民航特色的“移动通信”课程教学探讨

陈万通 冯青 王续乔

摘要：移动通信是我校通信工程专业一门重要的专业必修课。本文针对现有课程课时少、实践环节少，与民航结合较差的缺点，探索将民航移动通信前沿知识融入该课程教学内容，依托“高空移动终端接入互联网”这一技术主线探讨课程的民航特色教学模式，并分析课程教学专业性内容的延伸和开放式实验设计，使课堂教学更加贴近民航特色。同时也为各类高校开展面向行业需求的课程建设提供参考和借鉴。

关键词：移动通信；民航特色；课程教学；学习兴趣

中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）16-0171-02

一、引言

移动通信是普通高校通信工程专业重要的专业必修课。近年来，以LTE和4G为代表的移动通信技术、产业和市场的飞速发展，给社会带来深刻的信息化变革的同时，也迫使各高校结合自身行业特色和优势进行移动通信的课程改革[1]。目前，“移动通信”已经作为移动互联、物联网、云计算、大数据等前沿领域的重要支撑服务，也在民航领域产生了越来越多的技术变革。例如，中国多家航空公司已宣布解除“手机禁令”，东方航空、海南航空多个航班已实现空中上网；全国民航工作会议提出，2018年将试行高空移动终端接入互联网服务[2]。预计到2021年，中国机上互联网机队规模有望接近总机队规模的50%，超过2400架。这一现象将有望彻底改变“移动通信”课程建设与民航结合较差的缺点，加强民航特色在民航院校“移动通信”课程建设中的突显，也为进一步面向行业需求实施“移动通信”课程改革提供了新的思路。

二、我校移动通信传统教学模式的主要问题

1.理论教学与民航结合不够紧密。“移动通信”是高等院校通信工程专业的重要专业课程之一，课程的教学内容主要设计无线通信的基本概念和原理、编码技术、调制技术、蜂窝组网技术、传输技术、控制和交换技术以及GSM、3/4G和LTE等典型的移动通信系统[3]。

2.实验教学内容“脱离”于行业技术需求。传统模式下，“移动通信”课程的实验教学手段多为采用实验箱式教学，其实验内容相对固定，涵盖有限，灵活性差，并且实施两三年便明显“落后”于最新的网络系统，无法做到“与时俱进”；传统的实验教学内容主要针对通信过程、基本原理和系统原型的演示与仿真[4]，既缺乏与当前的“移动互联”、“物联网”、“大数据”、“云计算”等主流技术的有效结合，又缺乏与民航行业前沿相关的应用和实践环节，导致学生的“大工程观”无法形成，同时缺乏“主动适应新技术”的能力，无法满足目前移动通信相关企业以及民航企业相关岗位对通信人才的需求[5]。

三、融入民航特色的“移动通信”课程改革

2018年全国民航工作会决议试行高空移动终端接入互联网服务，鼓励航空公司在具备客舱空地通信能力的飞机上，实现空中接入互联网，让旅客空中有WiFi。继2018年1月16日中国民航局发布《机上便携式电子设备（PED）使用评估指南》之后，中国三大电信运营商已经签约多家航空公司，逐步开展网络测试与飞机改造工作。

1.总体思路。移动通信技术深入到民航领域是大势所趋，技术上实现飞机上网和航空机载通信，主要有两种技术途径，一是ATG（Air to Ground）方案，利用地面基站与飞机通信实现民航飞机的网络接入；另一种是利用Ku频段卫星通信提供空中上网服务。其中，ATG方案与基于蜂窝通信的移动通信技术关联最为密切，ATG利用LTE实现地面基站与飞机通信，具有4G网络的技术优势，适合境内陆地航线[6]。自2014年以来，中国移动改造已并开通北京—成都、北京—上海、北京—广州三条热门航线累计超过52个基站。另一种是利用Ku频段卫星通信提供空中上网服务，其本质上是基于卫星通信的移动通信技术。由于卫星通信覆盖面广，因此该方案更适用于跨国航线。

2.理论教学环节实施策略。我校移动通信课程总学时为36学时，其中理论学时为30学时，实验学时为6学时，明显少于其他工科院校的54學时。针对课时少、内容多且与民航结合差等问题，将传统的理论教学内容分成两个部分，即基于蜂窝通信的移动通信技术与基于卫星通信的移动通信技术，每个部分自始至终贯穿一条“民航特色”的主线，将各部分的基本概念、基本原理和工作流程映射到一个实体系统上。例如，针对基于蜂窝通信的移动通信技术这一部分，可以采用基于ATG（地面基站方式）的地空宽带通信系统作为“民航特色”的主线，该系统沿飞行航路或特定空域架设地面基站，以向高空进行覆盖，即利用这些地面基站与飞机直接进行信息传输。因此，可以考虑将无线信道建模、信道编码、调制解调、蜂窝组网以及基线信息传输、控制、交换等技术在ATG系统中的具体应用体现在各章节中的理论讲授环节中，其优势在于，学生在学完本部分内容，繁杂的知识点不再是一盘散沙，而是以高度关联的方式体现在ATG这条主线上，实现了“学以致用”。

3.实验实践环节实施策略。对于移动通信课程而言，新技术层出不穷、日新月异，因此，教学过程不应再强调学生掌握了多少理论知识，而应重点培养学生获取知识的能力、工程实践能力以及对复杂问题的认识能力。为此，基于上述“民航特色”的理论授课环节，增加了多个开放式实验，由学生自主探索和研究。例如，4G LTE技术理论上可为不同高度层航线的飞机提供100Mbps以上的无线数据带宽，但与地面不同的是，飞机在万米高空高速飞行，一般时速在700—1000km，需要考虑高速飞行引起的多普勒频偏以及地面基站信息高速切换等问题带来的影响，因此教师可引导学生利用所学知识尝试给出这种特定条件下4G LTE的覆盖和接入的解决方案。

4.课改效果评价。笔者于2018年上半年在我校通信工程专业2015级“双语/全英文”试点班中实施了上述教学改革措施，相比于往年的教学效果，学生对于课程所学知识在民航行业的应用获得充分认知，学习移动通信技术的兴趣度大幅提升，对各大航空公司移动通信技术的实施情况与客户评价主动做了深入调研，同时提高了研究能力；另一方面，虽然教学内容有增无减，但以“民航特色”实际案例贯穿主线的教学方式增强了学生的学习效果。

四、结语

本文针对传统“移动通信”课程与民航结合差的缺点，以ATG地空宽带系统和卫星通信实现高空WiFi上网为两条主线，贯穿于民航院校移动通信课程的理论教学和实践环节，增加了课程的“民航特色”，其优势在于：①面向行业实施教学，人才培养迎合当前产业升级需求；②以案例为主线凝聚相关知识点，有利于学生形成知识脉络，理论联系实际；③紧密联系民航特色，提升了民航院校学生的学习兴趣；④开放式实验模式，有效地培养了学生的探索能力和团队协作能力。

参考文献：

[1]胡苏.移动通信专业课程教学设计与改革[J].教育教学论坛，2017，（16）：155-156.

[2]宗文.空中互联-运营商深耕待收获[J].中国电信业，2018，（2）：32-33.

[3]黄琳，段莉莉，曹杉杉.《移动通信》教学改革与实践[J].湖北师范学院学报（自然科学版），2014，（4）：116-118.