基于LTE仿真平臺的移動通信技術創(chuàng)新實驗模式的研究與應用

張水鋒，陳 帥，程 慶

移動通信（mobile communications）是溝通移動用戶與固定點用戶之間或移動用戶之間的通信方式.移動通信技術實訓課程是理論教學的深化和補充，具有較強的實踐性，是一門重要的電子通信類專業(yè)必修課.隨著科學技術迅速發(fā)展，要求學生不僅需要掌握移動通信方面的基本理論知識，而且還需要掌握基本的實驗技能及一定的科學研究能力.通過該實訓課程的學習，使學生鞏固和加深移動通信技術的理論知識，使學生對移動通信原理、系統(tǒng)與設備有全面直觀的認識.通過實踐進一步加強學生獨立分析問題和解決問題的能力、綜合設計及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時注意培養(yǎng)學生實事求是、嚴肅認真的科學作風和良好的實驗習慣，為今后工作打下良好的基礎.[1]

1 LTE仿真平臺創(chuàng)新實驗的提出

我校現(xiàn)有移動通信技術實訓項目

項目編號 實驗項目名稱 實驗類型 開出要求 學時分配0608070360601 偽隨機序列產(chǎn)生實驗與短信收發(fā)實驗 驗證 必修 4 0608070360602 核心網(wǎng)設備介紹實驗與核心網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)基本操作實驗 驗證 必修 4 0608070360603 核心網(wǎng)離線配置及恢復實驗與核心網(wǎng)網(wǎng)管設置實驗 驗證 必修 4 0608070360604 MME數(shù)據(jù)配置實驗與SGW&PGW數(shù)據(jù)配置實驗 驗證 必修 4 0608070360605 網(wǎng)絡拓撲及基站設備認知實驗與eNodeB網(wǎng)管軟件認知實驗 驗證 必修 4 0608070360606 eNodeB網(wǎng)管配置及恢復實驗與eNodeB基本數(shù)據(jù)配置實驗 驗證 必修 4 0608070360607 eNodeB傳輸數(shù)據(jù)配置實驗與eNodeB無線數(shù)據(jù)配置實驗 綜合 必修 4 0608070360608 簡易基站的常用配置實驗與網(wǎng)絡配置實驗 驗證 必修 4 0608070360609 簡易基站的LTE配置實驗 驗證 必修 4學時總計 36

以實驗2為例說明現(xiàn)有的實訓情況：核心網(wǎng)設備介紹實驗與核心網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)基本操作實驗.

實驗2-1：核心網(wǎng)設備介紹實驗

實驗目的：通過對TD-LTE網(wǎng)絡架構介紹性學習，熟知TD-LTE網(wǎng)絡架構；了解核心網(wǎng)在網(wǎng)絡中的位置；學習核心網(wǎng)各個網(wǎng)元的主要功能.這部分實驗需要教師演示和講解，幫助學生了解核心網(wǎng)的架構就可以了.

實驗2-2：核心網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)基本操作實驗

實驗目的：通過對核心網(wǎng)web管理的講解，讓學生對核心網(wǎng)的管理有個整體的了解和學習.掌握核心網(wǎng)web管理的登陸以及基本操作方法.這部分需要教師講解核心網(wǎng)web管理的基本知識，學生登錄web管理系統(tǒng).

從上面的實驗2的介紹可知，現(xiàn)有的實驗項目雖然可以完成基本的教學任務，存在以下問題：

（1）實訓項目數(shù)量較多，可是內(nèi)容過于簡單，導致實訓教學過程中，大部分學生在規(guī)定的教學時間內(nèi)提前完成任務.

（2）學生學不到足夠的實驗技術，對于移動通信的理解也不夠深入.

（3）實訓設備昂貴，學習經(jīng)費有限，目前實驗室只購買了一套硬件設備.

（4）技術發(fā)展迅速，設備淘汰快，要實時購買新的設備.

為了解決這個問題，本課題提出了基于LTE仿真平臺的移動通信技術實訓創(chuàng)新實驗的研究與實現(xiàn).目的是提高學生的學習興趣，使實訓課更生動形象，幫助學生理解枯燥的移動通信理論.

圖1 LTE仿真平臺實現(xiàn)簡易移動通信系統(tǒng)的示意圖

LTE仿真平臺具有以下優(yōu)點：

（1）增加實訓課的內(nèi)容，解決學生在規(guī)定的課時提前完成任務的問題；

（2）讓學生掌握更多的實驗仿真技術，加深對移動通信的理解；

（3）實現(xiàn)多套設備仿真不需要購買過多的實驗設備，節(jié)省實驗經(jīng)費；

（4）實現(xiàn)實時新設備仿真，解決設備淘汰的問題.仿真平臺的內(nèi)容可以隨時修改，不像硬件設備連線施工耗時耗力.

2 LTE仿真平臺新增實驗項目

LTE系統(tǒng)仿真系統(tǒng)旨在幫助學校在沒有真實設備的環(huán)境下，能讓學生熟悉和了解LTE基站設備的操作維護，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的配置，了解LTE接入技術在運營商中的典型應用場景，同時掌握PTN新一代傳送網(wǎng)技術，豐富學生的專業(yè)知識，提高學生的實踐技能.[2]本課題主要研究基于LTE仿真平臺的移動通信技術實訓創(chuàng)新實驗，目標是設計出6～9個移動通信實訓創(chuàng)新實驗.下面給出本課題組采用LTE仿真平臺已經(jīng)做出的三個實驗項目.[3]

圖2 LTE仿真平臺做多個RRU的移動通信系統(tǒng)的示意圖

圖3 LTE仿真平臺移動通信系統(tǒng)基站驗證的示意圖

圖4 LTE仿真平臺移動通信系統(tǒng)手機入網(wǎng)驗證的示意圖

基于LTE仿真平臺做的一個移動通信系統(tǒng)創(chuàng)新實驗，不僅可以仿真移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構，還能進行虛擬基站驗證和手機入網(wǎng)驗證，通過LTE的仿真平臺可以增大現(xiàn)有實驗項目的趣味性，還可以讓實驗項目內(nèi)容更加豐富.

本課題新增的創(chuàng)新實驗項目名稱如下：

（1）BBU傳輸線連接

（2）DEBUG線連接

（3）配置BBU、RRU設備的機架及相關參數(shù)

（4）傳輸資源及全局端口配置

（5）創(chuàng)建子網(wǎng)及父親點

（6）RRU天線饋線及傳輸線的連接

（7）基站資源配置

（8）IP參數(shù)及靜態(tài)路由配置

（9）基站信號及業(yè)務的驗證

3 解決的問題及特色

解決的問題：現(xiàn)有實驗內(nèi)容過于簡單乏味，學生學習興趣不高，實訓項目數(shù)量較多，可是內(nèi)容過于簡單，導致實訓教學過程中，大部分學生在規(guī)定的教學時間內(nèi)提前完成任務.學生學不到足夠的實驗技術，對于移動通信的理解也不夠深入.實訓設備昂貴，學習經(jīng)費有限，目前實驗室只購買了一套硬件設備.技術發(fā)展迅速，設備淘汰快，要實時購買新的設備.本課題采用LTE仿真平臺可以解決上面的問題.[4]

特色：提高學生的學習興趣，使實訓課更生動形象，增加實訓課的內(nèi)容，解決學生在規(guī)定的課時提前完成任務的問題；讓學生掌握更多的實驗仿真技術，加深對移動通信的理解；實現(xiàn)多套設備仿真不需要購買過多的實驗設備，節(jié)省實驗經(jīng)費；實現(xiàn)實時新設備的仿真，解決設備淘汰的問題，仿真平臺的內(nèi)容可以隨時修改，不像硬件設備連線施工耗時耗力.[5]

4 小結

本文介紹了LTE仿真平臺的優(yōu)勢，并列出新的實驗項目.通過新的實驗項目可以提高學生的學習積極性，還能節(jié)省設備成本，便于實時更新實驗項目.