LTE移動通信實訓教學平臺的構建

劉小莉， 王 俊， 余 翔， 張家波， 劉 鴻

(重慶郵電大學 通信與信息工程學院，重慶 400065)

·實驗教學示范中心建設·

LTE移動通信實訓教學平臺的構建

劉小莉， 王 俊， 余 翔， 張家波， 劉 鴻

(重慶郵電大學 通信與信息工程學院，重慶 400065)

闡述了重慶郵電大學移動通信與網絡國家級實驗示范中心LTE移動通信實踐教學平臺的組網構建和實訓項目的設置。平臺建設包括TDD、FDD兩種LTE制式的硬件平臺建設和軟性的教學資源建設，采用運營級設備，并與現有實驗平臺聯合組網，形成了模擬運營商的全程全網、全業務的下一代融合信息網絡實驗實訓平臺。該平臺服務于本校的教學和科研工作，同時也能擴大移動通信與網絡國家級實驗示范中心在信息類高校中的輻射示范作用。

長期演進； 移動通信； 融合網絡； 實訓平臺

0 引 言

隨著移動互聯網的快速發展、LTE在全世界的快速商用，移動通信已進入LTE時代[1]；并且隨著國內TD-LTE運營牌照的發放，各大運營商紛紛部署自己的LTE網絡，LTE產業的發展將需要大量的LTE技術人才。信息通信類高校作為信息通信專業人才培養基地，應該承擔培養LTE技術人才的重任。但目前實驗室有不少設備逐步落后、過時，不能滿足通信專業教學需要。行業的高速發展推動了高校實驗室的建設，重慶郵電大學以“中央地方共建實驗室”為契機，根據信息類本科、研究生教育教學的實際狀況，部署和建設了LTE專業實踐教學平臺，建立起以學生能力培養為核心系統的下一代融合信息網絡實驗實訓平臺，服務于本校的教學和科研，并推動移動通信與網絡國家級實驗示范中心對行業和相關院校的輻射示范作用[2]。

1 平臺構建目標

LTE實訓平臺分為硬件建設和軟性教學資源建設兩個部分。LTE實訓平臺建設目標就是推動新技術、培養適應行業需求的人才。通信行業的發展極大推動了通信工程專業的發展[3]，其發展趨勢決定了通信專業新平臺需要向行業看齊，同時實驗平臺是學生探索知識、創新發現的場所，引入新技術，便于學生了解通信新技術，并啟發學生的創新開發意識，從而提升學生的就業競爭力，也進一步推動通信新技術在行業中的應用[4]。除建設硬件平臺外，軟件教學資源建設亦是新平臺建設需要考慮的重點，實訓平臺建設要充分考慮教學的開展，首先是要服務于教學[5]。新建LTE實訓平臺需要與實驗中心現有的無線通信系統、光傳輸系統、交換平臺等實訓平臺聯合組網，實現模擬電信運營商現網環境的整體通信網。

因此，LTE實訓平臺是要建設基于現有實驗網的、全程全網全業務的下一代融合信息網絡實驗實訓平臺，服務于本校的教學和科研，并努力擴大移動通信與網絡國家級實驗示范中心的輻射示范作用。

2 實訓平臺建設

實訓平臺硬件建設方面主要從新建LTE實驗網、LTE仿真教學平臺及LTE智能終端開發平臺幾個方面著手，同時整合本實驗中心現有的實驗資源，形成以IMS為核心網、以PTN為高速分組傳送網、以高速光纖接入(GPON)和高速無線接入(LTE)為高速寬帶接入網的高速融合信息通信專業實驗網絡。

2.1 LTE實訓平臺建設

(1) LTE實驗網應兼容TDD、FDD兩種制式以滿足行業需求，包括演進的分組核心網(EPC)、演進型陸地無線接入網(E-UTRAN)和用戶終端設備(UE)3個部分[6]?？紤]各大運營商采用的LTE制式，核心網兼容TDD、FDD兩種制式[7]，無線接入側TDD和FDD分開建設，能夠實現語音通話、高速無線數據通信、即時通信等業務。LTE實驗網采用網管軟件與實驗軟件聯合管理，解決運營級設備不能滿足多人多次上機實驗的問題。能夠實現實驗管理功能，設備網管功能能夠對LTE實驗網設備進行統一管理。

(2) 基于LTE實驗網的LTE系統仿真教學平臺，能夠仿真基站概預算、仿真LTE基站規劃、仿真LTE核心網組網等功能[8]。仿真平臺與LTE實驗網配套，能夠與LTE實驗網進行業務驗證。仿真平臺采用服務器/客戶端模式，一臺服務器可支持40個客戶端同時授課，即可供40名學生同時使用。

(3) 新建LTE智能終端開發平臺，包括智能開發終端硬件和Android、iOS等操作系統[9]，既可作為普通LTE實驗終端用，也可進行軟硬件二次開發，作為移動互聯網軟硬件創新開發平臺。利用此平臺開展學生創新實踐活動，同時為老師、研究生提供科研平臺。

LTE實驗網如圖1所示。

圖1 LTE實驗平臺拓撲結構

2.2 融合實驗網絡建設

LTE實驗網將與本實驗中心現有的高速PTN光傳送網、IMS核心網、VoIP軟交換設備、TD-SCDMA核心網、高速光接入網等實現網絡融合[10]。

以10G PTN分組光傳送網作為整個實訓網絡的承載網，TD、LTE的基站信號均通過PTN環網進行傳送至TD核心網和LTE核心網。GPON光接入平臺的數據業務可以通過PTN環網承載，與校園網對接訪問外網。LTE核心網通過VOLTE服務系統和IMS核心網對接，實現LTE語音業務的互聯互通。建成后的實驗室高速融合網絡拓撲如圖2所示。

3 實訓平臺軟件教學資源建設

通過LTE專業實驗平臺的建設，本實驗中心將與設備商及其代理公司進行長期合作，不斷完善實踐教學體系，實施校企聯合師資隊伍建設、實驗實訓教材建設、新課程開發、聯合授課等。通過聯合教學資源建設，提高師資隊伍水平，尤其是提高中青年教師的實踐教學能力和科研能力，完善移動通信技術課程體系[11]。爭取將LTE移動通信實踐教學平臺建設成為本地區LTE技術培訓中心，為我國西南地區的高校通信專業學生、企業員工提供培訓服務，支持我國西南區域信息產業的發展。

圖2 以IMS為核心的高速融合網絡實驗網拓撲圖

(1) 師資隊伍建設。新建LTE實踐教學平臺可繼續實踐特色鮮明的校企互動式師資能力持續提升機制。通過購置LTE實驗網相關平臺，激勵和支持實驗教師直接進入國內知名通信企業學習，通過融入行業，持續提升師資水平；不斷提高實驗中心師資隊伍水平，尤其是中青年教師的科研實力，通過教師的最新研究成果反哺教學，提高教師教學水平[12]。在LTE建設過程中，可以通過隨工培訓、現場培訓、假期培訓、工程現場實習等幾種模式進行師資隊伍培訓。

(2) 教材建設。新增LTE實踐教學平臺計劃和企業合作編寫實驗實訓教材1本，共同開發LTE實踐教學課件，使移動通信技術與網絡系列實訓教材更加完整。

(3) 校企聯合課程建設。LTE課程開發的目標是學校與企業一起建立基于工作任務驅動，工作過程為導向的人才培養體制和針對性的課程體系，最終形成具有工程教育特色的課程體系[13]，實驗中心與企業合作進行聯合課程開發，定期探討課程建設的條件和實行辦法，結合學校課程設置和實驗室建設內容共同建設好國家級實驗示范中心。

(4) 校企聯合授課。在LTE實踐教學平臺建設的初期階段，為了確保實驗室能夠順利進行實踐教學工作，實驗中心和企業合作開展聯合授課，學校在進行專業實踐模塊授課時，邀請相關公司派遣高級工程師到實驗室承擔一定學時的授課，順利完成LTE專業實踐課程的授課；學校在進行專業課程實訓時，邀請相關公司派遣高級工程師到校進行實訓指導。

4 實訓項目及內容開展

該專業實訓平臺建成后，可以就LTE系統產品、網絡架構、部署策略等LTE移動通信系統項目、LTE系統仿真實訓項目、LTE無線網絡規劃與優化3個方面進行實訓和研究，同時結合現有IMS、PTN、TD-SCDMA、寬帶接入等實訓平臺設備，開展聯網設計與調測等實訓項目。

(1) LTE移動通信系統項目包括系統認知實習類、系統配置類、維護測試類和綜合分析設計類項目；使學生了解網絡架構、接口協議、關鍵技術、信令流程等LTE的基本原理，并掌握LTE設備的現場維護技能，包括產品架構、典型配置、設備管理、傳輸管理無線管理等。同時可根據行業人才需求，針對不同崗位、不同層次、不同領域進行技術培訓，培養學生設備調試、業務開通、系統維護、故障處理等技能，全面掌握LTE接入、核心交換等LTE移動通信技術，讓學生在學校實驗室中能掌握到行業領先的LTE移動通信技術。

(2) LTE系統仿真平臺實驗實訓項目主要包括LTE系統硬件組網仿真、終端模擬接入仿真、系統數據配置及仿真分析、系統設備告警上報等功能仿真、網絡仿真及分析等5個部分。通過模擬真實系統的各種環境、操作維護平臺、建站環境和MML業務配置界面，完全模仿真實業務數據配置，并與實驗平臺配合，使學生更好地掌握LTE移動通信基本原理，熟悉LTE設備的數據配置和系統操作維護。

(3) LTE智能終端開發平臺屬應用開發類平臺，涉及到軟硬件的開發設計，可根據硬件和iOS、安卓等軟件開發環境，通過開放的軟硬件開發接口，開發基于LTE移動通信網絡的多種應用項目，使感興趣的同學可以從事相關研發設計學習。

(4) LTE無線網絡規劃與優化包括網絡規劃優化流程、LTE網絡規劃、LTE網絡路測及優化等幾個部分[14]，使學生掌握LTE無線網絡規劃優化的原理、流程、優化工具平臺、優化經驗和典型的優化案例，成為能夠從事無線網絡規劃設計、優化等工作的高素質、高技能人才。

(5) LTE與分組傳輸實驗平臺PTN、VoIP系統、IMS、TD-SCDMA、寬帶接入系統聯調實訓項目，從通信業務到傳輸網絡到接入網絡各個環節開設網絡聯合組網及調測實訓，使學生理解全程全網的概念，初步具備通信網絡工程師的素質。

5 結 語

LTE移動通信實訓平臺是中央地方共建示范實驗中心項目，也是基于通信行業的新技術而建立的平臺。LTE新平臺將與學院原有的各個網絡平臺整網運行，并開展基于LTE平臺和融合平臺的實驗實訓項目，起到了良好的教學效果，學生對通信網絡結構和移動通信新技術有了明確認識，得到學生和企業的好評。當然，我們還需要通過不斷的教學實踐和改革，不斷完善實驗教學體系、方法和內容，培養高質量的通信人才。

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Construction of the LTE Mobile Communication Training Platform

LIUXiaoli,WANGJun,YUXiang,ZHANGJiabo，LIUHong

(School of Communication and Information Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China)

This paper presents the networks design and training programs setting of LTE mobile communication training platform in Chongqing University of Posts and Telecommunications, which belongs to the Mobile Communications and Network State-level Lab Center. Cooperating with other platforms of the lab, the platform consists of hardware, software, and teaching resource, then forms the next generation fusing information network training platform simulating telecom operators network, and provides full-fledged services. It has been widely used in the teaching and research, and expands the experimental efforts of the lab center in the other information colleges and universities.

long term evolution(LTE); mobile communication; converted network; training platform

2016-06-23

2013年中央與地方共建高等學校專項資金項目，LTE移動通信實踐教學平臺重慶市財政局政府采購計劃編號(13A4441)

劉小莉(1980-)，女，四川遂寧人，學士，講師，主要從事通信工程規劃與設計的教學和研究。

Tel.:13527555281; E-mail：liuxl@cqupt.edu.cn

TP 391；G 642

A

1006-7167(2017)05-0154-03