胡國華，汪圣杰，顧涓涓

（合肥學(xué)院 電子信息與電氣工程系，安徽合肥230601）

通信工程專業(yè)綜合實訓(xùn)認(rèn)證模塊是合肥學(xué)院通信工程專業(yè)模塊化教學(xué)改革中的一門重要綜合實訓(xùn)課程［1］，該綜合實訓(xùn)模塊分為三個子模塊：移動通信技術(shù)子模塊、光通信技術(shù)子模塊、數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)子模塊。各子模塊依據(jù)“工學(xué)結(jié)合、項目驅(qū)動”教學(xué)理念，融入現(xiàn)代通信行業(yè)所需的工程實踐能力、崗位技能素養(yǎng)與系統(tǒng)工程分析能力，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜系統(tǒng)工程問題能力［2］，并通過工信部NCIE工程師認(rèn)證考核來鑒定學(xué)生的工程實踐能力，探索卓越工程師培養(yǎng)的綜合實訓(xùn)教學(xué)新思路［3］。

本文以移動通信技術(shù)子模塊為例來進(jìn)行分析，該子模塊分為3G WCDMA－RAN（Wideband Code Division Multiple Access－Radio Access Network）認(rèn)證方向和4G LTE（Long Term Evolution）認(rèn)證方向。依托合肥學(xué)院通信工程實訓(xùn)中心（現(xiàn)網(wǎng)商用級3G和4G全網(wǎng)實訓(xùn)平臺、SDH光傳輸實訓(xùn)平臺、數(shù)據(jù)通信實訓(xùn)平臺和三網(wǎng)融合平臺，硬件投入近700萬。）平臺來實施各子模塊實訓(xùn)教學(xué)。經(jīng)過各工程模塊問題的解決，最終實現(xiàn)運營商級移動通信整網(wǎng)穩(wěn)定工作，實現(xiàn)語音及視頻通話、開發(fā)設(shè)置用戶的彩鈴、彩信以及彩背等多媒體業(yè)務(wù)。逐漸深入的實訓(xùn)模塊教學(xué)，可激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，使他們有強烈的期盼感和成就感，渴望去體驗工程實踐并解決實際問題；教師因勢利導(dǎo)，促使學(xué)生深入理解移動通信網(wǎng)絡(luò)的布局與關(guān)鍵技術(shù)，為其畢業(yè)后從事移動通信系統(tǒng)設(shè)備的研制、開發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)和工程項目打下扎實的理論與實踐基礎(chǔ)。

1 綜合實訓(xùn)認(rèn)證模塊教學(xué)改革的思路

1.1 改革傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)思維

傳統(tǒng)通信綜合實訓(xùn)課程教學(xué)，一般為綜合課程設(shè)計［4－5］，即依據(jù)理論課程內(nèi)容，設(shè)計實驗任務(wù)以并通過實驗過程和實驗報告來進(jìn)行考核，存在著實驗任務(wù)單一、實驗內(nèi)容枯燥、實驗考核片面的問題。通信技術(shù)綜合實訓(xùn)采用模塊化教學(xué)，依據(jù)完整工程項目，設(shè)計各子模塊實訓(xùn)任務(wù)，各子模塊之間具有較強關(guān)聯(lián)性和漸進(jìn)性，完成所有子模塊任務(wù)后，進(jìn)行整網(wǎng)調(diào)測，實現(xiàn)整個移動通信系統(tǒng)運行。最終，學(xué)生可以根據(jù)自己理論基礎(chǔ)及未來就業(yè)方向，選擇四個認(rèn)證方向（如3G WCDMA－RAN方向、4G LTE方向、光通信技術(shù)方向、數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)方向）中的一個方向進(jìn)行綜合實訓(xùn)模塊學(xué)習(xí)，然后參加工信部NCIE資格認(rèn)證，通過NCIE的“通信工程師”資格認(rèn)證考核來鑒定學(xué)生的工程實踐能力。

1.2 提升學(xué)生工程素養(yǎng)

通信工程專業(yè)綜合實訓(xùn)模塊化教學(xué)，從教學(xué)模式、教學(xué)思路、教學(xué)方法和教學(xué)目標(biāo)等方面進(jìn)行改革與探索，依據(jù)商用級整網(wǎng)實訓(xùn)平臺，提供真實移動通信網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)環(huán)境，學(xué)生通過各模塊實訓(xùn)任務(wù)，實現(xiàn)對通信網(wǎng)的搭建、配置、調(diào)測、運行及整網(wǎng)維護(hù)，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力和工程素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力。

1.3 促進(jìn)聯(lián)盟高校實訓(xùn)教學(xué)水平的提高

通過通信工程專業(yè)綜合實訓(xùn)認(rèn)證模塊的構(gòu)建與實踐，提高通信技術(shù)綜合實訓(xùn)的質(zhì)量，促進(jìn)該專業(yè)教學(xué)的發(fā)展，并為安徽省應(yīng)用型本科高校聯(lián)盟提供資源共享平臺，進(jìn)一步提高聯(lián)盟高校的實訓(xùn)教學(xué)水平。

2 移動通信技術(shù)子模塊的構(gòu)建

2.1 移動通信技術(shù)子模塊簡介

將整個實訓(xùn)子模塊系統(tǒng)分解成若干個工程模塊任務(wù)實現(xiàn)，且各工程模塊的能力輸出均對應(yīng)不同方向的NCIE工程師資格認(rèn)證，移動通信技術(shù)子模塊分為3G WCDMA－RAN認(rèn)證方向和4G LTE認(rèn)證方向。如圖1所示為3G WCDMA－RAN模塊認(rèn)證方向，主要包括無線側(cè)實訓(xùn)模塊、移動交換中心CS域?qū)嵱?xùn)模塊和移動交換中心PS域?qū)嵱?xùn)模塊，且每個模塊對應(yīng)有具體的工程目標(biāo)和對應(yīng)的能力輸出。如圖2所示為4G LTE模塊認(rèn)證方向，主要包括無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計實訓(xùn)模塊、接口及協(xié)議實訓(xùn)模塊、DBS3900單站數(shù)據(jù)配置模塊和工程維護(hù)及故障處理實訓(xùn)模塊，且各模塊均對應(yīng)實訓(xùn)項目任務(wù)并有具體能力輸出［6］。

圖2 4G LTE移動通信網(wǎng)實訓(xùn)模塊

圖1 3G WCDMA移動通信網(wǎng)實訓(xùn)模塊

2.2 3G WCDMA－RAN子模塊構(gòu)建

圖3 WCDMA－RAN體系結(jié)構(gòu)

圖4 WCDMA－RAN子模塊任務(wù)分解

WCDMA移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)架如圖3所示，包括：UE（User Equiment）、UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Ac?cess Network）和CN（Core Network）部分。WCDMA－RAN子模塊為圖1中的無線側(cè)實訓(xùn)模塊部分，主要物理模塊有 RNC（Radio Network Controller），平臺物理設(shè)備為華為 BSC6900（Base Station Controller 6900），主要功能是管理和控制無線資源，實現(xiàn)對基站的管理和控制；NodeB單元，平臺物理設(shè)備為華為BBU3900（Building Base band Unit 3900）和RRU3804（Radio Remote Unit 3804），主要由傳輸子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、基帶子系統(tǒng)、射頻子系統(tǒng)和天饋子系統(tǒng)組成，實現(xiàn)UE與RNC的信息傳輸及控制。WCDMA－RAN子模塊有六大接口：UE與NodeB的Uu無線接口，NodeB與RNC的Iub接口，RNC與RNC的Iur接口，RNC與CN的Iu－CS、Iu－PS和Iu－BC接口。依據(jù)工信部NCIE通信工程師資格認(rèn)證理論測試與實踐測試要求，圍繞物理設(shè)備和具體接口，將WCDMA－RAN子模塊任務(wù)分解為如圖4所示的六個子項目來實現(xiàn)，且每個子項目均對應(yīng)能力輸出。

2.3 4G LTE子模塊構(gòu)建

LTE移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)架如圖 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承載網(wǎng)。LTE移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最大特點是“扁平化”，具體表現(xiàn)為：①取消RNC，無線接入網(wǎng)只保留基站節(jié)點；②取消核心網(wǎng)電路域（MSC Server和MGW），語音業(yè)務(wù)也全部由IP承載（VoIP）；③核心網(wǎng)分組域采用類似軟交換的架構(gòu)，實行承載與業(yè)務(wù)分離的策略。由于LTE移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)“扁平化”，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架時減少了RNC和CS域物理設(shè)備，故在圖2的4G LTE移動通信網(wǎng)實訓(xùn)模塊中沒有體現(xiàn)對CN（核心網(wǎng)）以及CS域的實訓(xùn)項目任務(wù)。

4G LTE移動通信網(wǎng)體系構(gòu)架中，MME主要處理存儲UE控制面上下文（包括UEID、狀態(tài)、跟蹤區(qū)等）、移動性管理、鑒權(quán)和密鑰管理、信令的加密、完整性保護(hù)、管理和分配用戶臨時ID等。SGW主要承擔(dān)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)的功能，包括：發(fā)起尋呼、LTE＿IDLE態(tài)UE信息管理、移動性管理、用戶面加密處理、PDCP（分組數(shù)據(jù)的包頭壓縮）、SAE承載控制、NAS信令的加密和完整性保護(hù)及承載網(wǎng)絡(luò)全I(xiàn)P化。HSS服務(wù)器是IMS（IP Multi?media Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）中控制層，支持用于處理調(diào)用／會話的IMS網(wǎng)絡(luò)實體的主要用戶數(shù)據(jù)庫。依據(jù)工信部NCIE通信工程師資格認(rèn)證理論測試與實踐測試要求，圍繞LTE移動通信網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物理設(shè)備和功能及其空中接口E－UTRA（Evolved－Universal Terrestrial Radio Access），可將4G LTE子模塊任務(wù)分解為如圖6所示的六個子項目來實現(xiàn)，且每個子項目均對應(yīng)能力輸出。

圖5 4G LTE移動通信網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

圖6 4G LTE子模塊任務(wù)分解

3 能力分析及成果

3.1 能力分析

3G WCDMA－RAN子模塊分解成WCDMA移動通信網(wǎng)的組網(wǎng)工程設(shè)計規(guī)劃、硬件設(shè)備及接口數(shù)據(jù)規(guī)劃和配置、無線側(cè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及數(shù)據(jù)配置、系統(tǒng)工程分析和故障解決等實訓(xùn)項目來實施，培養(yǎng)了學(xué)生的工程勘測規(guī)劃和設(shè)計能力、軟硬件調(diào)測和系統(tǒng)工程能力、以及系統(tǒng)維護(hù)和故障解決能力。通過WCDMA移動通信網(wǎng)的整網(wǎng)規(guī)劃、數(shù)據(jù)配置和調(diào)測運行，培養(yǎng)了學(xué)生針對WCDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)和運行的復(fù)雜系統(tǒng)工程分析問題和解決問題的能力。

4G LTE子模塊分解成LTE組網(wǎng)規(guī)劃及設(shè)計、無線側(cè)DBS3900數(shù)據(jù)配置及天饋系統(tǒng)工程設(shè)計、整網(wǎng)系統(tǒng)工程維護(hù)及故障分析處理等項目來實施，培養(yǎng)了學(xué)生對4G LTE移動通信網(wǎng)的組網(wǎng)及網(wǎng)優(yōu)設(shè)計工程能力、接口協(xié)議分析能力、天饋系統(tǒng)工程設(shè)計能力、軟硬件調(diào)測和系統(tǒng)維護(hù)工程能力。通過該模塊的實訓(xùn)，并經(jīng)過工信部NCIE通信系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證，培養(yǎng)了學(xué)生解決復(fù)雜的4G LTE移動通信網(wǎng)的構(gòu)建、調(diào)測及系統(tǒng)工程維護(hù)的能力。

3.2 成果

依托通信技術(shù)綜合課程設(shè)計，開展通信技術(shù)綜合實訓(xùn)認(rèn)證，2014級通信工程本科專業(yè)模塊化人才培養(yǎng)方案確立了通信技術(shù)綜合實訓(xùn)認(rèn)證模塊，分為3G WCDMA－RAN、4G LTE、光通信技術(shù)、數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)四個認(rèn)證方向，供學(xué)生自主選擇一個實訓(xùn)認(rèn)證方向，完成工信部NCIE“通信工程師”考核。近三年各認(rèn)證方向具體通過NCIE資格認(rèn)證情況如表1所示。

表1 通信技術(shù)綜合實訓(xùn)認(rèn)證模塊通過NCIE認(rèn)證情況

4 總結(jié)

通信工程專業(yè)綜合實訓(xùn)認(rèn)證模塊將理論知識同工程實踐密切結(jié)合，采取“1＋1”教學(xué)模式，即1名校內(nèi)教師和1名企業(yè)一線工程師共同授課，使學(xué)生具備一定的工程實踐能力、崗位技能素養(yǎng)與系統(tǒng)工程問題解決的能力；實現(xiàn)了“雙證制”培養(yǎng)模式，即學(xué)生獲得畢業(yè)證和行業(yè)資格證，拓寬了學(xué)生就業(yè)和創(chuàng)業(yè)的本領(lǐng)和途徑；探索了“工學(xué)結(jié)合”的教學(xué)模式，為實訓(xùn)教學(xué)開辟一條新的道路。

［1］ 趙茂俞，蒙爭爭，王學(xué)軍.基于德國模塊化教學(xué)模式的專業(yè)實踐與創(chuàng)新［J］.應(yīng)用型高等教育研究，2016，1（3）：34－38.

［2］ 楊亞萍，梁 豐，劉高平，等.通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案改革實踐［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報， 2015，37（6）：8 －10.

［3］ 胡永祥，楊偉豐，蔣 鴻，等.應(yīng)用型通信工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的構(gòu)建［J］.湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011，25（3）：105－108.

［4］ 鄧 煒，丁娟娟，白小偉.基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的多層次模塊化模擬實踐教學(xué)體系探索——以國際貿(mào)易專業(yè)為例［J］.教育教學(xué)論壇，2013（26）：88 －90.

［5］ 方 薈，余根堅，曹新容，等.新建本科院校信號處理課程群的構(gòu)建與探討——以閩江學(xué)院通信工程專業(yè)為例［J］.教育教學(xué)論壇，2017（1）：48 －51.

［6］ 胡國華，譚 敏.應(yīng)用型院校現(xiàn)代通信技術(shù)——3G通信網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)模塊的構(gòu)建與實踐［J］.計算機教育，2013（21）：33－36.