应用型通信工程专业综合实训认证模块的构建与实践——以移动通信实训模块NCIE认证为例

胡国华，汪圣杰，顾涓涓

（合肥学院 电子信息与电气工程系，安徽合肥230601）

通信工程专业综合实训认证模块是合肥学院通信工程专业模块化教学改革中的一门重要综合实训课程［1］，该综合实训模块分为三个子模块：移动通信技术子模块、光通信技术子模块、数据通信与计算机网络子模块。各子模块依据“工学结合、项目驱动”教学理念，融入现代通信行业所需的工程实践能力、岗位技能素养与系统工程分析能力，培养学生解决复杂系统工程问题能力［2］，并通过工信部NCIE工程师认证考核来鉴定学生的工程实践能力，探索卓越工程师培养的综合实训教学新思路［3］。

本文以移动通信技术子模块为例来进行分析，该子模块分为3G WCDMA－RAN（Wideband Code Division Multiple Access－Radio Access Network）认证方向和4G LTE（Long Term Evolution）认证方向。依托合肥学院通信工程实训中心（现网商用级3G和4G全网实训平台、SDH光传输实训平台、数据通信实训平台和三网融合平台，硬件投入近700万。）平台来实施各子模块实训教学。经过各工程模块问题的解决，最终实现运营商级移动通信整网稳定工作，实现语音及视频通话、开发设置用户的彩铃、彩信以及彩背等多媒体业务。逐渐深入的实训模块教学，可激发学生自主学习兴趣，使他们有强烈的期盼感和成就感，渴望去体验工程实践并解决实际问题；教师因势利导，促使学生深入理解移动通信网络的布局与关键技术，为其毕业后从事移动通信系统设备的研制、开发、生产、维护和工程项目打下扎实的理论与实践基础。

1 综合实训认证模块教学改革的思路

1.1 改革传统实训教学思维

传统通信综合实训课程教学，一般为综合课程设计［4－5］，即依据理论课程内容，设计实验任务以并通过实验过程和实验报告来进行考核，存在着实验任务单一、实验内容枯燥、实验考核片面的问题。通信技术综合实训采用模块化教学，依据完整工程项目，设计各子模块实训任务，各子模块之间具有较强关联性和渐进性，完成所有子模块任务后，进行整网调测，实现整个移动通信系统运行。最终，学生可以根据自己理论基础及未来就业方向，选择四个认证方向（如3G WCDMA－RAN方向、4G LTE方向、光通信技术方向、数据通信与计算机网络方向）中的一个方向进行综合实训模块学习，然后参加工信部NCIE资格认证，通过NCIE的“通信工程师”资格认证考核来鉴定学生的工程实践能力。

1.2 提升学生工程素养

通信工程专业综合实训模块化教学，从教学模式、教学思路、教学方法和教学目标等方面进行改革与探索，依据商用级整网实训平台，提供真实移动通信网络实训环境，学生通过各模块实训任务，实现对通信网的搭建、配置、调测、运行及整网维护，提高学生的工程应用能力和工程素养，培养学生解决复杂工程问题能力。

1.3 促进联盟高校实训教学水平的提高

通过通信工程专业综合实训认证模块的构建与实践，提高通信技术综合实训的质量，促进该专业教学的发展，并为安徽省应用型本科高校联盟提供资源共享平台，进一步提高联盟高校的实训教学水平。

2 移动通信技术子模块的构建

2.1 移动通信技术子模块简介

将整个实训子模块系统分解成若干个工程模块任务实现，且各工程模块的能力输出均对应不同方向的NCIE工程师资格认证，移动通信技术子模块分为3G WCDMA－RAN认证方向和4G LTE认证方向。如图1所示为3G WCDMA－RAN模块认证方向，主要包括无线侧实训模块、移动交换中心CS域实训模块和移动交换中心PS域实训模块，且每个模块对应有具体的工程目标和对应的能力输出。如图2所示为4G LTE模块认证方向，主要包括无线网络规划与设计实训模块、接口及协议实训模块、DBS3900单站数据配置模块和工程维护及故障处理实训模块，且各模块均对应实训项目任务并有具体能力输出［6］。

图2 4G LTE移动通信网实训模块

图1 3G WCDMA移动通信网实训模块

2.2 3G WCDMA－RAN子模块构建

图3 WCDMA－RAN体系结构

图4 WCDMA－RAN子模块任务分解

WCDMA移动网络系统构架如图3所示，包括：UE（User Equiment）、UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Ac⁃cess Network）和CN（Core Network）部分。WCDMA－RAN子模块为图1中的无线侧实训模块部分，主要物理模块有 RNC（Radio Network Controller），平台物理设备为华为 BSC6900（Base Station Controller 6900），主要功能是管理和控制无线资源，实现对基站的管理和控制；NodeB单元，平台物理设备为华为BBU3900（Building Base band Unit 3900）和RRU3804（Radio Remote Unit 3804），主要由传输子系统、控制子系统、基带子系统、射频子系统和天馈子系统组成，实现UE与RNC的信息传输及控制。WCDMA－RAN子模块有六大接口：UE与NodeB的Uu无线接口，NodeB与RNC的Iub接口，RNC与RNC的Iur接口，RNC与CN的Iu－CS、Iu－PS和Iu－BC接口。依据工信部NCIE通信工程师资格认证理论测试与实践测试要求，围绕物理设备和具体接口，将WCDMA－RAN子模块任务分解为如图4所示的六个子项目来实现，且每个子项目均对应能力输出。

2.3 4G LTE子模块构建

LTE移动通信网络系统构架如图 5所示，包括：UE（User Equiment）、eNodeB（Evolved Node B）、MME（Mobility Management Entity）、SGW （Serving GateWay）、HSS（Home Subscriber Server）、IMS（IP Multimedia Subsystem）和IP承载网。LTE移动通信网络结构的最大特点是“扁平化”，具体表现为：①取消RNC，无线接入网只保留基站节点；②取消核心网电路域（MSC Server和MGW），语音业务也全部由IP承载（VoIP）；③核心网分组域采用类似软交换的架构，实行承载与业务分离的策略。由于LTE移动通信网络结构“扁平化”，在网络构架时减少了RNC和CS域物理设备，故在图2的4G LTE移动通信网实训模块中没有体现对CN（核心网）以及CS域的实训项目任务。

4G LTE移动通信网体系构架中，MME主要处理存储UE控制面上下文（包括UEID、状态、跟踪区等）、移动性管理、鉴权和密钥管理、信令的加密、完整性保护、管理和分配用户临时ID等。SGW主要承担业务网关的功能，包括：发起寻呼、LTE＿IDLE态UE信息管理、移动性管理、用户面加密处理、PDCP（分组数据的包头压缩）、SAE承载控制、NAS信令的加密和完整性保护及承载网络全IP化。HSS服务器是IMS（IP Multi⁃media Subsystem，IP多媒体子系统）中控制层，支持用于处理调用／会话的IMS网络实体的主要用户数据库。依据工信部NCIE通信工程师资格认证理论测试与实践测试要求，围绕LTE移动通信网体系结构物理设备和功能及其空中接口E－UTRA（Evolved－Universal Terrestrial Radio Access），可将4G LTE子模块任务分解为如图6所示的六个子项目来实现，且每个子项目均对应能力输出。

图5 4G LTE移动通信网体系结构

图6 4G LTE子模块任务分解

3 能力分析及成果

3.1 能力分析

3G WCDMA－RAN子模块分解成WCDMA移动通信网的组网工程设计规划、硬件设备及接口数据规划和配置、无线侧网络规划及数据配置、系统工程分析和故障解决等实训项目来实施，培养了学生的工程勘测规划和设计能力、软硬件调测和系统工程能力、以及系统维护和故障解决能力。通过WCDMA移动通信网的整网规划、数据配置和调测运行，培养了学生针对WCDMA移动通信网络规划、建设和运行的复杂系统工程分析问题和解决问题的能力。

4G LTE子模块分解成LTE组网规划及设计、无线侧DBS3900数据配置及天馈系统工程设计、整网系统工程维护及故障分析处理等项目来实施，培养了学生对4G LTE移动通信网的组网及网优设计工程能力、接口协议分析能力、天馈系统工程设计能力、软硬件调测和系统维护工程能力。通过该模块的实训，并经过工信部NCIE通信系统工程师资格认证，培养了学生解决复杂的4G LTE移动通信网的构建、调测及系统工程维护的能力。

3.2 成果

依托通信技术综合课程设计，开展通信技术综合实训认证，2014级通信工程本科专业模块化人才培养方案确立了通信技术综合实训认证模块，分为3G WCDMA－RAN、4G LTE、光通信技术、数据通信与计算机网络四个认证方向，供学生自主选择一个实训认证方向，完成工信部NCIE“通信工程师”考核。近三年各认证方向具体通过NCIE资格认证情况如表1所示。

表1 通信技术综合实训认证模块通过NCIE认证情况

4 总结

通信工程专业综合实训认证模块将理论知识同工程实践密切结合，采取“1＋1”教学模式，即1名校内教师和1名企业一线工程师共同授课，使学生具备一定的工程实践能力、岗位技能素养与系统工程问题解决的能力；实现了“双证制”培养模式，即学生获得毕业证和行业资格证，拓宽了学生就业和创业的本领和途径；探索了“工学结合”的教学模式，为实训教学开辟一条新的道路。

［1］ 赵茂俞，蒙争争，王学军.基于德国模块化教学模式的专业实践与创新［J］.应用型高等教育研究，2016，1（3）：34－38.

［2］ 杨亚萍，梁 丰，刘高平，等.通信工程专业人才培养方案改革实践［J］.电气电子教学学报， 2015，37（6）：8 －10.

［3］ 胡永祥，杨伟丰，蒋 鸿，等.应用型通信工程专业实践教学体系的构建［J］.湖南工业大学学报，2011，25（3）：105－108.

［4］ 邓 炜，丁娟娟，白小伟.基于创新型人才培养的多层次模块化模拟实践教学体系探索——以国际贸易专业为例［J］.教育教学论坛，2013（26）：88 －90.

［5］ 方 荟，余根坚，曹新容，等.新建本科院校信号处理课程群的构建与探讨——以闽江学院通信工程专业为例［J］.教育教学论坛，2017（1）：48 －51.

［6］ 胡国华，谭 敏.应用型院校现代通信技术——3G通信网络实训模块的构建与实践［J］.计算机教育，2013（21）：33－36.