基于LTE仿真平台的移动通信技术创新实验模式的研究与应用

张水锋，陈 帅，程 庆

移动通信（mobile communications）是沟通移动用户与固定点用户之间或移动用户之间的通信方式.移动通信技术实训课程是理论教学的深化和补充，具有较强的实践性，是一门重要的电子通信类专业必修课.随着科学技术迅速发展，要求学生不仅需要掌握移动通信方面的基本理论知识，而且还需要掌握基本的实验技能及一定的科学研究能力.通过该实训课程的学习，使学生巩固和加深移动通信技术的理论知识，使学生对移动通信原理、系统与设备有全面直观的认识.通过实践进一步加强学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养，同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后工作打下良好的基础.[1]

1 LTE仿真平台创新实验的提出

我校现有移动通信技术实训项目

项目编号 实验项目名称 实验类型 开出要求 学时分配0608070360601 伪随机序列产生实验与短信收发实验 验证 必修 4 0608070360602 核心网设备介绍实验与核心网网管系统基本操作实验 验证 必修 4 0608070360603 核心网离线配置及恢复实验与核心网网管设置实验 验证 必修 4 0608070360604 MME数据配置实验与SGW&PGW数据配置实验 验证 必修 4 0608070360605 网络拓扑及基站设备认知实验与eNodeB网管软件认知实验 验证 必修 4 0608070360606 eNodeB网管配置及恢复实验与eNodeB基本数据配置实验 验证 必修 4 0608070360607 eNodeB传输数据配置实验与eNodeB无线数据配置实验 综合 必修 4 0608070360608 简易基站的常用配置实验与网络配置实验 验证 必修 4 0608070360609 简易基站的LTE配置实验 验证 必修 4学时总计 36

以实验2为例说明现有的实训情况：核心网设备介绍实验与核心网网管系统基本操作实验.

实验2-1：核心网设备介绍实验

实验目的：通过对TD-LTE网络架构介绍性学习，熟知TD-LTE网络架构；了解核心网在网络中的位置；学习核心网各个网元的主要功能.这部分实验需要教师演示和讲解，帮助学生了解核心网的架构就可以了.

实验2-2：核心网网管系统基本操作实验

实验目的：通过对核心网web管理的讲解，让学生对核心网的管理有个整体的了解和学习.掌握核心网web管理的登陆以及基本操作方法.这部分需要教师讲解核心网web管理的基本知识，学生登录web管理系统.

从上面的实验2的介绍可知，现有的实验项目虽然可以完成基本的教学任务，存在以下问题：

（1）实训项目数量较多，可是内容过于简单，导致实训教学过程中，大部分学生在规定的教学时间内提前完成任务.

（2）学生学不到足够的实验技术，对于移动通信的理解也不够深入.

（3）实训设备昂贵，学习经费有限，目前实验室只购买了一套硬件设备.

（4）技术发展迅速，设备淘汰快，要实时购买新的设备.

为了解决这个问题，本课题提出了基于LTE仿真平台的移动通信技术实训创新实验的研究与实现.目的是提高学生的学习兴趣，使实训课更生动形象，帮助学生理解枯燥的移动通信理论.

图1 LTE仿真平台实现简易移动通信系统的示意图

LTE仿真平台具有以下优点：

（1）增加实训课的内容，解决学生在规定的课时提前完成任务的问题；

（2）让学生掌握更多的实验仿真技术，加深对移动通信的理解；

（3）实现多套设备仿真不需要购买过多的实验设备，节省实验经费；

（4）实现实时新设备仿真，解决设备淘汰的问题.仿真平台的内容可以随时修改，不像硬件设备连线施工耗时耗力.

2 LTE仿真平台新增实验项目

LTE系统仿真系统旨在帮助学校在没有真实设备的环境下，能让学生熟悉和了解LTE基站设备的操作维护，网络数据的配置，了解LTE接入技术在运营商中的典型应用场景，同时掌握PTN新一代传送网技术，丰富学生的专业知识，提高学生的实践技能.[2]本课题主要研究基于LTE仿真平台的移动通信技术实训创新实验，目标是设计出6～9个移动通信实训创新实验.下面给出本课题组采用LTE仿真平台已经做出的三个实验项目.[3]

图2 LTE仿真平台做多个RRU的移动通信系统的示意图

图3 LTE仿真平台移动通信系统基站验证的示意图

图4 LTE仿真平台移动通信系统手机入网验证的示意图

基于LTE仿真平台做的一个移动通信系统创新实验，不仅可以仿真移动通信系统的网络架构，还能进行虚拟基站验证和手机入网验证，通过LTE的仿真平台可以增大现有实验项目的趣味性，还可以让实验项目内容更加丰富.

本课题新增的创新实验项目名称如下：

（1）BBU传输线连接

（2）DEBUG线连接

（3）配置BBU、RRU设备的机架及相关参数

（4）传输资源及全局端口配置

（5）创建子网及父亲点

（6）RRU天线馈线及传输线的连接

（7）基站资源配置

（8）IP参数及静态路由配置

（9）基站信号及业务的验证

3 解决的问题及特色

解决的问题：现有实验内容过于简单乏味，学生学习兴趣不高，实训项目数量较多，可是内容过于简单，导致实训教学过程中，大部分学生在规定的教学时间内提前完成任务.学生学不到足够的实验技术，对于移动通信的理解也不够深入.实训设备昂贵，学习经费有限，目前实验室只购买了一套硬件设备.技术发展迅速，设备淘汰快，要实时购买新的设备.本课题采用LTE仿真平台可以解决上面的问题.[4]

特色：提高学生的学习兴趣，使实训课更生动形象，增加实训课的内容，解决学生在规定的课时提前完成任务的问题；让学生掌握更多的实验仿真技术，加深对移动通信的理解；实现多套设备仿真不需要购买过多的实验设备，节省实验经费；实现实时新设备的仿真，解决设备淘汰的问题，仿真平台的内容可以随时修改，不像硬件设备连线施工耗时耗力.[5]

4 小结

本文介绍了LTE仿真平台的优势，并列出新的实验项目.通过新的实验项目可以提高学生的学习积极性，还能节省设备成本，便于实时更新实验项目.