徐志偉,倪 潔,王 鋼,趙洪林,馬永奎

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)電信學(xué)院，黑龍江哈爾濱,150000）

基于WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)踐課理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法研究

徐志偉,倪 潔,王 鋼,趙洪林,馬永奎

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)電信學(xué)院，黑龍江哈爾濱,150000）

WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)踐課是理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程。為了讓學(xué)生能夠更好的通過實(shí)踐來理解相關(guān)理論，再通過相關(guān)理論來指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐，所以要研究和探討基于WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)踐課理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法是非常必要和有意義的。

WCDMA技術(shù)；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；中間件

1 課題研究背景

WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)踐課是哈爾濱工業(yè)大學(xué)通信工程專業(yè)的碩士研究生非常重要的選修課，也是通信專業(yè)本科生的必修課程。WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)是哈爾濱工業(yè)大學(xué)通信工程系與中興通訊公司共建的碩士生和本科生校內(nèi)實(shí)踐基地。WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)踐課應(yīng)該是理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程。但目前的實(shí)踐項(xiàng)目主要是配置基站、RNC和核心網(wǎng)的基本數(shù)據(jù)，這樣的教學(xué)方式雖然讓學(xué)生能夠了解WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要設(shè)備及相關(guān)參數(shù)的配置，但是學(xué)生在教學(xué)過程中只關(guān)注了數(shù)據(jù)的配置，并不能夠深入的理解整個(gè)系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)，只關(guān)注了部分設(shè)備數(shù)據(jù)配置，缺少對(duì)整個(gè)系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的理解。為了讓學(xué)生能夠更好的通過實(shí)踐來理解相關(guān)理論，再通過相關(guān)理論來指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐，所以要研究和探討該課題

圖1 系統(tǒng)整體框圖

是非常必要和有意義的。具體研究的內(nèi)容是基于哈爾濱工業(yè)大學(xué)與中興通訊公司共建的WCDMA移動(dòng)通信實(shí)踐基地和結(jié)合近幾年本課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，研究和制定一套更好的教學(xué)方案。

2 擴(kuò)充系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能在WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)踐課中是最重要的一部分內(nèi)容。原有系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括基站、RNC控制器和核心網(wǎng)，功能上主要是完成語(yǔ)音通信和簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)通信功能。原有系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能過于簡(jiǎn)單，不能充分全面的體現(xiàn)和完成WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的功能，尤其是不能完成移動(dòng)通信終端通過WCDMA系統(tǒng)對(duì)具體設(shè)備控制的功能，也不能很好的完成網(wǎng)絡(luò)訪問功能。由于系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能不完善，在教學(xué)中會(huì)使學(xué)生失去很大的興趣，也會(huì)使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)最核心的技術(shù)認(rèn)識(shí)不深，因此擴(kuò)充系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能是非常必要的。經(jīng)調(diào)查和研究后設(shè)計(jì)了系統(tǒng)新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

系統(tǒng)新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括以下幾部分：

（1）整個(gè)系統(tǒng)是由中興通訊WCDMA移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和奧爾斯WSN網(wǎng)絡(luò)兩分組成。

（2）根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)條件，采用中間件技術(shù)實(shí)現(xiàn)WSN和WCDMA網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。

（3）基于VPN技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的安全互聯(lián)，具體采用微軟服務(wù)器操作系統(tǒng)和ISA（互聯(lián)網(wǎng)安全加速）的VPN解決方案實(shí)現(xiàn)。

（4）WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)采用WCDMA R4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組建，主要包括基站（Node B）、RNC和核心網(wǎng)。

系統(tǒng)新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能完成如下功能：

（1）組建以WCDMA R4為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的移動(dòng)通信系統(tǒng)，設(shè)計(jì)Node B、RNC和核心網(wǎng)的主要參數(shù)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信終端通過WCDMA網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信功能。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證WCDMA移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)下行速率是14.4Mbps和上行速率是5.76Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。

（2）分析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與WCDMA移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方案，選取中間件技術(shù)的互聯(lián)方案。實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信終端通過WCDMA網(wǎng)絡(luò)訪問和控制無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的功能。通過WEB中間件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方案性能穩(wěn)定，訪問和控制的方式簡(jiǎn)單。

（3）設(shè)計(jì)基于VPN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方案，并驗(yàn)證該方案能夠?qū)SN和WCDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全互聯(lián)。通過分析進(jìn)行VPN連接前后的數(shù)據(jù)，能夠證實(shí)基于VPN技術(shù)的互聯(lián)方案是安全可靠的。

（4）通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)傳輸?shù)揭苿?dòng)通信終端，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端通過WCDMA網(wǎng)絡(luò)和WSN網(wǎng)絡(luò)對(duì)溫度傳感器的訪問和控制。

3 教學(xué)方式的改革

把原來系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能完善后，在教學(xué)方式上也要進(jìn)行必要的改革。把以前學(xué)生被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式變?yōu)榉e極主動(dòng)參與的學(xué)習(xí)方式，這主要是通過把學(xué)生進(jìn)行分組，讓學(xué)生把學(xué)到的理論知識(shí)結(jié)合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境經(jīng)過分析和討論后設(shè)計(jì)出一個(gè)具體的組網(wǎng)方案。在新的教改方案中引入正反饋優(yōu)化學(xué)習(xí)機(jī)制，這主要是通過讓學(xué)生在分析自己設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)，這樣能讓學(xué)生設(shè)計(jì)出更好的組網(wǎng)方案及得到更理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因?yàn)橄到y(tǒng)新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能比較完善，學(xué)生會(huì)對(duì)新的教學(xué)系統(tǒng)和教學(xué)方式產(chǎn)生濃厚的興趣，會(huì)積極主動(dòng)地參與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及其功能的實(shí)現(xiàn)。另外，學(xué)生在正反饋學(xué)習(xí)方式下會(huì)不斷加深理論和實(shí)踐的認(rèn)識(shí)。因此在這種新的教學(xué)方式下，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和效果都會(huì)有很大的提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

從事WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)踐課的教師們結(jié)合以前的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和查閱很多資料，經(jīng)過分析和研究后設(shè)計(jì)了系統(tǒng)新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能，使系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更合理和功能更完善，另外教師們也對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行了改革。學(xué)生們?cè)谕晟频木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能的系統(tǒng)下進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目學(xué)習(xí)，大大增加了學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，提高了理論和實(shí)踐的認(rèn)識(shí)水平，取得了良好的教學(xué)效果。

[1]孫卓.異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的接入選擇機(jī)制研究.北京郵電大學(xué)博士論文，2007.

[2]蘇賜錠.WCDMA小區(qū)搜索算法的研究與實(shí)現(xiàn)[D].華南理工大學(xué)，2010.

[3]DavidEC, Wei Hong. Wireless sensor networks [J]. communications of ACM, 2004, 47 (6):30-33.

Research on the teaching method of combining the theory and practice of mobile communication system based on WCDMA

Xu Zhiwei,Ni Jie,Wang Gang,Zhao Honglin,Ma Yongkui
（Harbin Institute of Technology,Heilongjiang Harbin,150001）

WCDMA mobile communication system practice course is a combination of theory and practice courses.In order to make students better through practice to understand the related theory,through the practice of the relevant theory to guide students,so the teaching method to study and explore the practice course of WCDMA mobile communication system based on the theory and practice is very necessary and meaningful.

WCDMA technology;wireless sensor network;middleware

全國(guó)工程專業(yè)學(xué)位研究生教育2016-2017年度自選研究課題（教改項(xiàng)目）項(xiàng)目編號(hào)：2016-ZX-143