基于LTE仿真平臺(tái)的移動(dòng)通信技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降难芯颗c應(yīng)用

張水鋒，陳 帥，程 慶

移動(dòng)通信（mobile communications）是溝通移動(dòng)用戶與固定點(diǎn)用戶之間或移動(dòng)用戶之間的通信方式.移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程是理論教學(xué)的深化和補(bǔ)充，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，是一門重要的電子通信類專業(yè)必修課.隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，要求學(xué)生不僅需要掌握移動(dòng)通信方面的基本理論知識(shí)，而且還需要掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能及一定的科學(xué)研究能力.通過(guò)該實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生鞏固和加深移動(dòng)通信技術(shù)的理論知識(shí)，使學(xué)生對(duì)移動(dòng)通信原理、系統(tǒng)與設(shè)備有全面直觀的認(rèn)識(shí).通過(guò)實(shí)踐進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、綜合設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，為今后工作打下良好的基礎(chǔ).[1]

1 LTE仿真平臺(tái)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的提出

我校現(xiàn)有移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

項(xiàng)目編號(hào) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 實(shí)驗(yàn)類型 開出要求 學(xué)時(shí)分配0608070360601 偽隨機(jī)序列產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)與短信收發(fā)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證 必修 4 0608070360602 核心網(wǎng)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)與核心網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)基本操作實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證 必修 4 0608070360603 核心網(wǎng)離線配置及恢復(fù)實(shí)驗(yàn)與核心網(wǎng)網(wǎng)管設(shè)置實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證 必修 4 0608070360604 MME數(shù)據(jù)配置實(shí)驗(yàn)與SGW&PGW數(shù)據(jù)配置實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證 必修 4 0608070360605 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼盎驹O(shè)備認(rèn)知實(shí)驗(yàn)與eNodeB網(wǎng)管軟件認(rèn)知實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證 必修 4 0608070360606 eNodeB網(wǎng)管配置及恢復(fù)實(shí)驗(yàn)與eNodeB基本數(shù)據(jù)配置實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證 必修 4 0608070360607 eNodeB傳輸數(shù)據(jù)配置實(shí)驗(yàn)與eNodeB無(wú)線數(shù)據(jù)配置實(shí)驗(yàn) 綜合 必修 4 0608070360608 簡(jiǎn)易基站的常用配置實(shí)驗(yàn)與網(wǎng)絡(luò)配置實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證 必修 4 0608070360609 簡(jiǎn)易基站的LTE配置實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證 必修 4學(xué)時(shí)總計(jì) 36

以實(shí)驗(yàn)2為例說(shuō)明現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)情況：核心網(wǎng)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)與核心網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)基本操作實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)2-1：核心網(wǎng)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)介紹性學(xué)習(xí)，熟知TD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；了解核心網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)中的位置；學(xué)習(xí)核心網(wǎng)各個(gè)網(wǎng)元的主要功能.這部分實(shí)驗(yàn)需要教師演示和講解，幫助學(xué)生了解核心網(wǎng)的架構(gòu)就可以了.

實(shí)驗(yàn)2-2：核心網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)基本操作實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)對(duì)核心網(wǎng)web管理的講解，讓學(xué)生對(duì)核心網(wǎng)的管理有個(gè)整體的了解和學(xué)習(xí).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(shí)，學(xué)生登錄web管理系統(tǒng).

從上面的實(shí)驗(yàn)2的介紹可知，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目雖然可以完成基本的教學(xué)任務(wù)，存在以下問(wèn)題：

（1）實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目數(shù)量較多，可是內(nèi)容過(guò)于簡(jiǎn)單，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，大部分學(xué)生在規(guī)定的教學(xué)時(shí)間內(nèi)提前完成任務(wù).

（2）學(xué)生學(xué)不到足夠的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，對(duì)于移動(dòng)通信的理解也不夠深入.

（3）實(shí)訓(xùn)設(shè)備昂貴，學(xué)習(xí)經(jīng)費(fèi)有限，目前實(shí)驗(yàn)室只購(gòu)買了一套硬件設(shè)備.

（4）技術(shù)發(fā)展迅速，設(shè)備淘汰快，要實(shí)時(shí)購(gòu)買新的設(shè)備.

為了解決這個(gè)問(wèn)題，本課題提出了基于LTE仿真平臺(tái)的移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)訓(xùn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的研究與實(shí)現(xiàn).目的是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使實(shí)訓(xùn)課更生動(dòng)形象，幫助學(xué)生理解枯燥的移動(dòng)通信理論.

圖1 LTE仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易移動(dòng)通信系統(tǒng)的示意圖

LTE仿真平臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）增加實(shí)訓(xùn)課的內(nèi)容，解決學(xué)生在規(guī)定的課時(shí)提前完成任務(wù)的問(wèn)題；

（2）讓學(xué)生掌握更多的實(shí)驗(yàn)仿真技術(shù)，加深對(duì)移動(dòng)通信的理解；

（3）實(shí)現(xiàn)多套設(shè)備仿真不需要購(gòu)買過(guò)多的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)；

（4）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)新設(shè)備仿真，解決設(shè)備淘汰的問(wèn)題.仿真平臺(tái)的內(nèi)容可以隨時(shí)修改，不像硬件設(shè)備連線施工耗時(shí)耗力.

2 LTE仿真平臺(tái)新增實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

LTE系統(tǒng)仿真系統(tǒng)旨在幫助學(xué)校在沒(méi)有真實(shí)設(shè)備的環(huán)境下，能讓學(xué)生熟悉和了解LTE基站設(shè)備的操作維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的配置，了解LTE接入技術(shù)在運(yùn)營(yíng)商中的典型應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)掌握PTN新一代傳送網(wǎng)技術(shù)，豐富學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐技能.[2]本課題主要研究基于LTE仿真平臺(tái)的移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)訓(xùn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)是設(shè)計(jì)出6～9個(gè)移動(dòng)通信實(shí)訓(xùn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn).下面給出本課題組采用LTE仿真平臺(tái)已經(jīng)做出的三個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.[3]

圖2 LTE仿真平臺(tái)做多個(gè)RRU的移動(dòng)通信系統(tǒng)的示意圖

圖3 LTE仿真平臺(tái)移動(dòng)通信系統(tǒng)基站驗(yàn)證的示意圖

圖4 LTE仿真平臺(tái)移動(dòng)通信系統(tǒng)手機(jī)入網(wǎng)驗(yàn)證的示意圖

基于LTE仿真平臺(tái)做的一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，不僅可以仿真移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，還能進(jìn)行虛擬基站驗(yàn)證和手機(jī)入網(wǎng)驗(yàn)證，通過(guò)LTE的仿真平臺(tái)可以增大現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的趣味性，還可以讓實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容更加豐富.

本課題新增的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱如下：

（1）BBU傳輸線連接

（2）DEBUG線連接

（3）配置BBU、RRU設(shè)備的機(jī)架及相關(guān)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(diǎn)

（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(hào)及業(yè)務(wù)的驗(yàn)證

3 解決的問(wèn)題及特色

解決的問(wèn)題：現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)于簡(jiǎn)單乏味，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目數(shù)量較多，可是內(nèi)容過(guò)于簡(jiǎn)單，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，大部分學(xué)生在規(guī)定的教學(xué)時(shí)間內(nèi)提前完成任務(wù).學(xué)生學(xué)不到足夠的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，對(duì)于移動(dòng)通信的理解也不夠深入.實(shí)訓(xùn)設(shè)備昂貴，學(xué)習(xí)經(jīng)費(fèi)有限，目前實(shí)驗(yàn)室只購(gòu)買了一套硬件設(shè)備.技術(shù)發(fā)展迅速，設(shè)備淘汰快，要實(shí)時(shí)購(gòu)買新的設(shè)備.本課題采用LTE仿真平臺(tái)可以解決上面的問(wèn)題.[4]

特色：提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使實(shí)訓(xùn)課更生動(dòng)形象，增加實(shí)訓(xùn)課的內(nèi)容，解決學(xué)生在規(guī)定的課時(shí)提前完成任務(wù)的問(wèn)題；讓學(xué)生掌握更多的實(shí)驗(yàn)仿真技術(shù)，加深對(duì)移動(dòng)通信的理解；實(shí)現(xiàn)多套設(shè)備仿真不需要購(gòu)買過(guò)多的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)；實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)新設(shè)備的仿真，解決設(shè)備淘汰的問(wèn)題，仿真平臺(tái)的內(nèi)容可以隨時(shí)修改，不像硬件設(shè)備連線施工耗時(shí)耗力.[5]

4 小結(jié)

本文介紹了LTE仿真平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，并列出新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.通過(guò)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還能節(jié)省設(shè)備成本，便于實(shí)時(shí)更新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.