曾張帆　周艷玲　劉文超　邢賽楠

摘 要：4G/5G通信技術(shù)是當(dāng)前和未來(lái)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展方向，有著廣闊的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。在人才市場(chǎng)上，企業(yè)對(duì)熟練掌握4G/5G技術(shù)的大學(xué)畢業(yè)生求賢若渴。因此，如何在本科教育中培養(yǎng)高素質(zhì)4G/5G通信人才是高校教師需要思考的問(wèn)題。針對(duì)4G/5G中的協(xié)議棧技術(shù)，對(duì)高校《無(wú)線通信》課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了改進(jìn)并實(shí)施在課堂中，大大促進(jìn)了學(xué)生的積極性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：4G/5G；無(wú)線通信；協(xié)議棧；課程改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.02.078

1 前言

近年來(lái)，4G/5G通信技術(shù)成為了無(wú)線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，各個(gè)國(guó)家都在緊密部署4G/5G的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，以提供更穩(wěn)定，更高效的用戶體驗(yàn)。在人才市場(chǎng)上，各大通信企業(yè)如華為、中興、愛(ài)立信等均對(duì)熟練掌握4G/5G技術(shù)的大學(xué)畢業(yè)生伸出橄欖枝，且待遇豐厚。4G/5G技術(shù)從技術(shù)特點(diǎn)上大致可以分為物理層技術(shù)和協(xié)議棧技術(shù)。物理層技術(shù)包括《通信原理》課程所學(xué)的各項(xiàng)技術(shù)，如編碼，調(diào)制等。協(xié)議棧技術(shù)包括資源調(diào)度、移動(dòng)管理、數(shù)據(jù)加密等技術(shù)。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)各大高校均開(kāi)設(shè)了《通信原理》、《無(wú)線通信》等，涵蓋了物理層技術(shù)的課程，培養(yǎng)了大批具有物理層知識(shí)技能的畢業(yè)生。然而，上述的通信課程對(duì)協(xié)議棧的知識(shí)涉及較少，因此在學(xué)生的協(xié)議棧技術(shù)知識(shí)培養(yǎng)方面一直是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。

本文結(jié)合筆者以往的工作經(jīng)歷和所掌握的4G/5G協(xié)議棧知識(shí)，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外通信企業(yè)的實(shí)際用人需求，對(duì)電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的本科課程中《無(wú)線通信》課程內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行探討，以彌補(bǔ)當(dāng)前本科畢業(yè)生面臨的技術(shù)短板，擴(kuò)充學(xué)生的就業(yè)廣度。

2 教學(xué)改革內(nèi)容

2.1 課程目標(biāo)

4G/5G無(wú)線通信技術(shù)內(nèi)容多、覆蓋廣、技術(shù)難度大。傳統(tǒng)電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程主要關(guān)注某一方面，如物理層技術(shù)和算法，而對(duì)通信系統(tǒng)的整體架構(gòu)和協(xié)議棧等技術(shù)涵蓋較少，因此學(xué)生在課程學(xué)習(xí)后仍然缺乏對(duì)通信系統(tǒng)的整體理解和對(duì)協(xié)議棧知識(shí)的掌握。其次，傳統(tǒng)的《通信原理》等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課在教學(xué)方法上主要以概念介紹與公式推導(dǎo)為主，數(shù)學(xué)性較強(qiáng)，而邏輯化解釋不夠，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)這門(mén)課的興趣。

因此，該課程的目標(biāo)主要有兩方面：

（1）培養(yǎng)學(xué)生通信技術(shù)的整體架構(gòu)知識(shí)和協(xié)議棧知識(shí)。通過(guò)在《無(wú)線通信》課程中添加通信架構(gòu)知識(shí)和協(xié)議棧知識(shí)，幫助學(xué)生對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)和技術(shù)更加全面的理解。

（2）提高學(xué)生對(duì)通信知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)方法和能力。通過(guò)調(diào)整《無(wú)線通信》課程的教學(xué)方法和教授學(xué)生學(xué)習(xí)通信知識(shí)的途徑和方法，提高通信知識(shí)的趣味性，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，帶領(lǐng)學(xué)生邁向通信領(lǐng)域的大門(mén)。

2.2 課程內(nèi)容

對(duì)傳統(tǒng)的《無(wú)線通信》課程內(nèi)容進(jìn)行全面調(diào)整，添加通信系統(tǒng)概述和協(xié)議棧知識(shí)。具體來(lái)說(shuō)，遵循3GPP協(xié)議中關(guān)于系統(tǒng)架構(gòu)和協(xié)議棧的相關(guān)文件，添加了如下內(nèi)容：

（1）4G/5G通信系統(tǒng)架構(gòu)和典型業(yè)務(wù)流程。

（2）MAC層技術(shù)，包括復(fù)用/解復(fù)用、傳輸模塊調(diào)度策略、邏輯信道優(yōu)先級(jí)策略、混合重傳策略等。

（3）RLC層技術(shù)，包括連接控制、分段/重組、錯(cuò)誤糾正等。

（4）PDCP層技術(shù)，包括安全性功能、數(shù)據(jù)和信令的加密/解密和完整性保護(hù)、數(shù)據(jù)包頭的壓縮與解壓縮等。

（5）RRC層技術(shù)，包括無(wú)線資源調(diào)度策略、無(wú)線承載管理、信令連接管理等。

（6）NAS層技術(shù)，包括移動(dòng)管理、接入控制，回話管理等。

2.3 教學(xué)方法

4G/5G無(wú)線通信領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，包括下游基帶芯片設(shè)計(jì)、中游終端設(shè)備集成和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造，以及上游網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。其次，通信技術(shù)更新演進(jìn)速度快、應(yīng)用場(chǎng)景多，單純的理論學(xué)習(xí)難以滿足日益迅速的技術(shù)更新和市場(chǎng)變化。因此，該課程在強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)知識(shí)培養(yǎng)的同時(shí)，還應(yīng)該擴(kuò)寬學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)通信人才的需求。由于針對(duì)協(xié)議棧的教學(xué)方法沒(méi)有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可遵循，筆者結(jié)合以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一套教學(xué)思路，具體包括：

（1）結(jié)合3GPP協(xié)議對(duì)4G/5G通信架構(gòu)和協(xié)議棧知識(shí)進(jìn)行課堂講授。

（2）結(jié)合通信企業(yè)白皮書(shū)以及世界頂級(jí)專(zhuān)業(yè)技術(shù)期刊如IEEE Communication Magazine就4G/5G前沿技術(shù)和典型的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行課堂分析。

（3）結(jié)合通信行業(yè)資訊網(wǎng)站如EE Times就行業(yè)動(dòng)態(tài)和學(xué)生進(jìn)行課堂分享。

（4）培養(yǎng)學(xué)生的課外閱讀習(xí)慣。

（5）就講授的知識(shí)和學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行兩周一次的課堂討論會(huì)。討論會(huì)先由學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題的展示，然后大家進(jìn)行討論，最后由老師進(jìn)行總結(jié)。

2.4 考核方式

傳統(tǒng)的試卷形式的考核方式旨在考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，主要適合基礎(chǔ)理論課程如數(shù)學(xué)或者專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程如信號(hào)與系統(tǒng)。本課程屬于應(yīng)用型課程，知識(shí)覆蓋廣、涉及行業(yè)多，傳統(tǒng)的考核方式難以達(dá)到評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)效果的要求。因此，該課程的考核采取了評(píng)估學(xué)生提交的三類(lèi)報(bào)告：（1）4G/5G新技術(shù)論文評(píng)論，（2）4G/5G科技新聞評(píng)論，（3）結(jié)合4G/5G的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)協(xié)議棧中典型信令流程進(jìn)行分析。報(bào)告（1）旨在幫助學(xué)生緊跟最前沿的技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和總結(jié)歸納能力。報(bào)告（2）有利于拓寬學(xué)生的知識(shí)面和知識(shí)結(jié)構(gòu)。報(bào)告（3）用于考核學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)和協(xié)議棧的學(xué)習(xí)效果。

2.5 教學(xué)效果

通過(guò)對(duì)湖北大學(xué)2013級(jí)電子信息工程和通信工程兩個(gè)專(zhuān)業(yè)總計(jì)20名同學(xué)按照上述設(shè)計(jì)的《無(wú)線通信》課程進(jìn)行教學(xué)，發(fā)現(xiàn)了同學(xué)們?cè)谝酝ㄐ胖R(shí)學(xué)習(xí)方面存在片面性，并且及時(shí)的進(jìn)行了協(xié)議棧知識(shí)的補(bǔ)充。同學(xué)們紛紛表示通過(guò)《無(wú)線通信》課程的學(xué)習(xí)，對(duì)通信系統(tǒng)和典型信令流程有了深入的理解，對(duì)通信知識(shí)有了更加宏觀和全面的掌握。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)《無(wú)線通信》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法提出了一系列新的思路。通過(guò)添加通信系統(tǒng)知識(shí)和協(xié)議棧知識(shí)，擴(kuò)充了同學(xué)們的知識(shí)面。通過(guò)教學(xué)方法和考核方法的改革，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。實(shí)驗(yàn)證明，該教學(xué)改革對(duì)電子信息類(lèi)本科生有著較好的效果。

參考文獻(xiàn)

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