無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程教學(xué)改革實踐

葛先雷，權(quán)循忠

（淮南師范學(xué)院，安徽 淮南 232038）

1 引言

近日，工信部向中國移動正式發(fā)放FDD 4G牌照，批準(zhǔn)中國移動經(jīng)營第四代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務(wù)（FDD LTE），至此，國內(nèi)三大電信運營商均獲得TDD-LTE、FDD-LTE雙4G牌照，中國移動通信已經(jīng)全面進入4G時代[1].目前4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)大量商用，截止到2018年4月，僅中國移動TD-LTE基站已突破196萬個、用戶6.7億.而在國外運營商中，目前約140個國家的超過400張4G網(wǎng)絡(luò)已商用.隨著4G網(wǎng)絡(luò)的大量商用，在未來幾年，無線網(wǎng)絡(luò)人才將仍處于緊缺狀態(tài)，無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化將是通信類畢業(yè)生的一個重要就業(yè)方向.

4G網(wǎng)絡(luò)理論上有較多優(yōu)勢如傳輸速率高、話音質(zhì)量好等，由于無線網(wǎng)絡(luò)的一個重要特性就是時刻變化，它受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無線環(huán)境、用戶分布和使用行為的變化而變化[2]，這直接影響著網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量.要求學(xué)生充分利用現(xiàn)有的優(yōu)化技術(shù)或手段（如路測數(shù)據(jù)采集平臺、信令分析系統(tǒng)等）對無線網(wǎng)絡(luò)進行空口數(shù)據(jù)采集和分析，采取必要的優(yōu)化方案或措施對無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參數(shù)和無線參數(shù)、天饋天線配置等進行調(diào)整，最優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)資源配置，改善無線網(wǎng)絡(luò)性能，提高用戶感受度，使無線網(wǎng)絡(luò)在最佳狀態(tài)運行[3]，故相對于其他課程，無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化對學(xué)生的實踐動手能力和工程問題解決能力要求更高.否則，即使學(xué)生順利畢業(yè)，若要勝任無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化相關(guān)崗位，仍需要花大量的時間進行培訓(xùn).

2 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程存在問題

2.1 課程安排不合理

作為一門實踐性特別強的課程，無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程一般由理論課和實驗（或?qū)嵱?xùn)）課組成，但目前國內(nèi)開設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程的本科院校數(shù)量并不多，且如何合理安排理論、實驗教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置實驗教學(xué)項目，各個學(xué)校也不盡相同，甚至相差較大，無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程安排的不合理主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先在課時安排上，仍像其他課程一樣，理論課課時比例過高，過于注重理論原理與公式的教學(xué)，將授課的重心放在掌握理論知識的層面，忽視了實驗課程的重要性[4]，這樣造成課程設(shè)置與就業(yè)崗位實際需求脫離.其次是理論課與實驗課內(nèi)容不匹配，實驗課與理論課內(nèi)容相關(guān)性不打，導(dǎo)致實驗課與理論課的脫節(jié).最后在實驗課程項目設(shè)置上，驗證及演示性項目比例過高，不能有效地提高學(xué)生分析、解決實際工程問題能力，導(dǎo)致實驗課與實際工程問題相差較大，教學(xué)效果不佳.

2.2 教師缺少實際工程經(jīng)驗

部分高校教師，特別是高校教師隊伍中越來越多的高學(xué)歷青年教師，其中大部分是從“學(xué)生”角色直接轉(zhuǎn)為“教師”角色，沒有實際工程工作的經(jīng)歷[5]，對無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化這種具有很強實踐性的課程，如果缺少工程實踐經(jīng)驗，是難以取得顯著的效果的，從而影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量.

當(dāng)然另一方面，移動通信技術(shù)是近年來發(fā)展最快的技術(shù)之一，2G技術(shù)已經(jīng)開始逐步退網(wǎng)，3G、4G技術(shù)日趨完善，5G技術(shù)已經(jīng)小規(guī)模商用，而無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論課及實驗課教學(xué)往往滯后于技術(shù)的快速發(fā)展，這就需要教師及時更新教學(xué)大綱及教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)快速發(fā)展的移動通信技術(shù).

2.3 配套軟硬件缺乏

與其他專業(yè)基礎(chǔ)課程的實驗教學(xué)不同，如信號與系統(tǒng)、通信原理、通信電子線路等專業(yè)基礎(chǔ)課實驗，采用傳統(tǒng)實驗箱或仿真實驗相結(jié)合的實驗形式，加強學(xué)生對基本理論的認(rèn)識和掌握，就可以達到較好的教學(xué)效果.而無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實驗課的很多實驗項目都需要學(xué)生通過專業(yè)測試設(shè)備（如路測數(shù)據(jù)采集平臺、協(xié)議數(shù)據(jù)分析同臺、測試終端、配套SIM卡等）去實地采集運營商無線網(wǎng)絡(luò)的空中接口數(shù)據(jù)[6]，評估網(wǎng)絡(luò)性能，指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)整，排除故障，而傳統(tǒng)的實驗形式很難達到良好的教學(xué)效果.同時，由于商用無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟硬件設(shè)備較為昂貴且更新速度快，部分學(xué)校建立完善的專業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實驗室存在一定困難.

3 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程改革實踐

3.1 優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

移動通信技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)日新月異，因此在選用理論課教材上要遵循配套性、適用性、先進性原則，但目前市面上適合本科無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程理論課教學(xué)的教材較少，因此最好是能夠組織編寫一部專門的教材.實驗教學(xué)上，適當(dāng)提高實驗課課時比例，創(chuàng)新實驗項目的開發(fā)，增加綜合性、設(shè)計性實驗項目比例，如我校已將實際無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程中頻繁的測試項目（參見表1）加入實驗課實驗項目中.同時，結(jié)合企業(yè)的工程項目測試分析報告和無線網(wǎng)絡(luò)化培訓(xùn)資料，充分保證整個課程的科學(xué)性和先進性，在課程案例教學(xué)與實驗項目教學(xué)中融入了最新的無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)和方法，以提高學(xué)生解決無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程問題能力.

表1 實驗測試項目

3.2 完善教學(xué)條件

目前學(xué)校引入武漢凌特公司提供的無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化教學(xué)解決方案，建成了功能較為完善的無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化專業(yè)實驗室，該解決方案主要包括以下幾部分.

3.2.1 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化學(xué)習(xí)中心

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化學(xué)習(xí)中心實現(xiàn)面向?qū)W生的各類常規(guī)無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化路測案例的詳盡講解，包含問題描述，問題分析，解決建議.思路清晰有利于學(xué)生通過對路測軟件的實操后對路測中出現(xiàn)的問題進行舉一反三地融會貫通進行理解.同時學(xué)習(xí)中心擁有各大主流設(shè)備商的專業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師從業(yè)資格認(rèn)證試題，教師通過對題庫模塊的條件設(shè)置生成日常課后作業(yè)或者期中期末考試試題，并且題庫模塊可以完成學(xué)生提交作業(yè)或者試卷后的自動評分工作.

3.2.2 路測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

實驗室當(dāng)前采用的是UltraOptim路測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[7]，該系統(tǒng)（見圖1）由測試終端（帶SIM卡）、GPS、PC機和加密狗組成，支持測試終端、GPS同時測試.通過該系統(tǒng)，學(xué)生可以采集三大運營商不同蜂窩網(wǎng)絡(luò)制式的無線空口參數(shù)及數(shù)據(jù)（如RSRP、RSRQ、RSSI等），通過對采集的數(shù)據(jù)及參數(shù)分析和處理，了解無線網(wǎng)絡(luò)運行狀況，作為網(wǎng)絡(luò)驗證、評估、優(yōu)化、故障定位等工作的依據(jù).

圖1 UltraOptim測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2.3 協(xié)議數(shù)據(jù)分析平臺

協(xié)議數(shù)據(jù)分析[8]平臺Mobile Sniffer是對無線接口協(xié)議底層數(shù)據(jù)進行處理，其主要目標(biāo)是展示完整的、原始的信令數(shù)據(jù)碼流，并解析出所采集到的空口的信令，將無線空口的系統(tǒng)參數(shù)及無線參數(shù)呈現(xiàn)出來[9]，讓學(xué)生掌握終端與基站之間的交互細(xì)節(jié)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)缺陷，學(xué)生結(jié)合業(yè)務(wù)流程對信令數(shù)據(jù)分析的過程實際上就是一個數(shù)據(jù)分析師在實際的網(wǎng)絡(luò)故障診斷和分析的過程中所經(jīng)常做的工作.

協(xié)議數(shù)據(jù)分析平臺（見圖2）不僅能讓學(xué)生對移動通信的系統(tǒng)原理有較為深入的理解掌握，同時讓學(xué)生通過對網(wǎng)絡(luò)測試分析，掌握數(shù)據(jù)分析及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的能力，從而讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中得到相應(yīng)的鍛煉，能力提升的同時也能在就業(yè)時更快地適應(yīng)工作的需求.

圖2 Mobile Sniffer協(xié)議數(shù)據(jù)分析平臺

3.3 提高教師實踐能力

學(xué)生的動手實踐能力和工程問題解決能力很大程度上取決于授課教師的專業(yè)素質(zhì)，因此建立一支經(jīng)驗豐富、專業(yè)水平高、具備工程實踐能力的教師隊伍至關(guān)重要.為提高無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人才的培養(yǎng)質(zhì)量，保證教學(xué)效果，堅持“走出去、引進來”，理論課及實驗課教師多次到電信運營商及電信設(shè)備商進行帶隊學(xué)習(xí)，對主流設(shè)備廠商無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作、調(diào)試、維護、優(yōu)化技術(shù)熟練掌握，實現(xiàn)理論和實踐的有機結(jié)合.同時，聘請一些具有豐富工程實踐經(jīng)驗的無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師或技術(shù)專家擔(dān)任兼職教師，參與制訂人才培養(yǎng)方案，參與實習(xí)、實訓(xùn)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的指導(dǎo)，按照產(chǎn)學(xué)合作教育的規(guī)律制定出符合經(jīng)濟社會發(fā)展的人才培養(yǎng)方案.通過校企合作，無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程已形成了一支以校內(nèi)專任教師為主，企業(yè)兼職教師為輔導(dǎo)，具有扎實的理論知識和豐富的實踐經(jīng)驗的師資團隊.

4 結(jié)束語

無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化作為一門實踐性強，注重培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力和工程問題解決能力的專業(yè)課程，無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程有其本身特點.本文結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程特點及當(dāng)前存在問題，以淮南師范學(xué)院無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化教學(xué)實踐為例，在遵循通信類本科人才培養(yǎng)規(guī)律基礎(chǔ)上，探討了無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程的教學(xué)改革，希望各院校能將無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程的設(shè)置與就業(yè)崗位實際需求相匹配，縮短所培養(yǎng)畢業(yè)生的崗位適應(yīng)期，為社會培養(yǎng)高質(zhì)量地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人才.