基于IUV_LTE的“無線網絡”課程教學設計與實踐

毛柯平

摘 要：為有效搭建網絡實驗虛擬化項目平臺，文章提出了基于IUV_LTE的“無線網絡”課程的項目化設計方案。通過該方案的設計與實踐，學生不僅能理解LTE無線接入網及下一代5G網絡的相關原理與技能，還能實現高效率、低成本的無線組網、維護、優化等工作，有力地支撐了高職院校網絡專業的相關人才培養。

關鍵詞：IUV_LTE;“無線網絡”課程;教學設計與實踐

1? ? “無線網絡”課程教學現狀

無線寬帶網絡乃至下一代5G網絡全面走進行業的發展與人們的生活，伴隨而來的是各類企業對5G無線網絡建設與組網、維護及優化等行業相關一線人員的大量行業需求，以及高職院校網絡專業相關培養課程投入的進一步加大，但是網絡5G設備種類繁多，導致相關行業人才培養的成本顯著增加，如何以較低成本更高效率地培養更多符合行業企業需求的高素質高技能人才日益成為學校、專業、企業和行業運營商共同面對的問題[1]。

在傳統“無線網絡”課程的教學設計中，經常遇到的問題是網絡實驗設備往往從單一廠商購買，購買價格昂貴、維護復雜，且只能安排部署在分組環境內分別按項目實訓，不能滿足所有學生同時實驗的需求。而一般的廠商虛擬仿真平臺在架構設計與實習操作時，則往往側重單方面虛擬數據的非可視化配置，很多時候沒有添加真實設備的安裝部署以及網絡接線中的連接組網虛擬仿真化設計操作，不利于高職學生網絡組建技能的培養，更不利于培養學生在項目實訓中通過深化學習來發現問題且解決問題的能力。

本文通過IUV_LTE部署無線PTN，BBU，RRU等設備，建立不同虛擬城市及虛擬機房，利用路由、MIMO、無線射頻、鄰區切換等無線網絡技術構建整體“無線網絡”課程的教學設計方案，設計基于 IUV 的LTE虛擬仿真平臺，來模擬完成無線網絡中LTE 承載網的網絡拓撲規劃與數據配置、IP 承載網的容量規劃、網絡設備配置以及網絡調優與業務排障等工作，最終利用該LTE仿真實訓平臺實現無線承載網這一教學課程的單元組網設計及建設維護的實驗實訓教學工作，有效利用平臺實現學生專業技能的綜合培養與提高[2]。

2? ? IUV_LTE平臺項目設計

2.1? 頻段設計

TD-LTE系統基本頻率復用方式分兩種：同頻組網以及異頻組網。

2.1.1? 組網同頻

全網所有小區使用設計相同的網絡頻點、網絡業務信道與數據控制信道均為全網設計同頻，由于每個小區的工作頻率與架構一樣，那么小區所有鄰區的網絡均為同頻網絡配置，并由于該情況可能會出現較多的同頻干擾。

2.1.2? SFR同頻

在同步組網的相關網絡概念方式的架構基礎上，網絡為了改善小區邊緣服務的網絡質量與吞吐效能，出現了設計SFR同頻的組網架構方式，即同頻組網與IC雙結合的網絡架構技術，有效降低小區中數據邊緣用戶間的互相網絡干擾，同時不斷提升小區總處于邊緣用戶的分布式網絡吞吐率，加強用戶的數據全功率發送以及使小區中心用戶可以使用整個可用頻段發送同頻數據[3]。

2.1.3? 組網異頻

在非同頻方式中，將同一基站的不同相鄰小區采用不同頻率加以分割，同時同一基站發送的控制信道歐空數據業務信道，由系統全部施加異頻工作，但由于不同此基站小區的間格內仍配置有存在同頻設備，該方式則往往受限于頻帶資源，同時仍舊存在干擾控制、如何控制網絡數據與控制系統平衡的效能問題。

2.2? MIMO雙流分布

2.2.1? 新建加合路

在不改動原系統設計天饋線的基礎上，新增加一路單獨天饋線系統，將一路接入新建饋線，而另一路則與原室分系統進行合路，其設計的前提是現有室分無源器件頻段覆蓋范圍已涵蓋了原有LTE頻率，且各數據鏈路系統合路無信號干擾。

同時根據干擾分析與覆蓋性能分析，在合路器的隔離度目前指標滿足現有要求的情況下，該系統可達到與傳統TD-SCDMA系統不差的覆蓋能力，同時原有分布系統的一般支持工作頻段均工作在800～2 500 MHz，那么其就可以直接支持高頻率E頻段，滿足下步擴建。

2.2.2? 新建兩路

在不改動設計原分布系統天饋線的物理基礎上，在新項目中額外增加另外兩路天饋線系統，而新建的系統則使用新建天饋線，該方案與其他通信系統相比，設計相對獨立，為后期引入更為先進技術手段提供方便，并在施工中通過空間隔離技術，能夠最大限度地規避由多系統的合路產生而可能產生的數據干擾風險。

3? ? IUV_LTE平臺項目的教學實施

IUV_LTE平臺包含實訓、測評、競技3種登錄模式，可實現TD-LTE和FDD-LTE兩種制式的網絡規劃、設備及數據的配置、業務調測5個功能模塊，共模擬仿真萬綠、千湖、百山這3個不同規模城市的不同數據不同業務量的相關規劃建設任務。為實現三城市間無線網絡的聯調，其相關的數據配置功能需要規劃好無線設備、核心網設備、承載網設備相應的IP地址，再通過業務調試功能模塊，實現移動終端的視頻下載、撥測、故障查詢切換及設備漫游等功能。

為此，項目在匯聚機房選用中型OTN、中型PTN（RT），并在中心機房和骨干網的機房選用設備為大型OTN ，RT（PTN），再通過市級匯聚機房到省區域骨干機房，并且除了匯聚 PTN1-PTN2的互聯線路、萬綠市中心機房 RT1至RT2、省骨干網內機房 RT1至RT2再使用成對 LC 光纖線路直連匯聚線路，再使用成對FC 光纖連到 ODF 架站點機房，同時對兩個站點之間相應設備的連線都必須設置條件，即經過 OTN 再到 ODF 架，最終連接入網絡。

3.1? 設備連接

（1）單擊進入萬綠市A站點，在右上角顯示的指示圖來實現設備間的切換。（2）設備指示圖上單擊BBU，進入內部結構，在軟件右下角出現黃色線纜池。（3）鼠標左鍵單擊線纜池，并將成對LC-LC光纖按住，發現BBU3個接口呈現黃色狀態，這樣可以插線纜，并將光纖接到TX0至RX0口上，重復此步驟，直至用LC光纖對完成BBU，RRU2，RRU3的全部連線。（4）進行RRU與天線連線，默認使用2對2的模式，故將RRU和天線ANT1-ANT4連接，在線纜池里點擊選擇跳線，鼠標單擊RRU1，再鼠標單擊RRU1-ANT1，然后完成一端對一端的連接，然后單擊設備ANT1，單擊另一段，最后分別完成從初始到RRU2，RRU3之間分布天線連接。（5）再進行BBU至GPS連接，在線纜池里GPS饋線，單擊饋線，再單擊設備指示圖BBU的端口，將饋線一端連在BBU的進入IN端口，然后單擊指示圖GPS，將另一端OUT連好。（6）最后BBU與PTN相互連接，在線纜池里找到LC成對光纖線路，單擊LC進行連線，再單擊設備指示圖中的BBU設備，將該成對光纖一端連在BBU的TX端口上，同時連接至RX互聯端口上，最后單擊系統圖的PTN網絡設備，將另一端LC光纖接口連在接通PTN1設備的GE1光電口的槽位上面。

3.2? 無線配置

（1）進入無線配置的LET圖形界面。（2）左鍵單擊節點里面的機房RRU1按鈕，進入無線射頻的數據配置終端界面，首先射頻配置的單擊按鈕，進入RRU1配置射頻的界面。其中頻段范圍根據選擇TDD或者FDD制式來決定其選擇模式，RRU的收發模式根據其RRU設備與ANT設備的連線模式來選擇相應的MIMO數據模式，再在發射接收端口號的相應位置打對應的選擇勾。（3）完成RRU射頻的數據配置線路之后，RRU2-RRU3射頻數據的配置與原先RRU1保持完全相同。（4）單擊設備的LTE無線參數配置的系統界面，進行該小區的無線線路配置，由于之前在設備配置里增加并配置了3個RRU小區組網設備，所以必須創建3個小區，再進行小區的線路調試，先增加小區一，其標示ID必須保持是每個小區唯一非共享的一個數據TAC源，且TAC數據標識是? ? 4位十六進制數也保持唯一，再增加其他小區2、小區3，直至網絡中的小區保持全線路覆蓋。

3.3? 優化調試

（1）單擊LTE系統中業務測試按鈕的告警標注，項目主要根據告警的信號標識來排除系統故障，必須先排除設備本身物理配置的故障，再排除系統中數據配置故障。? ? ? ?（2）發現無線機房BBU產生了有S1-C的告警信號，核心網的機房MME也有S1-MME故障信號，這說明BBU與核心網對接數據配置產生了問題。（3）排查S6的錯誤信號，說明錯誤是MME與HSS對接的信息發生了錯誤。（4）查看業務觀察模塊，通過排查每網元的基本線路信息，可以發現PGW的PLMN是否有數據配置錯誤。（5）如果找不到相關SGW的信號報警錯誤，是因為在MME網元里面，可能有EPC地址配置的解析信息發生了對應配置錯誤。（6）最終業務驗證界面，驗證是否可以撥測，從而對線路故障排除、以及系統鏈路調試優化整體完畢。

4? ? 結語

通過IUV_LTE平臺的項目建設與實踐，相關網絡專業可以將虛擬仿真實驗與實際工程當中的項目相結合，其不但克服了因傳統通信系統設備的價格昂貴、不兼容性等缺陷，且在該虛擬仿真系統軟件中，還可以根據不同的業務場景要求進行不同的網絡項目實驗操作，實現相關無線網絡相應的組網規劃和配置;同時利用該平臺實踐與實際工程接入網項目積極緊密結合的特點，學生還可以根據實驗的設計任務，提出不同的解決辦法，并能進一步提煉出自己的專業見解，從而一方面有利于提高學生的自主學習能力，增強學生解決實際工程問題的能力;另一方面也促進了網絡工程專業相關教學改革、人才培養模式改革的積極嘗試，最終實現專業、行業、教師、學生的多贏。

[參考文獻]

[1]元泉.LTE輕松進階[M].北京：電子工業出版社，2012.

[2]百度文庫.IUV-BOX LTE全網仿真教學解決方案[EB/OL].（2018-05-08）[2021-04-10].https：//max.book118.com/html/2018/0503/164486195.shtm.

[3]姜大源.當代世界職業教育發展趨勢研究[J].中國職業技術教育，2012（18）：5-14.

（編輯 王雪芬）