2 單板連線仿真示意圖

學(xué)生使用“虛擬后臺(tái)”軟件,能進(jìn)行配置業(yè)務(wù)和信令跟蹤等實(shí)驗(yàn)。通過(guò)進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn),學(xué)生能夠完全復(fù)現(xiàn)通信設(shè)備網(wǎng)管的配置過(guò)程,掌握通信網(wǎng)數(shù)據(jù)配置、程控交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等知識(shí)和技能。學(xué)生通過(guò)“虛擬電話”仿真實(shí)驗(yàn)(仿真界面見(jiàn)圖3)能夠體驗(yàn)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程,在虛擬電話中體驗(yàn)撥打電話的過(guò)程,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)果,能夠?qū)﹄娦艠I(yè)務(wù)有更加真實(shí)的體驗(yàn)[5]。學(xué)生通過(guò)使用該仿真軟件,能夠更好地檢查實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題;通過(guò)對(duì)故障點(diǎn)的定位和排除,加深學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的理解,并且增加工程處理經(jīng)驗(yàn)。

2 TD-SCDMA虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

TD-SCDMA RNS實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)軟件通過(guò)與工程現(xiàn)場(chǎng)高度一致的虛擬三維場(chǎng)景和流程,構(gòu)成了完整的操作平臺(tái),加深學(xué)生對(duì)TD-SCDMA通信流程的了解,掌握TD-SCDMA無(wú)線側(cè)開(kāi)局調(diào)測(cè)的流程,完成數(shù)據(jù)配置—調(diào)試—移動(dòng)電話測(cè)試的完整過(guò)程[6]。模擬室外RRU和虛擬機(jī)房仿真結(jié)果見(jiàn)圖4和圖5。

圖3 程控虛擬電話仿真示意圖

圖4 模擬室外RRU示意圖

圖5 TD-SCDMA虛擬機(jī)房示意圖

虛擬機(jī)房能夠真實(shí)再現(xiàn)移動(dòng)通信機(jī)房的設(shè)備構(gòu)成,學(xué)生可以在用軟件搭建的虛擬機(jī)房中觀察機(jī)房的環(huán)境以及設(shè)備RNS和NODEB的硬件結(jié)構(gòu)、指示燈的不同狀態(tài)和狀態(tài)說(shuō)明、RNC和B328的主要連線、室外RRU硬件結(jié)構(gòu)、RRU和BBU連線、RRU與天線連線等[7]。學(xué)生在使用該軟件的過(guò)程中,可以深入了解現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備中機(jī)房的布置及硬件構(gòu)成,遵循工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)工程實(shí)踐能力。虛實(shí)互補(bǔ)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ酱龠M(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高了學(xué)習(xí)效果和效率,使學(xué)生能快速掌握主流通信設(shè)備的安裝及開(kāi)通,并積累一定的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[8]。

“虛擬后臺(tái)”軟件能夠完成數(shù)據(jù)配置、虛擬電話、信令跟蹤[9]。圖6和圖7分別是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)配置圖和信令跟蹤測(cè)試圖。

圖6 數(shù)據(jù)配置圖

圖7 信令跟蹤測(cè)試圖

學(xué)生能夠通過(guò)數(shù)據(jù)配置模塊體驗(yàn)與真實(shí)現(xiàn)代通信網(wǎng)設(shè)備中數(shù)據(jù)配置完全一致的過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能完成對(duì)RNC和NODEB數(shù)據(jù)配置,學(xué)生能夠?qū)ε渲煤玫臄?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行調(diào)試。學(xué)生在完成數(shù)據(jù)配置以后,可以通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)觀察工具查看跟蹤數(shù)據(jù)的顯示,從而發(fā)現(xiàn)配置過(guò)程中存在的問(wèn)題,然后再結(jié)合虛擬電話和信令跟蹤工具,完成數(shù)據(jù)配置—調(diào)試—打通電話的完整過(guò)程[10]。

“虛擬電話”可以幫助學(xué)生體驗(yàn)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程,全面理解手機(jī)的整個(gè)呼叫流程。學(xué)生能夠打開(kāi)虛擬電話,撥打電話、發(fā)送短信[11],通過(guò)該虛擬仿真軟件的反饋信息,提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和實(shí)驗(yàn)效果,對(duì)TD-SCDMA通信平臺(tái)有更加全面的認(rèn)識(shí)和實(shí)際操作能力[12]。

“信令跟蹤”能夠幫助學(xué)生掌握呼叫信令流程,加深學(xué)生對(duì)信令流程的理解。學(xué)生可以打開(kāi)虛擬信令跟蹤工具,查看里面的信令跟蹤消息,進(jìn)而分析信令故障的原因,判斷和解決數(shù)據(jù)配置過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。另外,學(xué)生通過(guò)“信令跟蹤”軟件能夠查看、更新信令信息和正常CS域呼叫流程等信令消息[13]。

3 結(jié)束語(yǔ)

河北大學(xué)與中興通訊股份有限公司合作建立的現(xiàn)代通信網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)室,包括光傳輸、程控交換、TD-SCDMA綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。這些現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備代表了當(dāng)前主流通信技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室還原了現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行環(huán)境。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,不但彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足,也加深了學(xué)生對(duì)通信主流實(shí)驗(yàn)設(shè)備的了解,從而提高學(xué)生對(duì)常用的通信系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)的能力。虛擬仿真技術(shù)為培養(yǎng)具有工程應(yīng)用能力的專業(yè)人才提供了有力的支撐。

References)

[1]韓建明,張耀武.高等院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐探討[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備,2010(24):138-139.

[2]程思寧,耿強(qiáng),姜文波,等.虛擬仿真技術(shù)在電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2013,30(7):94-97.

[3]萬(wàn)志平.仿真軟件在電類課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2009,26(4):76-79.

[4]北京華晟經(jīng)世信息技術(shù)有限公司.ZXJ10程控交換實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)軟件[EB/OL].(2012-06-03)[2014-09-01].http://www.huatec.com/chanpjjjfa/sysfzzxj10.asp.

[5]楊宏宇,謝麗霞,王興隆.網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的應(yīng)用與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2005,41(10):118-121.

[6]朱振宇,國(guó)中華.高校TD-SCDMA實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)[J].長(zhǎng)沙通信職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2012,11(2):5-9.

[7]北京華晟經(jīng)世信息技術(shù)有限公司.TD-SCDMA實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)軟件[EB/OL].(2013-07-04][2014-09-01].http://www.huatec.com/ chanpjjjfa/sysfztdscdma.asp.

[8]張敬南,張镠鐘.實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用的研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2013,30(12):101-104.

[9]中興通訊股份有限公司.ZXTR OMC TD-SCDMA RNC配置管理分冊(cè)[EB/OL].(2010-08-04)[2014-09-01].http://support.zte.com.cn/support.

[10]中興通訊NC教育管理中心.TD-SCDMA移動(dòng)通信技術(shù)原理與應(yīng)用:原理/設(shè)備/仿真實(shí)踐[M].北京:人民郵電出版社,2010: 172-245.

[11]中興通訊股份有限公司.ZXTR OMC TD-SCDMA Node B數(shù)據(jù)配置手冊(cè)[EB/OL].(2011-09-04)[2014-09-01].http://support.zte.com.cn/support.

[12]張寶昌,劉海峰.構(gòu)建綜合實(shí)踐教學(xué)體系,加強(qiáng)實(shí)踐能力培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2012,29(4):248-250,253.

[13]張毅,鮮繼清.TD-SCDMA信令測(cè)試軟件設(shè)計(jì)方案[J].重慶郵電學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2003(1):12-14.

Application of virtual simulation technology in experimental teaching of Modern Communication Network courses

Chen Lixia1,2,Fan Shiyong3,Liu Xin1,2
(1.College of Electronic and Information Engineering,Hebei University,Baoding 071002,China; 2.Key Laboratory of Digital Medical Engineering of Hebei Province,Baoding 071002,China; 3.Computer Center,Hebei University,Baoding 071002,China)

In order to change the traditional teaching mode of experiment boxes,this article introduces the ZTE equipment which contains program-controlled switching equipment,TD-SCDMA mobile communication network equipment,and virtual simulation technology,which are applied in the experimental teaching.By using the virtual simulation software,the students can master the structure of visual details of mainstream communication equipment,and improve the engineering practical ability.

virtual simulation technology;program-controlled switching software;TD-SCDMA software

TP391.9

A

1002-4956(2015)4-0133-03

2014-10-29修改日期：2014-11-03

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61204079);河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(F2013201170);河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(F2013201196);河北省教育廳項(xiàng)目(QN2014222)

陳麗霞(1982—),女,河北廊坊,碩士,實(shí)驗(yàn)師,主要研究方向?yàn)殡娮优c通信.

E-mail:chenlixia02＠163.com