陳美娟，朱曉榮，何愛(ài)龍

無(wú)線通信技術(shù)迅猛發(fā)展,專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)也必須與時(shí)俱進(jìn)。原有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在教學(xué)中發(fā)揮了重要作用,但是仍需要改進(jìn)以反映技術(shù)的進(jìn)步[1]；另外,隨著學(xué)生創(chuàng)新能力的增強(qiáng),對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的需求日益增加,但是部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施方法缺乏科學(xué)性。因此,隨著移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)的商用,南京郵電大學(xué)建設(shè)了TD-LTE移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò),基于該設(shè)備,實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,同時(shí)對(duì)部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用了新穎的實(shí)施方法。

1 國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究現(xiàn)狀概述

長(zhǎng)沙學(xué)院電子信息與電氣工程系基于現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備建設(shè)了TD-LTE移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室[2],目標(biāo)是培訓(xùn)學(xué)生對(duì)于LTE現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的安裝、開(kāi)通能力和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)能力,重點(diǎn)是對(duì)設(shè)備的熟練使用。蘭州交通大學(xué)電子與信息工程學(xué)院建設(shè)了基于TD-LTE的移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室,將該實(shí)驗(yàn)室定位為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃平臺(tái)、性能優(yōu)化平臺(tái)、算法設(shè)計(jì)平臺(tái)、仿真平臺(tái)、開(kāi)發(fā)測(cè)試平臺(tái)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)研究平臺(tái)[3],重點(diǎn)是基于真實(shí)設(shè)備本端做實(shí)驗(yàn)和測(cè)試等。該學(xué)校也建設(shè)了面向鐵路應(yīng)用的TD-LTE實(shí)驗(yàn)室,實(shí)現(xiàn)了鐵路調(diào)度通信、無(wú)線視頻監(jiān)控和旅客信息展示,也可以模擬鐵路沿線的無(wú)線路測(cè)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,主要側(cè)重于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用[4]。哈爾濱工程大學(xué)通信工程系建設(shè)了WCDAMA 3.5G實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生可以進(jìn)行LTE業(yè)務(wù)配置、路由器配置等實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室同時(shí)也作為企業(yè)的培訓(xùn)基地[5],提高了設(shè)備的使用率。

文獻(xiàn)[6]針對(duì)北京郵電大學(xué)電子信息類專業(yè)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),涉及了模擬電子測(cè)量、數(shù)字電子測(cè)量、微波實(shí)驗(yàn)和天線測(cè)試等。從調(diào)查問(wèn)卷和學(xué)生成績(jī)來(lái)看,整個(gè)實(shí)驗(yàn)水平和實(shí)驗(yàn)效率都得到了提升。文獻(xiàn)[7]針對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生,開(kāi)發(fā)了基于B/S架構(gòu)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)學(xué)生遠(yuǎn)程對(duì)交換機(jī)和路由器等的數(shù)據(jù)配置。該系統(tǒng)只要學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過(guò)校園網(wǎng),即可登錄到該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。

文獻(xiàn)[8]針對(duì)自動(dòng)控制的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室,介紹了其靈活性和配置架構(gòu)。用戶客戶端采用Web界面接入實(shí)驗(yàn)室；實(shí)驗(yàn)室中可控的設(shè)備包括工業(yè)網(wǎng)絡(luò)路由器和可編程邏輯控制器。該文獻(xiàn)給出了一種B/S架構(gòu)的虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。文獻(xiàn)[9]提出了一種遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室模型,基于該模型,用戶可以在物理實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的同時(shí)使用在線實(shí)驗(yàn)室做虛擬實(shí)驗(yàn)。對(duì)各種用戶角色進(jìn)行建模,并設(shè)計(jì)了用戶和遠(yuǎn)端實(shí)驗(yàn)室的交互過(guò)程。文獻(xiàn)[10]給出了遠(yuǎn)程操作的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)備控制連接圖和客戶端的圖形用戶界面。通過(guò)該系統(tǒng),用戶可以控制實(shí)驗(yàn)的組件、預(yù)約實(shí)驗(yàn),通過(guò)控制攝像頭觀察設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。該文獻(xiàn)對(duì)基于B/S架構(gòu)的虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和建設(shè)具有重要的參考價(jià)值。文獻(xiàn)[11]提出了虛擬現(xiàn)實(shí)在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的應(yīng)用。

從以上國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)可以看出,建設(shè)先進(jìn)的移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室是通信類專業(yè)院校的特點(diǎn),而基于互聯(lián)網(wǎng)的在線實(shí)驗(yàn)室是提高實(shí)驗(yàn)效率和設(shè)備利用率的有效途徑,虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)更能讓學(xué)生在深刻掌握理論知識(shí)的同時(shí)對(duì)物理設(shè)備有感性的認(rèn)識(shí)。以上關(guān)于LTE實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方案不具有在線實(shí)驗(yàn)的功能,而國(guó)外的在線實(shí)驗(yàn)室大多提供自動(dòng)控制類實(shí)驗(yàn),并沒(méi)有涉及先進(jìn)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。因此,本文提出一種虛實(shí)結(jié)合的LTE實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案,在此基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)計(jì),并對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法提出了改進(jìn)措施。

2 虛實(shí)結(jié)合TD-LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

虛實(shí)結(jié)合TD-LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)采用中興通訊系列設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中iEPC采用ZXTS-eTC500,綜合實(shí)現(xiàn)EPC的所有功能；eNodeB中的BBU(base band unit,基帶處理單元)采用ZXSDR B8200,RRU(radio remote unit,遠(yuǎn)端射頻單元)采用R8968 S1800。MiFi(Mobile WiFi)為L(zhǎng)TE/WiFi雙模上網(wǎng)終端；TE1是具有WiFi功能的電腦,并且具有通過(guò)校園網(wǎng)連接到Internet網(wǎng)絡(luò)的功能；TE2是連接到實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)的電腦；TE3是遠(yuǎn)程終端,可以通過(guò)Internet訪問(wèn)到TE1類的終端；LTE網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管服務(wù)器和FTP服務(wù)器安裝在同一臺(tái)電腦上；圖中連接到LTE網(wǎng)絡(luò)以及Internet網(wǎng)絡(luò)上的交換機(jī)是三層交換機(jī),連接電腦的可以是二層交換機(jī)。實(shí)驗(yàn)室中的電腦均可以通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)遠(yuǎn)程的LTE虛擬仿真平臺(tái)。

圖1 虛實(shí)結(jié)合TD-LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

B8200配備了CC(control and clock board,控制與時(shí)鐘板)、一塊BP(baseband processing,基帶處理)和其他單板等。BBU與EPC之間采用以太網(wǎng)電接口連接,將CC單板上的ETH0接口通過(guò)網(wǎng)線連接至以太網(wǎng)交換機(jī)ZXTR10 3950,速率為100/1 000 Mb/s自適應(yīng)。BP單板用于實(shí)現(xiàn)基帶處理,一塊單板可以支持一個(gè)8天線小區(qū),小區(qū)帶寬為20 MHz。BBU與RRU之間采用光纖接口連接,將BP單板上TX0/RX0接口通過(guò)一對(duì)光纖連接至RRU設(shè)備。

R8968 S1800是中興通信緊湊型射頻遠(yuǎn)端單元,提供 8個(gè)通道 (8×12W),支持 MIMO＆BF(beam forming,波束成形),支持多頻段 (1.9G/2.0G/2.6G)。實(shí)驗(yàn)室中的RRU使用了兩個(gè)通道,分別經(jīng)過(guò)衰減器ATS100-40-3-1.3連接至兩根小型天線TQL-1800A。

eTC500提供完整的 EPC功能,包括 MME、SGW、PGW和HSS,為小型實(shí)驗(yàn)LTE網(wǎng)絡(luò)提供小型化、單機(jī)框的解決方案。eTC500對(duì)外連接eNodeB和PDN(packet date network,分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)),機(jī)框中包括了 PPBX0、PPBB0等單板。PPBB0主要完成EPC系統(tǒng)的控制、維護(hù)和網(wǎng)管協(xié)議處理等功能,后面板有兩個(gè)接口通過(guò)網(wǎng)線連接至以ZXR10 3950智能路由交換機(jī)3950,實(shí)現(xiàn)與eNodeB(BBU)的連接。PPBX0提供網(wǎng)管服務(wù)器功能,提供EPC的日常維護(hù)和管理功能,后面板有一個(gè)接口通過(guò)網(wǎng)線連接至以太網(wǎng)交換機(jī)3950,實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)管服務(wù)器平臺(tái)的連接。

實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)服務(wù)器是一臺(tái)FTP(filetransfer protocol,文件傳輸協(xié)議)服務(wù)器。采用一臺(tái)lenovo ThinkPad筆記本電腦做為綜合服務(wù)器平臺(tái),其中安裝了eNodeB網(wǎng)管平臺(tái)服務(wù)器端軟件和FTP服務(wù)器端軟件FileZilla server,也安裝了eNodeB網(wǎng)管平臺(tái)客戶端軟件和FileZilla的客戶端軟件。這臺(tái)筆記本電腦通過(guò)網(wǎng)線連接至三層交換機(jī)ZXR103950,因而可以對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)EPC進(jìn)行訪問(wèn)。

兩個(gè)三層交換機(jī)互連,實(shí)現(xiàn)了學(xué)生用電腦與(圖中TE2類型終端)TD-LTE網(wǎng)管平臺(tái)的互聯(lián),進(jìn)行相關(guān)的上機(jī)操作實(shí)驗(yàn)。圖1中的TE1類型終端是筆記本電腦,TE1通過(guò)TD-LTE數(shù)據(jù)終端MiFi使用TD-LTE的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。TE1類型的終端安裝了遠(yuǎn)程控制軟件teamviewer,因此,通過(guò)遠(yuǎn)程終端TE3可以操作TE1,實(shí)現(xiàn)了LTE實(shí)驗(yàn)室資源的遠(yuǎn)程共享。實(shí)驗(yàn)室中的電腦均可以在線使用遠(yuǎn)程的LTE虛擬實(shí)驗(yàn)室,做到了物理環(huán)境和虛擬環(huán)境相結(jié)合。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

TD-LTE移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室目前為移動(dòng)通信相關(guān)課程提供專業(yè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境與平臺(tái),是全校相關(guān)專業(yè)本科生認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基地,承擔(dān)了通信工程專業(yè)學(xué)生的課程設(shè)計(jì),是本科生和研究生的科研平臺(tái)。

實(shí)踐項(xiàng)目可以分為3大類：第一類是本地基于TD-LTE設(shè)備的實(shí)踐項(xiàng)目；第二類是遠(yuǎn)程基于TDLTE的實(shí)踐項(xiàng)目；第三類是本地在線虛擬TD-LTE實(shí)踐項(xiàng)目。第一類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,學(xué)生使用的終端為圖1中的TE1和TE2類型,提供的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示。第二類實(shí)驗(yàn)不需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程做實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要在TE1類終端中安裝遠(yuǎn)程控制軟件,遠(yuǎn)程終端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)操作TE1類終端,從而進(jìn)行表1中的全部實(shí)驗(yàn)。第三類實(shí)驗(yàn)是基于中興通信IUV-LTE仿真平臺(tái)的實(shí)驗(yàn),不限于在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,能夠登陸Internet的終端均可做該類實(shí)驗(yàn),該類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)如表2所示。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中存在的問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)室對(duì)部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行了改進(jìn)。

表1 TD-LTE實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——基于TD-LTE設(shè)備

表2 LTE虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

表2 (續(xù)表)

4.1 TD-LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)實(shí)施方法

認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)常規(guī)做法是老師現(xiàn)場(chǎng)介紹,學(xué)生聽(tīng)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是師生及時(shí)互動(dòng),缺點(diǎn)就是當(dāng)有大批學(xué)生來(lái)認(rèn)知時(shí),老師要不斷重復(fù)講解同樣的內(nèi)容,勞動(dòng)強(qiáng)度大,影響教學(xué)效果。針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn),在TD-LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中采用了音頻教學(xué)的方法,即老師事先錄制講解內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行播放。

改進(jìn)后方法的優(yōu)點(diǎn)有：1)減輕了老師勞動(dòng)強(qiáng)度,老師不必再重復(fù)介紹相同的內(nèi)容；2)講解內(nèi)容更詳細(xì)全面,因?yàn)槭鞘孪蠕浿?老師可以對(duì)介紹內(nèi)容做充分的準(zhǔn)備。3)老師講解聲音更清楚,老師可以對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行訓(xùn)練,得到較好的語(yǔ)音效果,而音響設(shè)備可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)；4)可以暫停播放進(jìn)行互動(dòng)。這種方法已使用在大二學(xué)生的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)中,效果很好,實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和效率均得到了提高。

遠(yuǎn)程做這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí),需要制作多媒體課件,將網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 (PPT文件或圖片)與老師的講解結(jié)合起來(lái),制作為多媒體課件,使學(xué)生通過(guò)遠(yuǎn)程也能夠了解這個(gè)TD-LTE實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

4.2 TD-LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)硬件認(rèn)知實(shí)驗(yàn)實(shí)施方法

對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的認(rèn)知實(shí)驗(yàn),通常是老師將學(xué)生帶領(lǐng)到機(jī)房進(jìn)行講解。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生對(duì)設(shè)備直觀認(rèn)識(shí)效果好；缺點(diǎn)是因?yàn)閷W(xué)生人數(shù)多以及(或者)設(shè)備運(yùn)行噪音大,影響了聽(tīng)覺(jué)效果。針對(duì)存在的缺點(diǎn),我們采取了虛實(shí)結(jié)合的硬件認(rèn)識(shí)法,首先是學(xué)生通過(guò)視頻了解設(shè)備,然后有需要的同學(xué)可進(jìn)入機(jī)房進(jìn)行直觀認(rèn)知。

視頻教學(xué)有3種實(shí)施方法。1)視頻教學(xué)效果最好的方法,是將設(shè)備的圖片文件、設(shè)備運(yùn)行時(shí)拍攝的視頻文件和老師講解的音頻文件合成為一個(gè)視頻文件。因?yàn)樾枰曨l制作技術(shù),因此有難度[12]。2)易實(shí)現(xiàn)的視頻教學(xué)方法,將圖片和視頻插入到PPT文件中,老師講解這個(gè)PPT文件即可。3)最省事的方法,在錄制設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中老師同時(shí)進(jìn)行講解,因此錄制好的就是多媒體文件。這種方法的缺點(diǎn)是如果設(shè)備是在工作的,就會(huì)有噪音。

4.3 TD-LTE網(wǎng)管平臺(tái)操作實(shí)驗(yàn)實(shí)施方法

操作類實(shí)驗(yàn)常規(guī)做法是老師對(duì)基本的操作過(guò)程進(jìn)行演示,然后學(xué)生在自己的電腦上進(jìn)行更廣泛的操作練習(xí)。這種方法的缺點(diǎn)是：老師講過(guò)的操作過(guò)程,學(xué)生在操作時(shí)還是存在問(wèn)題,于是老師得將同樣的問(wèn)題解釋多遍。為了提高簡(jiǎn)單操作類實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量,我們采用了視頻實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法。與4.2節(jié)不同的是,現(xiàn)在是把老師在網(wǎng)管平臺(tái)的操作過(guò)程和講解內(nèi)容錄制成視頻。實(shí)現(xiàn)的方法是采用 “錄屏軟件”[13-14],例如Camtasia Studio、KK錄像機(jī)、屏幕錄像專家等,這些軟件提供了電腦屏幕和語(yǔ)音錄制功能,操作簡(jiǎn)單。老師首先播放這個(gè)視頻,期間可以互動(dòng)。這些視頻文件復(fù)制到學(xué)生的電腦中,后期當(dāng)學(xué)生在TE2類終端上操作有問(wèn)題時(shí)可以自行播放該視頻。這樣可以大大節(jié)省老師逐一輔導(dǎo)學(xué)生的時(shí)間,提高了實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。

4.4 TD-LTE信令流程分析

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)學(xué)生在TE2類終端上操作,可以在無(wú)線接入網(wǎng)網(wǎng)管客戶端和核心網(wǎng)客戶端進(jìn)行信令跟蹤。無(wú)線接入網(wǎng)網(wǎng)管客戶端ZXSDR OMMB可以進(jìn)行的信令跟蹤任務(wù)包括：UE級(jí)小區(qū)信令、小區(qū)信令、IMS(IP multimedia subsystem,IP多媒體子系統(tǒng))信令、TMSI(temporary mobile subscriber Identity,臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼)信令。核心網(wǎng)EPC本地維護(hù)終端可以進(jìn)行的信令跟蹤任務(wù)包括：Diameter(直徑)鏈路信令跟蹤、用戶信令跟蹤和SCTP(stream control transmission protocol,流控制傳輸協(xié)議)信令跟蹤?？梢愿櫍?)MiFi終端開(kāi)/關(guān)機(jī)流程,分析TD-LTE的雙向鑒權(quán)過(guò)程和信令加密過(guò)程,分析不同接口上傳遞的消息；2)用戶使用FTP業(yè)務(wù)的信令流程,分析不同接口上傳遞的消息。

4.5 TD-LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)性能分析

這個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生使用TE1終端,也就是具有無(wú)線上網(wǎng)功能的電腦,并且需要安裝FTP客戶端軟件FileZilla[15]。MiFi是已插入 TD-LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)USIM卡的數(shù)據(jù)終端,它是支持802.11n和TDLTE的雙模數(shù)據(jù)卡。開(kāi)啟MiFi數(shù)據(jù)卡以后,學(xué)生電腦搜索無(wú)線網(wǎng)絡(luò)MiFi并連接,然后在電腦上執(zhí)行FTP上傳和下載操作,通過(guò)多個(gè)文件的操作,計(jì)算LTE上/下行的速率與文件大小之間的關(guān)系。進(jìn)一步分析連接到同一個(gè)MiFi網(wǎng)絡(luò)上的TE1終端數(shù)量對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響,以及連接到同一個(gè)MiFi上終端的業(yè)務(wù)總量對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)需要在FTP服務(wù)器上將學(xué)生使用的FTP用戶名權(quán)限設(shè)置為可讀、可寫(xiě)。

5 實(shí)驗(yàn)效果分析

TD-LTE實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始提供的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多是認(rèn)知類型的,包括實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、TD-LTE網(wǎng)絡(luò)設(shè)備認(rèn)知；對(duì)系統(tǒng)的操作方面主要是對(duì)網(wǎng)管平臺(tái)的認(rèn)知、登錄網(wǎng)管平臺(tái)查詢?cè)O(shè)備中配置的數(shù)據(jù)；應(yīng)用類是FTP業(yè)務(wù)的速率觀察等。升級(jí)為虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)室后,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更豐富。一方面,通過(guò)LTE仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),學(xué)生可以進(jìn)行LTE網(wǎng)絡(luò)所有設(shè)備和IP承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件設(shè)備配置、數(shù)據(jù)配置,并且可以對(duì)自己配置的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。另一方面,用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng),也可以遠(yuǎn)程訪問(wèn)實(shí)驗(yàn)室,完成和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)一樣的操作。

仿真實(shí)驗(yàn)從上學(xué)期開(kāi)設(shè)到現(xiàn)在,先后承擔(dān)了本科生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和研究生的實(shí)驗(yàn)課程。生產(chǎn)實(shí)習(xí)為期2周,第1周主要是理論學(xué)習(xí),第2周是上機(jī)操作,是連續(xù)學(xué)習(xí)。課程設(shè)計(jì)為期2周,學(xué)生每天有半天在實(shí)驗(yàn)室的上機(jī)操作時(shí)間；課程設(shè)計(jì)開(kāi)設(shè)在大四階段,學(xué)生雖然結(jié)束了其他課程,但是因?yàn)榭佳袕?fù)習(xí)和找工作等原因,不能保證他們?cè)谄渌麜r(shí)間來(lái)做實(shí)驗(yàn)。研究生的實(shí)驗(yàn)課程歷時(shí)4周,總共8課時(shí)；本實(shí)驗(yàn)課程為研一學(xué)生開(kāi)設(shè),他們有其他課程還有研究課題,因此做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間主要在上課的8個(gè)課時(shí)。

圖2是年對(duì)以上3類學(xué)生在7個(gè)方面做的調(diào)查分析,依次是：是否對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)感興趣；是否有助于理解LTE網(wǎng)絡(luò)工作原理；是否有助于理解OTN(optical transport network,光傳輸網(wǎng)絡(luò))工作原理；是否有助于理解路由技術(shù)；實(shí)驗(yàn)中與同學(xué)的合作/交流程度是否頻繁；與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相比仿真實(shí)驗(yàn)的效率是否很高；與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相比是否更愿意選擇仿真實(shí)驗(yàn)。

圖2 仿真實(shí)驗(yàn)調(diào)查分析

從數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以看出,生產(chǎn)實(shí)習(xí)的同學(xué)對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)非常感興趣,對(duì)他們學(xué)習(xí)路由技術(shù)非常有幫助,在實(shí)驗(yàn)中他們的交流非常多,實(shí)驗(yàn)效率很高,但是其認(rèn)為該系統(tǒng)對(duì)理解LTE的工作原理幫助不是非常大,更愿意做真實(shí)實(shí)驗(yàn)。課程設(shè)計(jì)的同學(xué)各方面的評(píng)價(jià)比較均衡,大部分同學(xué)對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)非常感興趣,認(rèn)為非常有幫助和有一定幫助的各占一半,同學(xué)之間的交流比較多,實(shí)驗(yàn)效率相對(duì)較高,認(rèn)為仿真實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)均可以接受。對(duì)于研究生實(shí)驗(yàn)課程的同學(xué)來(lái)說(shuō),有較多的人對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)非常感興趣,認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)有助于理解LTE系統(tǒng),不認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)對(duì)理解OTN和路由技術(shù)非常有幫助,實(shí)驗(yàn)中他們的交流較多,但是認(rèn)為自己做該實(shí)驗(yàn)的效率很低,大多數(shù)沒(méi)有非常強(qiáng)烈的愿望選擇做該實(shí)驗(yàn)。

從分析結(jié)果可以看出,基本相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,不同的學(xué)生的收獲不同?？傮w來(lái)看,集中實(shí)驗(yàn)比分散實(shí)驗(yàn)的效果要好,課時(shí)多的情況下學(xué)生的收獲更多。因此,該分析結(jié)果也指出了今后工作的改進(jìn)方向,對(duì)于生產(chǎn)實(shí)習(xí)來(lái)說(shuō),真實(shí)實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的效果最好,因?yàn)闀r(shí)間充裕；對(duì)于課程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),一份比較詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)比較好,因?yàn)樗麄冃枰咝Ш挽`活地利用時(shí)間；對(duì)于研究生實(shí)驗(yàn)課程來(lái)說(shuō),應(yīng)該集中安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間,提高實(shí)驗(yàn)效率。

6 結(jié)束語(yǔ)

在無(wú)線通信技術(shù)迅速發(fā)展的今天,人們對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求出現(xiàn)了爆炸式增長(zhǎng)。為配合學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐4G的TD-LTE技術(shù),我們采用中興通信設(shè)備和IUV LTE仿真軟件建設(shè)了TD-LTE虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)室,設(shè)計(jì)了多種類型的真實(shí)實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)。在課時(shí)允許的情況下,學(xué)生可以同時(shí)進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室下一階段建設(shè)的重點(diǎn)在虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)方面,思想是使得實(shí)驗(yàn)室中更多的物理設(shè)備能夠通過(guò)遠(yuǎn)程來(lái)控制,增強(qiáng)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的真實(shí)感和為實(shí)驗(yàn)者提供更多的操作設(shè)備的機(jī)會(huì)。

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